JPH11284192A - Vertical thin film transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Vertical thin film transistor and method of manufacturing the same

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JPH11284192A
JPH11284192A JP10084657A JP8465798A JPH11284192A JP H11284192 A JPH11284192 A JP H11284192A JP 10084657 A JP10084657 A JP 10084657A JP 8465798 A JP8465798 A JP 8465798A JP H11284192 A JPH11284192 A JP H11284192A
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polycrystalline semiconductor
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
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    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多結晶半導体膜の結晶構造を考慮してチャネ
ルを形成することによりオン電流を向上するとともに、
ソース・ドレイン間耐圧も向上することのできるTFT
およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 TFT1において、チャネル形成領域3
は、アモルファス半導体膜に対する結晶化処理により形
成されて基板8の面外方向に柱軸Aを向ける柱状構造の
多結晶半導体膜301から構成されている。ゲート電極
7は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜3
01の柱軸Aに略平行な側端面302に対してゲート絶
縁膜6を介して対峙している。チャネル形成領域3の上
下には、ゲート電極7の側端部に対峙する部分にLDD
領域203、403を有しているので、チャネル長が短
くてもソース・ドレイン間耐圧が高い。従って、チャネ
ル形成領域3を構成する多結晶半導体膜401は薄くて
もよい。
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve on-current by forming a channel in consideration of a crystal structure of a polycrystalline semiconductor film,
TFT that can improve source-drain breakdown voltage
And a method for producing the same. SOLUTION: In a TFT1, a channel forming region 3 is provided.
Is composed of a polycrystalline semiconductor film 301 having a columnar structure formed by a crystallization process on an amorphous semiconductor film and having a column axis A directed in an out-of-plane direction of the substrate 8. Gate electrode 7 is formed of polycrystalline semiconductor film 3 forming channel formation region 3.
01 faces the side surface 302 substantially parallel to the column axis A via the gate insulating film 6. Above and below the channel formation region 3, LDDs are formed at portions facing the side edges of the gate electrode 7.
With the regions 203 and 403, the source-drain breakdown voltage is high even if the channel length is short. Therefore, the polycrystalline semiconductor film 401 included in the channel formation region 3 may be thin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶駆動用、EL
素子駆動用、センサ駆動用などに用いられる薄膜トラン
ジスタ(以下、TFTという。)およびその製造方法に
関するものである。さらに詳しくは、縦型TFTに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal drive
The present invention relates to a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) used for driving an element, driving a sensor, and the like, and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a vertical TFT.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板では、図4(A)に示すように、透明基板上に、アル
ミニウムやタンタルなどの導電膜からなるデータ線90
および走査線91で区画形成された画素領域が構成さ
れ、そこには、画素スイッチング用のTFT30を介し
て画像信号が入力される液晶容量94(液晶セル)が存
在する。データ線90に対しては、シフトレジスタ8
4、レベルシフタ85、ビデオライン87、アナログス
イッチ86を備えるデータ側駆動回路82が構成されて
いる。走査線91に対しては、シフトレジスタ88およ
びレベルシフタ89を備える走査側駆動回路83が構成
されている。なお、画素領域には、前段の走査線91と
の間に保持容量93が形成され、この保持容量93は、
液晶容量94での電荷の保持特性を高める機能を有して
いる。
2. Description of the Related Art In an active matrix substrate of a liquid crystal display device, as shown in FIG. 4A, a data line 90 made of a conductive film such as aluminum or tantalum is formed on a transparent substrate.
In addition, a pixel area defined by the scanning lines 91 is formed, and a liquid crystal capacitor 94 (liquid crystal cell) to which an image signal is input via the pixel switching TFT 30 exists. For the data line 90, the shift register 8
4, a data side drive circuit 82 including a level shifter 85, a video line 87, and an analog switch 86 is configured. For the scanning line 91, a scanning side driving circuit 83 including a shift register 88 and a level shifter 89 is configured. Note that a storage capacitor 93 is formed between the pixel region and the preceding scanning line 91, and this storage capacitor 93
The liquid crystal capacitor 94 has a function of improving charge retention characteristics.

【0003】データ側および走査側の駆動回路では、図
4(B)に示すように、N型のTFT10とP型のTF
T20とによって相補型TFT回路が構成されている。
このような相補型TFT回路は、1段あるいは2段以上
でシフトレジスタなどを構成する。
In the driving circuits on the data side and the scanning side, as shown in FIG. 4B, an N-type TFT 10 and a P-type TF
A complementary TFT circuit is constituted by T20.
Such a complementary TFT circuit constitutes a shift register or the like with one stage or two or more stages.

【0004】このような駆動回路用のTFT10、20
は、画素スイッチング用のTFT30と同様、図5
(A)、(B)に示すように、第1のソース・ドレイン
領域2A、チャネル形成領域3A、および第2のソース
・ドレイン領域4Aを構成する島状のシリコン膜5Aな
どの表面にゲート絶縁膜6Aが形成され、このゲート絶
縁膜6Aの表面に形成されたゲート電極7Aがゲート絶
縁膜6Aを介してチャネル形成領域3Aに対峙してい
る。
The TFTs 10 and 20 for such a driving circuit
FIG. 5 shows the same as the pixel switching TFT 30.
As shown in (A) and (B), gate insulation is provided on the surface of the island-shaped silicon film 5A constituting the first source / drain region 2A, the channel formation region 3A, and the second source / drain region 4A. A film 6A is formed, and a gate electrode 7A formed on the surface of the gate insulating film 6A faces the channel forming region 3A via the gate insulating film 6A.

【0005】このような構造を有するTFT1Aを製造
する際には、基板8A上に形成した多結晶のシリコン膜
5A(半導体膜)を用いる。すなわち、駆動回路の動作
速度を高めるには、TFTの動作速度が高いことが必要
であることから、高温プロセスを用いて移動度が高い多
結晶シリコン膜を形成し、この多結晶シリコン膜からT
FTを形成する。従って、従来は、基板8Aとして、高
温プロセスに耐えうる高価な石英ガラスを用いる必要が
あり、歪点が低い安価なガラス基板を用いることができ
ないという問題点がある。
When manufacturing the TFT 1A having such a structure, a polycrystalline silicon film 5A (semiconductor film) formed on a substrate 8A is used. That is, in order to increase the operation speed of the drive circuit, it is necessary that the operation speed of the TFT be high. Therefore, a polycrystalline silicon film having high mobility is formed by using a high-temperature process,
Form FT. Therefore, conventionally, it is necessary to use expensive quartz glass that can withstand a high-temperature process as the substrate 8A, and there is a problem that an inexpensive glass substrate having a low strain point cannot be used.

【0006】そこで、歪点が低い安価なガラス基板上に
も移動度が高い多結晶シリコン膜を形成できるように、
基板上にアモルファスシリコン膜を形成した後、このア
モルファスシリコン膜にレーザアニールなどの結晶化処
理を施してアモルファスシリコン膜を溶融固化し、結晶
粒を成長させる低温プロセスが検討されている。
Therefore, a polycrystalline silicon film having high mobility can be formed on an inexpensive glass substrate having a low strain point.
A low-temperature process of forming an amorphous silicon film on a substrate, subjecting the amorphous silicon film to crystallization treatment such as laser annealing to melt and solidify the amorphous silicon film, and growing crystal grains has been studied.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな結晶化処理でシリコン膜の結晶粒を成長させると、
シリコン膜は、成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板8
Aに対して垂直な方向に柱軸が向く柱状構造の多結晶半
導体膜となり、チャネル長の方向(矢印CHで示す方
向)において、チャネルがグレインバンダリー(チャネ
ル形成領域3Aに縦線Bで示す。)を横切ることにな
る。その結果、シリコン膜の結晶化度を高めても、TF
T1Aのオン電流が十分に向上しないという問題点があ
る。
However, when the crystal grains of the silicon film are grown by such a crystallization process,
The silicon film is deposited in the film deposition direction during film formation,
The polycrystalline semiconductor film has a columnar structure in which the column axis is oriented in a direction perpendicular to A. In the channel length direction (the direction indicated by the arrow CH), the channel is a grain boundary (shown by a vertical line B in the channel forming region 3A). .). As a result, even if the crystallinity of the silicon film is increased, TF
There is a problem that the ON current of T1A is not sufficiently improved.

【0008】そこで、チャネル長を短くして、オン電流
の増大を図ることが考えられるが、チャネル長を短くす
ると、その分、ソース・ドレイン間耐圧が低下するとい
う問題点がある。
Therefore, it is conceivable to increase the on-current by shortening the channel length. However, when the channel length is shortened, there is a problem that the withstand voltage between the source and the drain is reduced accordingly.

【0009】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
多結晶半導体膜の結晶構造を考慮してチャネルを形成す
ることによりオン電流を向上するとともに、ソース・ド
レイン間耐圧も向上することのできるTFT、およびそ
の製造方法を提供することにある。
[0009] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide:
It is an object of the present invention to provide a TFT capable of improving an on-current by forming a channel in consideration of a crystal structure of a polycrystalline semiconductor film and improving a withstand voltage between a source and a drain, and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、ソース・ドレイン領域の一方となる第
1領域、多結晶半導体膜から構成されたチャネル形成領
域、およびソース・ドレイン領域の他方となる第2領域
が基板上にこの順に形成され、前記多結晶半導体膜の側
端面にゲート電極がゲート絶縁膜を介して対峙する縦型
の薄膜トランジスタであって、前記第1領域と前記多結
晶半導体膜の前記側端面との間において前記ゲート電極
の側端部に対峙する部分、および前記第2領域と前記多
結晶半導体膜の前記側端面との間において前記ゲート電
極の側端部に対峙する部分のうちの少なくとも一方に
は、低濃度の不純物が導入されたLDD領域または不純
物の導入されていない半導体領域が形成されていること
を特徴とする(請求項1)。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first region serving as one of a source / drain region, a channel forming region composed of a polycrystalline semiconductor film, and a source / drain region. A second thin film transistor is formed in this order on a substrate, and a gate electrode faces a side end surface of the polycrystalline semiconductor film via a gate insulating film. A portion facing the side edge of the gate electrode between the side edge of the crystalline semiconductor film, and a side edge of the gate electrode between the second region and the side edge of the polycrystalline semiconductor film. An LDD region into which a low-concentration impurity is introduced or a semiconductor region into which an impurity is not introduced is formed on at least one of the opposing portions. ).

【0011】本発明において、前記多結晶半導体膜は、
一般に、前記側端面に対して略平行な柱軸をもつ柱状構
造を備えている(請求項2)。すなわち、レーザアニー
ル、電子ビームアニール、ランプアニール、固相成長法
などの結晶化処理によって、アモルファス半導体膜を溶
融固化して結晶粒を成長させた多結晶半導体膜によって
チャネル形成領域を形成すると、チャネル形成領域で
は、半導体膜の成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板の
面外方向に柱軸が向く柱状構造の多結晶半導体膜とな
る。このような結晶構造に対応させて、本発明では、多
結晶半導体膜の柱軸に平行な側端面に対してゲート電極
を対峙させ、縦型のTFTを構成している。従って、柱
軸に平行な方向がチャネル長の方向となる。それ故、チ
ャネル長の方向において、チャネルがグレインバンダリ
ーを横切ることがないので、キャリヤの移動度が高い。
よって、低温プロセスで製造したTFTにおいて、オン
電流の向上を図ることができる。但し、このように構成
した縦型のTFTでは、チャネル形成領域を構成する多
結晶半導体膜の膜厚がチャネル長となる。従って、縦型
のTFTにおいてソース・ドレイン間耐圧を確保するに
は、このチャネル形成領域を構成する多結晶半導体膜の
膜厚を厚くする必要があるので、成膜工程に長時間を要
する。しかるに、本発明では、縦型のTFTにおいて、
前記第1領域と前記多結晶半導体膜の前記側端面との間
において前記ゲート電極の側端部に対峙する部分、およ
び前記第2領域と前記多結晶半導体膜の前記側端面との
間において前記ゲート電極の側端部に対峙する部分のう
ちの少なくとも一方に、低濃度の不純物が導入されたL
DD領域、あるいは不純物の導入されていない半導体領
域を形成して、縦型TFTをLDD構造あるいはオフセ
ットゲート構造にしている。それ故、縦型TFTにおい
てチャネル長が短くても、すなわちチャネル形成領域を
構成する多結晶半導体膜の膜厚が薄くても、十分なソー
ス・ドイレン耐圧を確保することができるので、チャネ
ル形成領域を成膜するときの時間が短くて済む。
In the present invention, the polycrystalline semiconductor film may include:
Generally, a columnar structure having a column axis substantially parallel to the side end surface is provided (claim 2). That is, when a channel forming region is formed by a polycrystalline semiconductor film in which an amorphous semiconductor film is melt-solidified and crystal grains are grown by crystallization treatment such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, and solid phase growth method, In the formation region, a polycrystalline semiconductor film having a columnar structure in which the column axis is oriented in the film deposition direction when the semiconductor film is formed, that is, in the out-of-plane direction of the substrate. In accordance with the present invention, in accordance with the present invention, a vertical TFT is formed by making a gate electrode face a side end surface of a polycrystalline semiconductor film parallel to a column axis. Therefore, the direction parallel to the column axis is the direction of the channel length. Therefore, the mobility of the carrier is high because the channel does not cross the grain boundary in the direction of the channel length.
Therefore, in a TFT manufactured by a low-temperature process, on-current can be improved. However, in the vertical TFT configured as described above, the thickness of the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region becomes the channel length. Therefore, in order to secure the source-drain withstand voltage in the vertical TFT, it is necessary to increase the thickness of the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region, and therefore, a long time is required for the film formation process. However, in the present invention, in a vertical TFT,
A portion facing the side end of the gate electrode between the first region and the side end surface of the polycrystalline semiconductor film, and a portion between the second region and the side end surface of the polycrystalline semiconductor film. At least one of the portions facing the side edge of the gate electrode has a low concentration of L
A vertical TFT is formed into an LDD structure or an offset gate structure by forming a DD region or a semiconductor region into which impurities are not introduced. Therefore, even if the channel length is short in the vertical TFT, that is, even if the thickness of the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region is small, a sufficient source / drain breakdown voltage can be ensured. The time required for forming the film is short.

【0012】このような構成の縦型薄膜トランジスタを
製造するにあたっては、前記チャネル形成領域を形成す
るためのアモルファス半導体膜に結晶化処理を行って前
記基板の面外方向に柱軸を向ける柱状構造の多結晶半導
体膜を形成した後、該多結晶半導体膜をパターニングし
て柱軸に略平行な側端面を露出させ、しかる後に、前記
ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を順次形成すればよ
い(請求項5)。
In manufacturing the vertical thin film transistor having the above-described structure, a crystallization process is performed on an amorphous semiconductor film for forming the channel formation region to form a columnar structure in which a column axis is oriented in an out-of-plane direction of the substrate. After forming the polycrystalline semiconductor film, the polycrystalline semiconductor film is patterned to expose a side end surface substantially parallel to the column axis, and then the gate insulating film and the gate electrode may be sequentially formed. 5).

【0013】本発明において、前記第1領域および前記
第2領域が、前記多結晶半導体膜の下層側および上層側
にそれぞれ形成された下層側半導体膜および上層側半導
体膜から構成されている場合には、該上層側半導体膜お
よび当該下層側半導体膜のうちの少なくとも一方におい
て、前記ゲート電極の側端部に対峙する部分に、前記の
低濃度の不純物が導入されたLDD領域または不純物の
導入されていない半導体領域を形成すればよい(請求項
3)。
In the present invention, when the first region and the second region are composed of a lower semiconductor film and an upper semiconductor film formed respectively on a lower layer side and an upper layer side of the polycrystalline semiconductor film, In at least one of the upper semiconductor film and the lower semiconductor film, an LDD region into which the low-concentration impurity is introduced or an impurity is introduced into a portion facing a side end of the gate electrode. It is sufficient to form a semiconductor region that is not present (claim 3).

【0014】このような構成の縦型薄膜トランジスタを
製造するにあたっては、前記チャネル形成領域および前
記上層側半導体膜を形成するための各半導体膜をこの順
に形成した後、該2つの半導体膜を一括してパターニン
グすることにより、パターニング工程数を減らすことが
好ましい(請求項6)。
In manufacturing a vertical thin film transistor having such a structure, after forming the channel forming region and the respective semiconductor films for forming the upper semiconductor film in this order, the two semiconductor films are collectively assembled. It is preferable to reduce the number of patterning steps by performing patterning (claim 6).

【0015】本発明において、前記多結晶半導体膜の前
記側端面が、前記第1領域が形成された下層側半導体膜
の形成領域上に位置してい場合には、当該多結晶半導体
膜の側端面と前記下層側半導体膜との間には、これらの
膜間にわずかに割り込む絶縁膜を有していることが好ま
しい(請求項4)。このように構成すると、前記下層側
半導体膜および前記絶縁膜をこの順に形成した後、前記
基板の全面に、前記チャネル形成領域を形成する前記多
結晶半導体膜を形成し、しかる後に、この多結晶半導体
膜をパターニングするときに、前記絶縁膜がエッチング
ストッパとなる(請求項7)。従って、下層側半導体膜
がオーバーエッチングされてしまうことを防止できる。
In the present invention, when the side end surface of the polycrystalline semiconductor film is located on a formation region of a lower semiconductor film in which the first region is formed, the side end surface of the polycrystalline semiconductor film is provided. It is preferable that an insulating film slightly intervening between these films is provided between the lower semiconductor film and the lower semiconductor film (claim 4). With this configuration, after the lower semiconductor film and the insulating film are formed in this order, the polycrystalline semiconductor film for forming the channel formation region is formed on the entire surface of the substrate. When patterning the semiconductor film, the insulating film serves as an etching stopper. Therefore, over-etching of the lower semiconductor film can be prevented.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。なお、各実施の形態として、図4
(B)を参照して説明した液晶表示装置の駆動用TFT
を例に説明するが、本発明に係るTFTは、液晶表示装
置の画素スイッチング用のTFT、さらにはEL素子駆
動用やセンサ駆動用などといった各種分野に用いること
ができるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, as each embodiment, FIG.
TFT for driving liquid crystal display device described with reference to FIG.
However, the TFT according to the present invention can be used in various fields such as a pixel switching TFT of a liquid crystal display device, and further, for driving an EL element or a sensor.

【0017】[実施形態1]図1(A)、(B)はそれ
ぞれ、本発明を適用したTFTの断面図、および平面図
である。
Embodiment 1 FIGS. 1A and 1B are a sectional view and a plan view of a TFT to which the present invention is applied, respectively.

【0018】図1(A)、(B)において、本形態に係
るTFT1は、液晶パネルの基体としてのガラス板から
なる基板8上に低温プロセスにより形成された駆動回路
用のTFTである。このTFT1は、高濃度の第1のソ
ース・ドレイン領域2、高濃度の第2のソース・ドレイ
ン領域4、チャネルを形成するチャネル形成領域3、お
よび該チャネル形成領域3に対してゲート絶縁膜6を介
して対峙するゲート電極7を有する点では、従来からあ
るTFT1と同様である。
1A and 1B, a TFT 1 according to the present embodiment is a TFT for a driving circuit formed by a low-temperature process on a substrate 8 made of a glass plate as a base of a liquid crystal panel. The TFT 1 has a high-concentration first source / drain region 2, a high-concentration second source / drain region 4, a channel forming region 3 for forming a channel, and a gate insulating film 6 for the channel forming region 3. This is the same as the conventional TFT 1 in that it has a gate electrode 7 facing through the TFT.

【0019】但し、本形態では、第1のソース・ドレイ
ン領域2、チャネル形成領域3、および第2のソース・
ドレイン領域4はそれぞれ、基板8の表面に形成された
ドープトシリコン膜などの下層側半導体膜201、この
下層側半導体膜201の表面に積層された多結晶シリコ
ン膜などの多結晶半導体膜301、およびこの多結晶半
導体膜301の表面に積層されたドープトシリコン膜な
どの上層側半導体膜401に形成されている。
However, in this embodiment, the first source / drain region 2, the channel forming region 3, and the second source / drain region 2
The drain region 4 includes a lower semiconductor film 201 such as a doped silicon film formed on the surface of the substrate 8, a polycrystalline semiconductor film 301 such as a polycrystalline silicon film laminated on the surface of the lower semiconductor film 201, And an upper semiconductor film 401 such as a doped silicon film laminated on the surface of the polycrystalline semiconductor film 301.

【0020】チャネル形成領域3を構成する多結晶半導
体膜301は、上層側半導体膜401と同様、下層側半
導体膜201の上にそれぞれの側端面302、402が
位置している。ここで、チャネル形成領域3を構成する
多結晶半導体膜301の側端面302と下層側半導体膜
201との間には、これらの膜間にわずかに割り込むエ
ッチングストッパ用の絶縁膜9が形成されている。
The polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel forming region 3 has side end surfaces 302 and 402 on the lower semiconductor film 201, similarly to the upper semiconductor film 401. Here, between the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel forming region 3 and the lower semiconductor film 201, an insulating film 9 for an etching stopper slightly interrupting between these films is formed. I have.

【0021】本形態において、チャネル形成領域3を構
成する多結晶半導体膜301と、第2のソース・ドレイ
ン領域4を備える上層側半導体膜401とは、後述する
ように一括してパターニングされたものであるため、同
一のパターニング形状を有している。
In the present embodiment, the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel forming region 3 and the upper semiconductor film 401 including the second source / drain region 4 are patterned at once as described later. Therefore, they have the same patterning shape.

【0022】第2のソース・ドレイン領域4を構成する
上層側半導体401の表面にはシリコン酸化膜などから
なるゲート絶縁膜6が形成され、このゲート絶縁膜6
は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜30
1の側端面302を覆っている。本形態では、ゲート絶
縁膜6の表面に形成されたゲート電極7は、このゲート
絶縁膜6を介してチャネル形成領域3を構成する多結晶
半導体膜301の側端面302に対峙している。
A gate insulating film 6 made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface of the upper semiconductor 401 constituting the second source / drain region 4.
Is a polycrystalline semiconductor film 30 forming the channel formation region 3
1 side end surface 302. In this embodiment, the gate electrode 7 formed on the surface of the gate insulating film 6 faces the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3 via the gate insulating film 6.

【0023】ゲート電極7の表面側にはシリコン酸化膜
などからなる層間絶縁膜11が形成され、この層間絶縁
膜11のコンタクトホール111、112を介して第1
のソース・ドレイン領域2および第2のソース・ドレイ
ン領域4に対して、第1のソース・ドレイン電極12お
よび第2のソース・ドレイン電極13がそれぞれ電気的
に接続している。
An interlayer insulating film 11 made of a silicon oxide film or the like is formed on the surface side of the gate electrode 7, and the first insulating film 11 is formed through contact holes 111 and 112 of the interlayer insulating film 11.
The first source / drain electrode 12 and the second source / drain electrode 13 are electrically connected to the source / drain region 2 and the second source / drain region 4, respectively.

【0024】このように構成したTFT1において、本
形態では、まず、第1のソース・ドレイン領域2が形成
された下層側半導体膜201には、ゲート電極7の側端
部に対峙する部分に低濃度の不純物が導入されたLDD
領域203が形成されている。また、第2のソース・ド
レイン領域4が形成された上層側半導体膜401にも、
ゲート電極7の側端部に対峙する部分に低濃度の不純物
が導入されたLDD領域403が形成されている。従っ
て、TFT1は縦型でありながら、LDD構造を有す
る。
In the TFT 1 configured as described above, in the present embodiment, first, the lower semiconductor film 201 on which the first source / drain regions 2 are formed has a lower portion at a portion facing the side end of the gate electrode 7. LDD with impurity concentration
A region 203 is formed. The upper semiconductor film 401 on which the second source / drain regions 4 are formed also has
An LDD region 403 into which a low-concentration impurity is introduced is formed in a portion facing the side end of the gate electrode 7. Therefore, the TFT 1 has an LDD structure while being vertical.

【0025】このように構成した縦型のTFT1を製造
するにあたって、高温プロセスを用いると、基板8とし
て、高温プロセスに耐えうる高価な石英ガラスを用いる
必要があることから、本形態では、安価なガラス基板を
用いることができるように低温プロセスが採用されてい
る。従って、本形態のTFT1において、チャネル形成
領域3は、後述するように、基板8上にアモルファス半
導体膜を形成した後、このアモルファス半導体膜にレー
ザアニール、電子ビームアニール、ランプアニール、固
相成長法などの結晶化処理を施して得た多結晶半導体膜
301で形成されている。この多結晶半導体膜301
は、アモルファス半導体膜が溶融固化して結晶粒が成長
する過程で、成膜時の膜堆積方向、すなわち、基板8の
面外方向に柱軸(矢印Aで示す。)が向く柱状構造を有
することになる。この柱状構造において、柱軸Aが基板
8に対して垂直であることを表すために、図1(A)に
は、チャネル形成領域3(多結晶半導体膜301)にグ
レインバンダリーを縦線Bで表してある。
When a high-temperature process is used to manufacture the vertical TFT 1 configured as described above, it is necessary to use expensive quartz glass that can withstand the high-temperature process as the substrate 8. A low temperature process is employed so that a glass substrate can be used. Therefore, in the TFT 1 of the present embodiment, the channel forming region 3 is formed by forming an amorphous semiconductor film on the substrate 8 and then performing laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, and solid phase growth on the amorphous semiconductor film as described later. It is formed of a polycrystalline semiconductor film 301 obtained by performing a crystallization process such as the above. This polycrystalline semiconductor film 301
Has a columnar structure in which a column axis (indicated by an arrow A) is oriented in a film deposition direction during film formation, that is, in an out-of-plane direction of the substrate 8 in a process of melting and solidifying an amorphous semiconductor film to grow crystal grains. Will be. In this columnar structure, in order to indicate that the column axis A is perpendicular to the substrate 8, in FIG. 1A, a grain boundary is formed in the channel forming region 3 (polycrystalline semiconductor film 301) by a vertical line B. It is represented by

【0026】このような結晶構造に合わせて、本形態で
は、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜30
1の側端面302は基板8に垂直であり、この側端面3
02に対してゲート電極7がゲート絶縁膜6を介して対
峙している。従って、ゲート電極7にゲート電位を印加
すると、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜
301の側端面302にチャネルが形成されることにな
り、このときのチャネル長の方向(矢印CHで示す方
向)は、多結晶半導体膜301の柱軸Aに平行である。
それ故、チャネル長CHの方向において、チャネルがグ
レインバンダリーBを横切ることがないので、キャリア
の移動度が高い。よって、低温プロセスで製造したTF
T1において、オン電流の向上を図ることができる。
In this embodiment, in accordance with such a crystal structure, the polycrystalline semiconductor film 30 forming the channel formation region 3 is formed.
1 is perpendicular to the substrate 8,
The gate electrode 7 faces the gate electrode 02 via the gate insulating film 6. Therefore, when a gate potential is applied to the gate electrode 7, a channel is formed on the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 constituting the channel formation region 3, and the direction of the channel length at this time (indicated by an arrow CH) Direction) is parallel to the column axis A of the polycrystalline semiconductor film 301.
Therefore, in the direction of the channel length CH, the channel does not cross the grain boundary B, so that the carrier mobility is high. Therefore, TF manufactured by low temperature process
At T1, the on-current can be improved.

【0027】また、本形態では、TFT1を縦型であり
ながらLDD構造とすることによって、オン電流の確保
とソース・ドレイン間耐圧を高いものにしてある。すな
わち、縦型のTFT1では、チャネル形成領域3を構成
する多結晶半導体膜301の膜厚がそのままチャネル長
となるため、このままの構造でソース・ドレイン間耐圧
を確保するには、このチャネル形成領域3を構成する多
結晶半導体膜301の膜厚を厚くする必要があるので、
成膜工程に長時間を要するが、本形態では、第1のソー
ス・ドレイン領域2が形成された下側半導体膜201に
おいてゲート電極7の側端部に対峙する部分、および第
2のソース・ドレイン領域4が形成された上側半導体膜
401においてゲート電極7の側端部に対峙する部分
に、低濃度のLDD領域203、403を構成し、高い
ソース・ドレイン間耐圧を確保している。それ故、本形
態によれば、縦型TFT1においてチャネル長が短くて
も、すなわちチャネル形成領域3を構成する多結晶半導
体膜301の膜厚が薄くても、十分なソース・ドイレン
耐圧を確保することができるので、チャネル形成領域4
を成膜するときの時間が短くて済む。
In the present embodiment, the TFT 1 has an LDD structure while being of a vertical type, so that the ON current is secured and the withstand voltage between the source and the drain is high. That is, in the vertical TFT 1, the thickness of the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3 becomes the channel length as it is. Since it is necessary to increase the thickness of the polycrystalline semiconductor film 301 constituting
Although a long time is required for the film forming process, in the present embodiment, the portion of the lower semiconductor film 201 where the first source / drain region 2 is formed, which faces the side end of the gate electrode 7, and the second source / drain region 2 In the upper semiconductor film 401 where the drain region 4 is formed, low-concentration LDD regions 203 and 403 are formed at portions facing the side ends of the gate electrode 7 to ensure a high source-drain breakdown voltage. Therefore, according to the present embodiment, even if the channel length of the vertical TFT 1 is short, that is, even if the thickness of the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3 is small, a sufficient source / drain breakdown voltage is ensured. The channel forming region 4
The time required for forming the film is short.

【0028】また、LDD構造のTFT1であれば、オ
フリーク電流も小さいので、画素スイッチング用として
も適している。それ故、本形態の縦型のTFT1は、駆
動回路用および画素スイッチング用のいずれにも適して
いる。
The TFT 1 having the LDD structure has a small off-leakage current, and thus is suitable for pixel switching. Therefore, the vertical TFT 1 of this embodiment is suitable for both a driving circuit and pixel switching.

【0029】このような構成のTFT1の製造方法の一
例を、図2および図3を参照して説明する。図2および
図3は、本形態のTFT1の製造方法を示す工程断面図
である。
An example of a method for manufacturing the TFT 1 having such a configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the TFT 1 of the present embodiment.

【0030】まず、図2(A)に示すように、基板8の
全面に、リンあるいはボロンなどの不純物を約1015
-3〜約1018cm-3程度含有する低濃度のドープトシ
リコン膜などの半導体膜を形成した後、それを島状にパ
ターニングして島状の下層側半導体膜201を形成す
る。このドープト半導体膜は、多結晶半導体膜として形
成される場合の他、アモルファス半導体膜を結晶化した
ものを用いる場合もある。
First, as shown in FIG. 2A, an impurity such as phosphorus or boron is doped on the entire surface of the substrate 8 for about 10 15 c.
After a semiconductor film such as a low-concentration doped silicon film containing about m −3 to about 10 18 cm −3 is formed, it is patterned into an island shape to form an island-shaped lower semiconductor film 201. The doped semiconductor film may be formed as a polycrystalline semiconductor film or may be obtained by crystallizing an amorphous semiconductor film.

【0031】次に、下層側半導体膜201のうち、少な
くとも前記のLDD領域203とする領域を覆うレジス
トマスクRM1を形成し、この状態で、下層側半導体膜
201に対して不純物を導入して、不純物を約1018
-3〜約1020cm-3程度含有する高濃度の第1のソー
ス・ドレイン領域2を形成する。なお、下層側半導体膜
201のうち、不純物が導入されなかった部分から前記
のLDD領域203が形成される。
Next, a resist mask RM1 is formed to cover at least the LDD region 203 of the lower semiconductor film 201. In this state, an impurity is introduced into the lower semiconductor film 201, About 10 18 c of impurities
A high concentration first source / drain region 2 containing about m -3 to about 10 20 cm -3 is formed. The LDD region 203 is formed from a portion of the lower semiconductor film 201 where the impurity has not been introduced.

【0032】次に、図2(B)に示すように、基板8の
全面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を
スパッタ法、CVD法、蒸着法などにより形成した後、
絶縁膜をパターニングして、第1のソース・ドレイン領
域2(下側半導体膜201)に部分的に重なるエッチン
グストッパ用の絶縁膜9を残す。
Next, as shown in FIG. 2B, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface of the substrate 8 by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, or the like.
The insulating film is patterned to leave an insulating film 9 for an etching stopper that partially overlaps the first source / drain region 2 (lower semiconductor film 201).

【0033】次に、図2(C)に示すように、厚さが約
100オングストローム〜数μmのアモルファス半導体
膜300を形成する。アモルファス半導体膜300とし
てアモルファスシリコン膜を用いるならば、プラズマC
VD法、LPCVD法、蒸着法、スパッタ法などの方法
がある。プラズマCVD法であれば、350℃以下の温
度で成膜できる。LPCVD法ならば、原料ガスにより
堆積温度が異なり、ジシラン(Si2 6 )ガスを用い
れば約450℃以下の温度、シラン(SiH4)ガスを
用いれば約560℃以下の温度で成膜可能である。ま
た、蒸着法、スパッタ法であれば約200℃以下の温度
で成膜可能である。ここで、アモルファス半導体膜30
0としてリンやボロンを低濃度で添加しておくことによ
り、チャネルドープを行い、TFT1のしきい値電圧を
調整することもある。
Next, as shown in FIG. 2C, an amorphous semiconductor film 300 having a thickness of about 100 Å to several μm is formed. If an amorphous silicon film is used as the amorphous semiconductor film 300, the plasma C
There are methods such as a VD method, an LPCVD method, an evaporation method, and a sputtering method. In the case of a plasma CVD method, a film can be formed at a temperature of 350 ° C. or lower. In the case of the LPCVD method, the deposition temperature differs depending on the source gas, and a film can be formed at a temperature of about 450 ° C. or less when disilane (Si 2 H 6 ) gas is used and at a temperature of about 560 ° C. or less when silane (SiH 4 ) gas is used. It is. In the case of a vapor deposition method or a sputtering method, a film can be formed at a temperature of about 200 ° C. or less. Here, the amorphous semiconductor film 30
By adding phosphorus or boron at a low concentration as 0, channel doping may be performed to adjust the threshold voltage of the TFT 1.

【0034】次に、アモルファス半導体膜300に対し
て、レーザアニール、電子ビームアニール、ランプアニ
ール、または固相成長法などの結晶化処理を行い、アモ
ルファス半導体膜300を多結晶半導体膜300Bとす
る。レーザアニール法では、たとえば、エキシマレーザ
のビーム長が400mmのラインビームを用い、その出
力強度はたとえば200mJ/cm2 である。ラインビ
ームについてはその幅方向におけるレーザ強度のピーク
値の90%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラ
インビームを走査していく。この結晶化処理では、アモ
ルファス半導体膜300が溶融固化して結晶粒が成長
し、多結晶半導体膜300Bとなる。この多結晶半導体
膜300Bは、基板8に対して垂直な方向に柱軸Aを向
ける柱状の結晶構造(柱状構造)を有する。
Next, the amorphous semiconductor film 300 is subjected to crystallization treatment such as laser annealing, electron beam annealing, lamp annealing, or a solid phase growth method, so that the amorphous semiconductor film 300 becomes a polycrystalline semiconductor film 300B. In the laser annealing method, for example, a line beam having an excimer laser beam length of 400 mm is used, and its output intensity is, for example, 200 mJ / cm 2 . The line beam is scanned such that a portion corresponding to 90% of the peak value of the laser intensity in the width direction overlaps in each region. In this crystallization process, the amorphous semiconductor film 300 is melted and solidified, and crystal grains grow to form the polycrystalline semiconductor film 300B. The polycrystalline semiconductor film 300B has a columnar crystal structure (columnar structure) in which the column axis A is oriented in a direction perpendicular to the substrate 8.

【0035】次に、図2(D)に示すように、基板8の
全面に、リンあるいはボロンなどの不純物を約1015
-3〜約1018cm-3程度含有する低濃度のドープトシ
リコン膜などの半導体膜400を形成する。その結果、
半導体膜400は、アモルファス半導体膜300を結晶
化した後の多結晶半導体膜300Bに積層された状態に
なる。
Next, as shown in FIG. 2D, an impurity such as phosphorus or boron is doped on the entire surface of the substrate 8 for about 10 15 c.
A semiconductor film 400 such as a low-concentration doped silicon film containing about m −3 to about 10 18 cm −3 is formed. as a result,
The semiconductor film 400 is in a state of being stacked on the polycrystalline semiconductor film 300B after the crystallization of the amorphous semiconductor film 300.

【0036】次に、半導体膜400のうち、前記のLD
D領域403とする領域を覆う領域を覆うレジストマス
クRM2を形成し、この状態で、半導体膜400に対し
て不純物を導入して、不純物を約1018cm-3〜約10
20cm-3程度含有する高濃度の第2のソース・ドレイン
領域4を形成する。なお、上層側半導体膜401のうち
不純物が導入されなかった部分から前記のLDD領域4
03が形成される。
Next, in the semiconductor film 400, the LD
A resist mask RM2 covering a region covering the region to be the D region 403 is formed. In this state, an impurity is introduced into the semiconductor film 400 to reduce the impurity from about 10 18 cm −3 to about 10
A high concentration second source / drain region 4 containing about 20 cm -3 is formed. Note that the LDD region 4 starts from a portion of the upper semiconductor film 401 where impurities are not introduced.
03 is formed.

【0037】次に、レジストマスクRM2を除去した
後、図2(E)に示すように、新たなレジストマスクR
M3を形成する。
Next, after removing the resist mask RM2, as shown in FIG.
M3 is formed.

【0038】そして、レジストマスクRM3を用いて、
半導体膜400および多結晶半導体膜300Bを一括し
てパターニングし、図2(F)に示すように、チャネル
形成領域3を構成する多結晶半導体膜301と、第2の
ソース・ドレイン領域4およびLDD領域403を備え
る上層側半導体膜401とを残す。このとき、多結晶半
導体膜301の側端面302および上層側半導体膜40
1の側端面402が下層側半導体膜201の表面に形成
されているエッチングストッパ用の絶縁膜9の上に位置
するようにパターニングする。このエッチングストッパ
用の絶縁膜9は、上層側半導体膜401および多結晶半
導体膜301をパターニング形成するときに下層側半導
体膜201がオーバーエッチングされることを防止す
る。このようにして多結晶半導体膜301および多結晶
半導体膜301をパターニング形成すると、エッチング
ストッパ用の絶縁膜9の端部は、多結晶半導体膜301
の側端面302と下層側半導体膜201との間にわずか
に割り込んだ状態となる。
Then, using the resist mask RM3,
The semiconductor film 400 and the polycrystalline semiconductor film 300B are collectively patterned, and as shown in FIG. 2F, a polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3, a second source / drain region 4, and an LDD The upper semiconductor film 401 including the region 403 is left. At this time, the side end surface 302 of the polycrystalline semiconductor film 301 and the upper semiconductor film 40
The patterning is performed so that the side end face 402 of the first insulating film 9 is located on the insulating film 9 for an etching stopper formed on the surface of the lower semiconductor film 201. The insulating film 9 for an etching stopper prevents the lower semiconductor film 201 from being over-etched when the upper semiconductor film 401 and the polycrystalline semiconductor film 301 are patterned. When the polycrystalline semiconductor film 301 and the polycrystalline semiconductor film 301 are formed by patterning in this manner, the end of the insulating film 9 for an etching stopper is
Is slightly interrupted between the side end surface 302 and the lower semiconductor film 201.

【0039】次に、図3(A)に示すように、基板8の
全面に、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガス
などを原料ガスとしてプラズマCVD法やCVD法、あ
るいはスパッタ法などにより厚さが約600〜1500
オングストロームのシリコン酸化膜などからなるゲート
絶縁膜6を形成する。
Next, as shown in FIG. 3A, the entire surface of the substrate 8 is formed by a plasma CVD method, a CVD method, or a sputtering method using TEOS (tetraethoxysilane), oxygen gas or the like as a source gas. Is about 600-1500
A gate insulating film 6 made of an Angstrom silicon oxide film or the like is formed.

【0040】次に、基板8の全面に、ドープト半導体
膜、金属膜(タンタル、クロム、アルミニウムなど)、
シリサイド膜(タングステンシリサイド、モリブデンシ
リサイドなど)などの導電膜を形成した後、図3(B)
に示すようにパターニングして、多結晶半導体膜301
の側端面302にゲート絶縁膜6を介して対峙するゲー
ト電極7を形成する。
Next, on the entire surface of the substrate 8, a doped semiconductor film, a metal film (such as tantalum, chromium, aluminum),
After forming a conductive film such as a silicide film (such as tungsten silicide or molybdenum silicide), FIG.
Is patterned as shown in FIG.
A gate electrode 7 is formed on the side end surface 302 of the semiconductor device via the gate insulating film 6.

【0041】次に、基板8の全面に層間絶縁膜11を形
成した後、図1(A)に示すように、第1のソース・ド
レイン領域2および第2のソース・ドレイン領域3に対
応する位置にコンタクトホール111、112を形成す
る。
Next, after an interlayer insulating film 11 is formed on the entire surface of the substrate 8, as shown in FIG. 1A, the interlayer insulating film 11 corresponds to the first source / drain region 2 and the second source / drain region 3. Contact holes 111 and 112 are formed at positions.

【0042】そして、基板8の全面にドープト半導体
膜、金属膜(タンタル、クロム、アルミニウムなど)、
シリサイド膜(タングステンシリサイド、モリブデンシ
リサイドなど)などの導電膜を形成した後、パターニン
グして、第1のソース・ドレイン電極12および第2の
ソース・ドレイン電極13を形成する。
Then, a doped semiconductor film, a metal film (tantalum, chromium, aluminum, etc.)
After a conductive film such as a silicide film (such as tungsten silicide or molybdenum silicide) is formed, the first source / drain electrode 12 and the second source / drain electrode 13 are formed by patterning.

【0043】このようなTFT1の製造方法によれば、
あくまで低温プロセスでTFT1を製造できるので、基
板8としては安価なガラス基板を用いることができる。
また、チャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜3
01を島状にパターニングするときには、側端面302
に相当する位置の下層にエッチングストッパ用の絶縁膜
9が予め形成されているので、第1のソース・ドレイン
領域2を構成する下層側半導体膜201がオーバーエッ
チングされることがない。さらに、チャネル形成領域3
を構成する多結晶半導体膜301と、第2のソース・ド
レイン領域4を構成する上層側半導体膜401とを一括
してパターニング形成するので、それらを別々の工程で
パターニングする方法よりも、パターニング工程が1工
程分少なくて済むという利点がある。
According to such a manufacturing method of the TFT 1,
Since the TFT 1 can be manufactured by a low-temperature process, an inexpensive glass substrate can be used as the substrate 8.
Further, the polycrystalline semiconductor film 3 forming the channel formation region 3
01 is patterned into an island shape,
Since the insulating film 9 for an etching stopper is formed in advance in a layer below the position corresponding to the above, the lower semiconductor film 201 constituting the first source / drain region 2 is not over-etched. Further, the channel forming region 3
And the upper semiconductor film 401 forming the second source / drain region 4 are formed by patterning at a time. Therefore, the patterning step is performed in a patterning step rather than in a separate step. However, there is an advantage that only one process is required.

【0044】[その他の実施形態]上記の形態では、図
2(A)および図2(D)を参照して説明した工程でド
ープト半導体膜を形成したので、LDD構造のTFT1
を製造したが、図2(A)および図2(D)を参照して
説明した工程で、不純物を含有しない半導体膜を形成す
ると、上層側半導体膜201および下層側半導体膜40
1のうち、ゲート電極7の側端部に対峙する部分がLD
D領域ではなく、不純物を含有しない半導体領域とな
る。従って、オフセットゲート構造のTFTを製造でき
る。このオフセットゲート構造のTFTであれば、LD
D構造のTFTと同様、チャネル長が短くても、すなわ
ちチャネル形成領域3を構成する多結晶半導体膜301
の膜厚が薄くても、十分なソース・ドイレン耐圧を確保
することができるので、チャネル形成領域3を成膜する
ときの時間が短くて済む。また、オフセットゲート構造
のTFTであれば、オフリーク電流も小さいので、画素
スイッチング用としても適している。
[Other Embodiments] In the above embodiment, since the doped semiconductor film is formed in the steps described with reference to FIGS. 2A and 2D, the TFT 1 having the LDD structure is formed.
When a semiconductor film containing no impurities is formed in the steps described with reference to FIGS. 2A and 2D, the upper semiconductor film 201 and the lower semiconductor film 40 are formed.
1, the part facing the side end of the gate electrode 7 is an LD.
The semiconductor region does not contain impurities, not the D region. Therefore, a TFT having an offset gate structure can be manufactured. If the TFT has this offset gate structure, LD
Like the TFT having the D structure, even if the channel length is short, that is, the polycrystalline semiconductor film 301 forming the channel formation region 3
Even if the film thickness is small, a sufficient source / drain breakdown voltage can be ensured, so that the time for forming the channel formation region 3 can be reduced. In addition, a TFT having an offset gate structure has a small off-leak current, and thus is suitable for pixel switching.

【0045】なお、TFTに形成するLDD領域(ある
いはオフセットゲート構造を構成する不純物が導入され
ていない半導体領域)は、第1および第2のソース・ド
レイン領域2、4の双方に形成してもよいが、いずれか
一方、たとえばドレイン領域となる側のみに形成しても
よい。
It should be noted that the LDD region formed in the TFT (or the semiconductor region in which the impurity constituting the offset gate structure is not introduced) may be formed in both the first and second source / drain regions 2 and 4. However, it may be formed only on one side, for example, only on the side to be the drain region.

【0046】また、上記形態では、LDD領域(あるい
はオフセットゲート構造を構成する不純物が導入されて
いない半導体領域)を、第1および第2のソース・ドレ
イン領域2、4を備える下層側半導体膜201および上
層側半導体膜401に形成したが、これらの半導体膜と
は別個に形成した低濃度あるいは不純物の導入されてい
ない半導体膜によって、LDD領域(あるいはオフセッ
トゲート構造を構成する不純物の導入されていない半導
体領域)を形成してもよい。
Further, in the above embodiment, the LDD region (or the semiconductor region into which the impurity constituting the offset gate structure is not introduced) is replaced with the lower semiconductor film 201 having the first and second source / drain regions 2 and 4. And an LDD region (or an impurity forming an offset gate structure) is not introduced by a low-concentration or impurity-implanted semiconductor film formed separately from the upper semiconductor film 401. Semiconductor region).

【0047】さらに、上記の形態では半導体膜として、
シリコン膜を用いた例であったが、ゲルマニウム、シリ
コン−ゲルマニウムなどの半導体膜を用いたTFTに本
発明を適用してもよい。
Further, in the above embodiment, the semiconductor film is
Although an example using a silicon film has been described, the present invention may be applied to a TFT using a semiconductor film such as germanium or silicon-germanium.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る縦型
のTFTでは、結晶化処理によってアモルファス半導体
膜から得た多結晶半導体膜の柱軸に平行な側端面に対し
てゲート電極が対峙しているので、柱軸に平行な方向が
チャネル長の方向となる。それ故、チャネル長の方向に
おいて、チャネルがグレインバンダリーを横切ることが
ないので、キャリヤの移動度が高い。よって、低温プロ
セスで製造したTFTにおいて、オン電流の向上を図る
ことができる。また、本発明では、縦型のTFTであり
ながら、LDD構造あるいはオフセットゲート構造を有
するので、チャネル長が短くても、ソース・ドレイン間
耐圧が高い。それ故、チャネル形成領域を構成する多結
晶半導体膜が薄くて済むので、成膜に要する時間を短縮
できるという利点がある。
As described above, in the vertical TFT according to the present invention, the gate electrode faces the side end surface parallel to the column axis of the polycrystalline semiconductor film obtained from the amorphous semiconductor film by the crystallization process. Therefore, the direction parallel to the column axis is the direction of the channel length. Therefore, the mobility of the carrier is high because the channel does not cross the grain boundary in the direction of the channel length. Therefore, in a TFT manufactured by a low-temperature process, on-current can be improved. Further, in the present invention, since the TFT has the LDD structure or the offset gate structure even though it is a vertical TFT, the withstand voltage between the source and the drain is high even if the channel length is short. Therefore, there is an advantage that the time required for film formation can be shortened because the polycrystalline semiconductor film forming the channel formation region can be made thin.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)、(B)はそれぞれ、本発明を適用した
TFTの断面図および平面図である。
FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view of a TFT to which the present invention is applied, respectively.

【図2】図1に示すTFTの製造方法を示す工程断面図
である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing the TFT shown in FIG.

【図3】図1に示すTFTの製造方法において、図2に
示す工程に続いて行う各工程を示す工程断面図である。
3 is a process cross-sectional view showing each process performed after the process shown in FIG. 2 in the method of manufacturing the TFT shown in FIG. 1;

【図4】(A)、(B)はそれぞれ、液晶表示装置のア
クティブマトリクス基板のブロック図、およびそれに構
成した駆動回路の一部を示す回路図である。
FIGS. 4A and 4B are a block diagram of an active matrix substrate of a liquid crystal display device and a circuit diagram showing a part of a driving circuit configured therein, respectively;

【図5】(A)、(B)はそれぞれ、従来のTFTの断
面図および平面図である。
5A and 5B are a cross-sectional view and a plan view of a conventional TFT, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 TFT 2 第1のソース・ドレイン領域 3 チャネル形成領域 4 第2のソース・ドレイン領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 基板 9 エッチングストッパ用の絶縁膜 11 層間絶縁膜 12 第1のソース・ドレイン電極 13 第2のソース・ドレイン電極 201 下層側半導体膜 203、403 LDD領域 301 多結晶半導体膜 302 多結晶半導体膜の側端面 401 上層側半導体膜 A 多結晶半導体膜の柱軸 B グレインバンダリー CH チャネル長の方向 REFERENCE SIGNS LIST 1 TFT 2 first source / drain region 3 channel formation region 4 second source / drain region 6 gate insulating film 7 gate electrode 8 substrate 9 insulating film for etching stopper 11 interlayer insulating film 12 first source / drain electrode Reference Signs List 13 second source / drain electrode 201 lower semiconductor film 203, 403 LDD region 301 polycrystalline semiconductor film 302 side end face of polycrystalline semiconductor film 401 upper semiconductor film A column axis of polycrystalline semiconductor film B grain boundary CH channel Long direction

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソース・ドレイン領域の一方となる第1
領域、多結晶半導体膜から構成されたチャネル形成領
域、およびソース・ドレイン領域の他方となる第2領域
が基板上にこの順に形成され、前記多結晶半導体膜の側
端面にゲート電極がゲート絶縁膜を介して対峙する縦型
の薄膜トランジスタであって、 前記第1領域と前記多結晶半導体膜の前記側端面との間
において前記ゲート電極の側端部に対峙する部分、およ
び前記第2領域と前記多結晶半導体膜の前記側端面との
間において前記ゲート電極の側端部に対峙する部分のう
ちの少なくとも一方には、低濃度の不純物が導入された
LDD領域または不純物の導入されていない半導体領域
が形成されていることを特徴とする縦型薄膜トランジス
タ。
A first source / drain region,
A region, a channel forming region composed of a polycrystalline semiconductor film, and a second region serving as the other of the source / drain region are formed in this order on the substrate, and a gate electrode is formed on a side end surface of the polycrystalline semiconductor film by a gate insulating film. A vertical thin film transistor that faces through the first region and the side edge of the gate electrode between the first region and the side end surface of the polycrystalline semiconductor film, and the second region and the second region. At least one of the portions facing the side edge of the gate electrode between the side edge of the polycrystalline semiconductor film and the LDD region into which a low concentration impurity is introduced or the semiconductor region into which the impurity is not introduced is provided. A vertical thin film transistor, characterized in that:
【請求項2】 請求項1において、前記多結晶半導体膜
は、前記側端面に対して略平行な柱軸をもつ柱状構造を
備えていることを特徴とする縦型薄膜トランジスタ。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the polycrystalline semiconductor film has a columnar structure having a column axis substantially parallel to the side end face.
【請求項3】 請求項1または2において、前記第1領
域および前記第2領域は、前記多結晶半導体膜の下層側
および上層側にそれぞれ形成された下層側半導体膜およ
び上層側半導体膜に形成され、 該上層側半導体膜および当該下層側半導体膜のうちの少
なくとも一方において前記ゲート電極の側端部に対峙す
る部分に、前記の低濃度の不純物が導入されたLDD領
域または不純物の導入されていない半導体領域が形成さ
れていることを特徴とする縦型薄膜トランジスタ。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region and the second region are formed in a lower semiconductor film and an upper semiconductor film formed on a lower layer side and an upper layer side of the polycrystalline semiconductor film, respectively. The LDD region into which the low-concentration impurity is introduced or the impurity is introduced into a portion of at least one of the upper semiconductor film and the lower semiconductor film facing a side end of the gate electrode. A vertical thin film transistor, wherein no semiconductor region is formed.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記多結晶半導体膜の前記側端面は、前記第1領域が形
成された下層側半導体膜の形成領域上に位置し、 当該多結晶半導体膜の前記側端面と前記下層側半導体膜
との間には、これらの膜間にわずかに割り込む絶縁膜を
有していることを特徴とする縦型薄膜トランジスタ。
4. The method according to claim 1, wherein
The side end surface of the polycrystalline semiconductor film is located on a formation region of the lower semiconductor film in which the first region is formed, and between the side end surface of the polycrystalline semiconductor film and the lower semiconductor film. Is a vertical thin film transistor having an insulating film slightly interrupted between these films.
【請求項5】 請求項2に規定する縦型薄膜トランジス
タの製造方法であって、前記チャネル形成領域を形成す
るためのアモルファス半導体膜に結晶化処理を行って前
記基板の面外方向に柱軸を向ける柱状構造の多結晶半導
体膜を形成した後、該多結晶半導体膜をパターニングし
て柱軸に略平行な側端面を露出させ、しかる後に、前記
ゲート絶縁膜および前記ゲート電極を順次形成すること
を特徴とする縦型薄膜トランジスタの製造方法。
5. The method for manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 2, wherein the amorphous semiconductor film for forming the channel formation region is subjected to a crystallization process so that a column axis extends in an out-of-plane direction of the substrate. After forming a polycrystalline semiconductor film having a columnar structure to be oriented, the polycrystalline semiconductor film is patterned to expose a side end surface substantially parallel to a column axis, and thereafter, the gate insulating film and the gate electrode are sequentially formed. A method for manufacturing a vertical thin film transistor.
【請求項6】 請求項3に規定する縦型薄膜トランジス
タの製造方法であって、前記チャネル形成領域および前
記上層側半導体膜を形成するための各半導体膜をこの順
に形成した後、該2つの半導体膜を一括してパターニン
グすることを特徴とする縦型薄膜トランジスタの製造方
法。
6. The method for manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 3, wherein the semiconductor films for forming the channel forming region and the upper semiconductor film are formed in this order, and then the two semiconductors are formed. A method for manufacturing a vertical thin film transistor, wherein a film is patterned at once.
【請求項7】 請求項4に規定する縦型薄膜トランジス
タの製造方法であって、前記下層側半導体膜および前記
絶縁膜をこの順に形成した後、前記基板の全面に前記チ
ャネル形成領域を形成する前記多結晶半導体膜を形成
し、しかる後に、前記絶縁膜をエッチングストッパとし
て当該多結晶半導体膜をパターニングすることを特徴と
する縦型薄膜トランジスタの製造方法。
7. The method of manufacturing a vertical thin film transistor according to claim 4, wherein the channel forming region is formed on the entire surface of the substrate after the lower semiconductor film and the insulating film are formed in this order. A method for manufacturing a vertical thin film transistor, comprising: forming a polycrystalline semiconductor film; and thereafter, patterning the polycrystalline semiconductor film using the insulating film as an etching stopper.
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