(57)【要約】【課題】電子素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】プラスチック基板と、前記基板上に積層された透明な熱伝導膜と、前記熱伝導膜上に積層されたポリシリコン膜と、前記ポリシリコン膜上に形成された機能素子と、を備える電子素子。前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つであり、前記機能素子は、前記ポリシリコン膜上に積層されたゲート積層物を備えるＴＦＴであることができる。【選択図】図１
2005303299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上に積層された透明な熱伝導膜と、
前記熱伝導膜上に積層されたポリシリコン膜と、
前記ポリシリコン膜上に形成された機能素子と、を備えることを特徴とする電子素子。
【請求項２】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。
【請求項３】
前記機能素子は、前記ポリシリコン膜上に積層されたゲート積層物を備える薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の電子素子。
【請求項４】
前記熱伝導膜と前記ポリシリコン膜との間にバッファ膜をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電子素子。
【請求項５】
前記熱伝導膜は、窒化アルミニウムより製造されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電子素子。
【請求項６】
プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上に積層された透明な熱伝導膜と、
前記熱伝導膜の上に形成された機能素子と、
前記機能素子上に形成されたポリシリコン膜と、を備えることを特徴とする電子素子。
【請求項７】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つであることを特徴とする請求項６に載の電子素子。
【請求項８】
前記機能素子は、前記熱伝導膜上に形成されたゲート電極と、
前記熱伝導膜上で前記ゲート電極を覆うゲート酸化膜と、を備える薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項７に記載の電子素子。
【請求項９】
前記熱伝導膜と前記ポリシリコン膜との間にバッファ膜をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の電子素子。
【請求項１０】
前記熱伝導膜は、窒化アルミニウムより製造されたものであることを特徴とする請求項８に記載の電子素子。
【請求項１１】
プラスチック基板上に透明な熱伝導膜を形成する第１段階と、
前記熱伝導膜上に非晶質シリコン膜を形成する第２段階と、
前記非晶質シリコン膜をポリシリコン膜に変化させる第３段階と、
前記ポリシリコン膜上に機能素子を形成する第４段階と、を含むことを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１２】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１１に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１３】
前記機能素子は、薄膜トランジスタであり、
第４段階は、前記ポリシリコン膜上にゲート積層物を形成する段階であることを特徴とする請求項１２に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１４】
前記熱伝導膜と前記ポリシリコン膜との間にバッファ膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１５】
前記熱伝導膜は、窒化アルミニウムより形成されることを特徴とする請求項１４に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１６】
前記ポリシリコン膜は、前記非晶質シリコン膜に所定のエネルギー密度を有するレーザ光を照射して形成することを特徴とする請求項１１に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１７】
プラスチック基板上に透明な熱伝導膜を形成する第１段階と、
前記熱伝導膜上に機能素子を形成する第２段階と、
前記機能素子の上に非晶質シリコン膜を形成する第３段階と、
前記非晶質シリコン膜をポリシリコン膜に変化させる第４段階と、を備えることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１８】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１７に記載の電子素子の製造方法。
【請求項１９】
前記機能素子は、薄膜トランジスタであり、
第２段階は、
前記熱伝導膜上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極をパターニングする段階と、
前記熱伝導膜上で前記パターニングされたゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、を含み、
前記第３段階は、前記ゲート絶縁膜上に前記非晶質シリコン膜を形成する段階であることを特徴とする請求項１８に記載の電子素子の製造方法。
【請求項２０】
前記熱伝導膜及び前記ゲート電極間にバッファ膜を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の電子素子の製造方法。
【請求項２１】
前記熱伝導膜は、窒化アルミニウムより形成されることを特徴とする請求項１９に記載の電子素子の製造方法。
【請求項２２】
前記ポリシリコン膜は、前記非晶質シリコン膜に所定のエネルギー密度を有するレーザ光を照射して形成することを特徴とする請求項１９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Diode)やＬＣＤ(Liquid Crystal Display)のような平板ディスプレイには、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が使われる。ＴＦＴのチャンネル領域は、非晶質シリコンやポリシリコンより構成することができる。
【０００３】
ＴＦＴのチャンネル領域を非晶質シリコンより構成する場合、低温条件の下均一な膜を形成できる。しかし、キャリアの移動度が低くて高速動作が難しい。
ＴＦＴのチャンネル領域をポリシリコンより構成する場合、チャンネル領域を非晶質シリコンより構成する場合に比べてキャリアの移動度を向上できるという利点がある。
【０００４】
後者の場合に 、チャンネル領域を構成するポリシリコンは、直接蒸着方法又は非晶質シリコンを蒸着して結晶化する結晶化方法より形成できる。結晶化方法は、エキシマレーザを利用した結晶化方法（Eximer Laser Annealing：ＥＬＡ）と固相結晶化方法（Solid Phase Crystallization：ＳＰＣ）とに分類される。そのうちでもＥＬＡは、ＳＰＣに比べて低温工程で良質のポリシリコンを形成して低い熱バジェットとさらに高い電界効果移動度とを有するため、現在最も注目を浴びている方法である。
【０００５】
従来には、ガラス基板またはシリコン基板上にバッファ層であるシリコンオキシド層を形成した後、非晶質シリコン（amorphous Silicon：ａ−Ｓｉ）をＥＬＡで結晶化してポリシリコン層を形成する方法を使用している。
【０００６】
前記ガラス基板及びシリコン基板の代りに、プラスチック基板上にＴＦＴを形成した半導体素子が特許文献１に開示されている。前記特許文献１では、ＳｉＯ2バッファ層上にＲＦ(Radio Frequency)スパッタリングでａ−Ｓｉ層を蒸着した後、ＥＬＡでシリコンを結晶化する方法を使用している。
【０００７】
しかし、前記のようなシリコン結晶化方法で形成されたシリコン結晶は、互いに凝集される現象が生じ、結晶間に孔隙が発生し、粗度の悪いものが発生し易い。このような現象は、ＥＬＡからの熱が熱伝導度の低いプラスチック基板とＳｉＯ2バッファ層とによって外部に放出されず、局部的に熱的な反応が生じるためであると推定される。
【特許文献１】米国特許第５,８１７,５５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、前記従来の技術の問題点を改善するためのものであって、プラスチック基板及び非晶質シリコン膜間に熱伝導度の高い物質層を挿入して非晶質シリコンの結晶化過程での熱放出を容易にして、シリコン結晶粒の均一度が向上したポリシリコン膜を備えた電子素子を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記電子素子を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために本発明の電子素子は、プラスチック基板と、前記基板上に積層された透明な熱伝導膜と、前記熱伝導膜上に積層されたポリシリコン膜と、前記ポリシリコン膜上に形成された機能素子と、を備えている。
【００１０】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つである。
前記機能素子は、前記ポリシリコン膜上に積層されたゲート積層物を備えるＴＦＴであってもよい。
【００１１】
前記熱伝導膜及び前記ポリシリコン膜間にバッファ膜をさらに備えていてもよい。
前記熱伝導膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）より製造されることが望ましい。
前記目的を達成するために本発明の電子素子は、プラスチック基板と、前記基板上に積層された透明な熱伝導膜と、前記熱伝導膜の上に形成された機能素子と、前記機能素子上に形成されたポリシリコン膜と、を備えている。
前記機能素子は、前記熱伝導膜上に形成されたゲート電極と、前記熱伝導膜上で前記ゲート電極を覆うゲート酸化膜と、を備えるＴＦＴであってもよい。
前記熱伝導膜及び前記ゲート電極間にバッファ膜をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記他の目的を達成するために本発明の電子素子の製造方法は、プラスチック基板上に透明な熱伝導膜を形成する第１段階と、前記熱伝導膜上に非晶質シリコン膜を形成する第２段階と、前記非晶質シリコン膜をポリシリコン膜に変化させる第３段階と、前記ポリシリコン膜上に機能素子を形成する第４段階と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記機能素子は、トランジスタ、発光素子、メモリ素子のうち何れか一つである。
本発明による一つの類型によれば、前記機能素子は、ＴＦＴであり、第４段階は、前記ポリシリコン膜上にゲート積層物を形成する段階である。
【００１４】
前記熱伝導膜及び前記ポリシリコン膜間にバッファ膜を形成する段階をさらに備えることが望ましい。
前記ポリシリコン膜は、前記非晶質シリコン膜に所定のエネルギー密度を有するレーザ光を照射して形成できる。
【００１５】
前記他の目的を達成するために本発明の電子素子の製造方法は、プラスチック基板上に透明な熱伝導膜を形成する第１段階と、前記熱伝導膜上に機能素子を形成する第２段階と、前記機能素子の上に非晶質シリコン膜を形成する第３段階と、前記非晶質シリコン膜をポリシリコン膜に変化させる第４段階と、を備えている。
【００１６】
前記機能素子は、ＴＦＴであり、第２段階は、前記熱伝導膜上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極をパターニングする段階と、前記熱伝導膜上で前記パターニングされたゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、を含み、前記第３段階は、前記ゲート絶縁膜上に前記非晶質シリコン膜を形成する段階であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＴＦＴは、プラスチック基板上にポリシリコン膜の結晶粒のサイズが均一に形成されて高い電界効果の移動度が得られる。
【００１８】
また、非晶質シリコン膜の結晶化工程は、常温でレーザを利用してなされ、熱放出のために高熱伝導物質をバッファ物質として使用するため、プラスチック基板を使用してＴＦＴを製造できる。このようなトランジスタを採用したディスプレイパネルは、素子駆動によって発生する熱放出が容易であるので、パネル駆動を安定化させることができる。
【００１９】
また、現在使われるエキシマーレーザ発生装置や固相のＮｄ−ＹａＧレーザ発生装置を利用できるため、現在のＴＦＴ工程を利用するのに何らの問題はない。
また、透明な高熱伝導性絶縁物であるＡｌＮをバッファ物質とするので、本発明によるＴＦＴを平板ディスプレイに使用する場合、反射型及び透過型に目的に応じて使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例による電子素子及びその製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して表したものである。図面で、同じ参照番号や符号は、同じ部材を表す。
【００２１】
まず、本発明の実施例によるＴＦＴについて説明する。
図１は、本発明の第１実施例によるトップゲート型ＴＦＴの断面図である。
図１を参照すれば、例えば２００μｍ程度の基板１０上に所定厚さ、例えば、１００ｎｍ（１０００Å）程度の熱伝導度の高い熱伝導膜１２と所定厚さ、例えば、２００ｎｍ（２０００Å）のバッファ膜１４とが順次に積層されている。
前記基板１０は、プラスチック基板である。本発明の電子素子におけるプラスチック基板に使用可能なプラスチックは、基板状に成形可能であり、後述する所定温度条件の下に性質が劣化しないものであれば特に限定されるものではない。本発明においてプラスチック基板の原料として適用可能なプラスチックとして、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等が挙げられ、特にＰＥＳが好ましい。
【００２２】
前記熱伝導膜１２は、絶縁膜であっても伝導性物質膜であってもよいが、前記熱伝導膜１２が絶縁膜であるＡｌＮ膜よりなる場合には、バッファ膜１４を省略することもある。前記ＡｌＮ膜から構成された熱伝導膜１２は、前記バッファ膜１４と同じ役割を行える。また、ＡｌＮは透明であるので、平板ディスプレイに採用するとき、反射型及び投射型のディスプレイとして活用できる利点がある。
【００２３】
熱伝導膜１２が金属のような伝導性物質である場合、前記熱伝導膜１２は、アルミニウム膜（Ａｌ）、銅膜（Ｃｕ）、コバルト膜（Ｃｏ）またはニッケル膜（Ｎｉ）等である。このような伝導性物質から構成された熱伝導膜１２上には、絶縁物質よりなるバッファ膜１４が必要になる。
【００２４】
前記バッファ膜１４は、ＴＦＴの製造工程で基板１０に含まれた不純物がバッファ膜１４の上側に形成される部材に移動することを遮断する役割及びポリシリコン膜１８と基板１０との接合を向上させる役割を行う膜である。
【００２５】
前記バッファ膜１４上には例えば図１に示す通りポリシリコン膜１８が形成されている。ポリシリコン膜１８は、左側に存在するソース領域１８ｓ、右側に存在するドレイン領域１８ｄ及び中央に形成されたチャンネル領域１８ｃに区分される。チャンネル領域１８ｃ上にゲート絶縁膜２０及びゲート電極２２が順次に積層されている。
【００２６】
前記バッファ膜１４、ポリシリコン膜１８、ゲート電極２２及びゲート絶縁膜２０は、層間絶縁膜２４で覆われている。層間絶縁膜２４にソース領域１８ｓが露出される第１コンタクトホールｈ１とドレイン領域１８ｄが露出される第２コンタクトホールｈ２とが形成されている。層間絶縁膜２４上に第１コンタクトホールｈ１を充填する第１電極２６と第２コンタクトホールｈ２を充填する第２電極２８とが形成されている。前記第１電極２６と前記第２電極２８とは、同じ物質より形成されることが望ましい。
【００２７】
図２は、本発明の第２実施例によるボトムゲート型ＴＦＴの断面図であり、ゲート電極がチャンネル領域の下部に備えられたボトム型ＴＦＴを示し、第１実施例と実質的に同じ部材には同じ参照番号を使用し、詳細な説明は省略することもある。
図２を参照すれば、基板１０上に所定厚さ、例えば、１００ｎｍ（１０００Å）程度の熱伝導度の高い熱伝導膜１２と所定厚さ、例えば、２００ｎｍ（２０００Å）のバッファ膜１４が順次に積層されている。
【００２８】
前記基板１０は、図１に示す実施形態と同様のプラスチック基板である。
前記バッファ膜１４上にはゲート電極２２が形成されており、前記バッファ膜１４上には前記ゲート電極２２を覆うゲート絶縁膜２０が形成されている。
前記ゲート絶縁膜２０上には、ポリシリコン膜１８が存在する。ポリシリコン膜１８は、例えば図２に示す通り左側に存在するソース領域１８ｓ、右側に存在するドレイン領域１８ｄ及び中央に形成されたチャンネル領域１８ｃに区分される。
【００２９】
前記バッファ膜１４、ポリシリコン膜１８、及びゲート絶縁膜２０は、層間絶縁膜２４より覆われている。層間絶縁膜２４にソース領域１８ｓが露出される第１コンタクトホールｈ１とドレイン領域１８ｄが露出される第２コンタクトホールｈ２とが形成されている。層間絶縁膜２４上に第１コンタクトホールｈ１を充填する第１電極２６と第２コンタクトホールｈ２を充填する第２電極２８とが形成されている。前記第１電極２６と前記第２電極２８とは、同じ物質より形成されることが望ましい。
【００３０】
次いで、本発明の実施例によるＴＦＴの製造方法について説明する。
図３ないし図６は、図１に示したトップゲート型ＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【００３１】
図３に示す通り、基板１０上に熱伝導膜１２及びバッファ膜１４を順次に形成する。このとき、基板１０は、プラスチックより製造された基板を使用する。
前記熱伝導膜１２は、反応スパッタを利用して、１００ｎｍ（１０００Å）程度の厚さに形成できる。このとき、熱伝導膜１２は、高熱伝導性の透明な絶縁膜、例えば、ＡｌＮ膜より形成することが望ましい。
【００３２】
前記バッファ膜１４は、例えば、酸化ケイ素膜より形成できる。この場合、バッファ膜１４は、２００ｎｍ（２０００Å）程度の厚さに形成する。バッファ膜１４及びＡｌＮ膜１２は、後続工程で基板１０の不純物がバッファ膜１４及びＡｌＮ膜１２の上側に移動することを防止する。したがって、熱伝導膜１２としてＡｌＮ膜を形成する場合、前記バッファ膜１４の蒸着を省略することもある。一方、前記熱伝導膜１２として伝導性物質を使用する場合には、バッファ膜１４が必要である。
【００３３】
次いで、バッファ膜１４上の所定領域上に非晶質シリコン膜１７を所定の厚さ、例えば、５０ｎｍ（５００Å）程度の厚さに積層する。このとき、非晶質シリコン膜１７は、所定の蒸着装備、例えば、スパッタ装備やプラズマを利用した化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）装備を利用して形成できる。
【００３４】
次いで、所定のエネルギー密度、例えば、１００ｍＪ／ｃｍ2〜１５０ｍＪ／ｃｍ2を有するレーザ光を放出するレーザ発生装置を利用して非晶質シリコン膜１７の全面にレーザ光Ｌを一回または連続照射する。前記レーザ発生装置として１０ｎｓ程度で短いパルス状の３０８ｎｍ波長のエキシマーレーザ光を放出する塩化キセノン（ＸｅＣｌ）エキシマーレーザ発生装置を使用することが望ましいが、他のレーザ発生装置、例えば、Ｎｄ−ＹａＧレーザ発生装置を使用できる。すなわち、本発明においては、ポリシリコン膜を形成する際に使用するプラスチック基板に悪影響を及ぼさない条件（例えば、プラスチック基板の耐熱温度やガラス転移温度未満の温度等の温度条件、照射時間）でポリシリコン膜を形成するのに十分な波長帯域を有するレーザ光を放出するレーザ発生装置を用いて非晶質シリコン膜１７の全面にレーザ光Ｌを一回または連続照射することによって、ポリシリコン膜を形成する。
【００３５】
非晶質シリコン膜１７上に、前記のようにレーザ光Ｌを照射させれば、非晶質シリコン膜１７の全領域でレーザの熱エネルギーによって非晶質シリコンがポリシリコンに結晶化される。このとき、熱伝導度の高い熱伝導膜１２上に積層された非晶質シリコン膜１７で発生する熱は、熱伝導度の高い熱伝導膜１２を通じて、外部に速かに放出される。
【００３６】
このような過程を通じて非晶質シリコン膜１７は、図３に示したように、ポリシリコン膜１８よりなり、ポリシリコン膜１８にサイズが均一なシリコン結晶粒（平均６０ｎｍ程度）が形成される。このようなポリシリコン膜１８の形成工程は、低い温度、例えば、２５℃〜１５０℃でなされるため、基板１０としてプラスチック基板を使用できる。
【００３７】
図４に示す通り、バッファ膜１４上に形成されたポリシリコン膜１８をパターニングする。前記ポリシリコン膜１８をパターニングする工程は、半導体の技術分野に周知の方法で行うことができる。そのため、パターニングする工程の詳細な説明は省略する。
【００３８】
次いで、パターニングされたポリシリコン膜１８上にゲート絶縁膜２０とゲート電極２２とを順次に形成してパターニングする。このとき、前記ゲート絶縁膜２０または、前記ゲート電極２２をマスクとしてイオンを挿入する。次いで、レーザを照射してソース領域１８ｓ及びドレイン領域１８ｄを活性化させる。ここで、レーザは、所定のエネルギー密度、例えば、１００ｍＪ／ｃｍ2〜１５０ｍＪ／ｃｍ2を有するレーザ光を放出するレーザ発生装置を利用して、レーザ光Ｌを一回または連続照射する。前記レーザ発生装置として１０ｎｓほどで短いパルス状の３０８ｎｍ波長のエキシマーレーザ光を放出するＸｅＣｌエキシマーレーザ発生装置を使用することが望ましいが、他のレーザ発生装置、例えば、Ｎｄ−ＹａＧレーザ発生装置を使用できる。したがって、ポリシリコン膜１８でイオンが挿入された領域は、ソース領域１８ｓ及びドレイン領域１８ｄとなり、これら領域間にチャンネル領域１８ｃが形成される。
【００３９】
次いで、バッファ膜１４上にゲート絶縁膜２０、ゲート電極２２及びポリシリコン膜１８を覆う層間絶縁膜２４を形成する。
次いで、層間絶縁膜２４上に感光膜パターンＰＲを形成する。このとき、感光膜パターンＰＲは、ポリシリコン膜１８のソース領域１８ｓとドレイン領域１８ｄとに対応する層間絶縁膜２４が露出されるように形成する。
【００４０】
感光膜パターンＰＲを形成した後には、図５に示す通り、感光膜パターンＰＲをエッチングマスクとして使用して、層間絶縁膜２４の露出された部分をエッチングする。前記エッチングは、ポリシリコン膜１８のソース及びドレイン領域１８ｓ，１８ｄが露出されるまで実施する。このようなエッチングによって、層間絶縁膜２４にソース領域１８ａが露出される第１コンタクトホールｈ１が形成され、ドレイン領域１８ｄが露出される第２コンタクトホールｈ２が形成される。前記エッチング後、感光膜パターンＰＲを除去する。
【００４１】
次いで、図６に示す通り、層間絶縁膜２４上に第１及び第２コンタクトホールｈ１，ｈ２を充填する金属膜（図示せず）を積層した後、写真及びエッチング工程を利用して、ソース領域１８ｓに連結する第１電極２６とドレイン領域１８ｄに連結する第２電極２８とが形成されるように前記金属膜をパターニングする。
【００４２】
図７は、非晶質シリコン膜にエネルギー密度が１４０ｍＪ／ｃｍ2のエキシマーレーザ光を一回照射して形成したポリシリコン膜の結晶粒構造を示すＳＥＭ写真である。
【００４３】
図７に示す通り、ポリシリコンの結晶が平均６０ｎｍのサイズで均一に形成されていることが判る。これは、エキシマーレーザ光を照射時に生成された熱が熱伝導膜１２（ＡｌＮ膜）を通じて外部に放出されて局部的な加熱現象を無くしたためである。
図８ないし図１２は、図２に示したボトムゲート型ＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【００４４】
図８に示す通り、基板１０上に熱伝導膜１２及びバッファ膜１４を順次に形成する。このとき、基板１０は、プラスチックより製造された基板を使用する。
【００４５】
前記熱伝導膜１２は、反応スパッタを利用して、１００ｎｍ（１０００Å）程度の厚さに形成できる。このとき、熱伝導膜１２は、高熱伝導性の透明な絶縁膜、例えば、ＡｌＮ膜より形成することが望ましい。
【００４６】
前記バッファ膜１４は、例えば、酸化ケイ素膜より形成できる。この場合、バッファ膜１４は、２００ｎｍ（２０００Å）程度の厚さに形成する。バッファ膜１４及びＡｌＮ膜１２は、後続工程で基板１０の不純物がバッファ膜１４及び熱伝導膜１２としてのＡｌＮ膜の上側に移動することを防止する。したがって、熱伝導膜１２としてのＡｌＮ膜を形成する場合、前記バッファ膜１４の蒸着を省略することもある。一方、前記熱伝導膜として金属膜を使用する場合には、バッファ膜１４が必要である。
【００４７】
次いで、バッファ膜１４上の所定領域上にゲート電極２２を形成する。
次いで、バッファ膜１４上でゲート電極２２を覆うゲート絶縁膜２０及び非晶質シリコン膜１７を順次に蒸着する。非晶質シリコン膜１７は、所定の厚さ、例えば、５０ｎｍ（５００Å）程度の厚さで積層する。このとき、非晶質シリコン膜１７は、所定の蒸着装備、例えば、スパッタ装備やプラズマを利用したＰＥＣＶＤ装備を利用して形成できる。
【００４８】
次いで、所定のエネルギー密度、例えば、１００ｍＪ／ｃｍ2〜１５０ｍＪ／ｃｍ2を有するレーザ光を放出するレーザ発生装置を利用して、非晶質シリコン膜１７の全面にレーザ光Ｌを一回または連続照射する。前記レーザ発生装置として１０ｎｓ程度で短いパルス状の３０８ｎｍ波長のエキシマーレーザ光を放出するＸｅＣｌエキシマーレーザ発生装置を使用することが望ましいが、前述した本発明の効果が損なわれない範囲及び成膜条件で他のレーザ発生装置、例えば、Ｎｄ−ＹａＧレーザ発生装置を使用できる。
【００４９】
非晶質シリコン膜１７上に、前記のように、レーザ光Ｌを照射させれば、非晶質シリコン膜１７の全領域で熱が発生しつつ非晶質シリコンがポリシリコンに結晶化される。このとき、非晶質シリコン膜１７で発生する熱は、熱伝導度の高い熱伝導膜１２を通じて外部に速かに放出される。また、前記熱伝導膜１２は、非晶質シリコン膜１７の下部に熱フローが均一になされて、全体的に均一なグレインを有するポリシリコン膜１８を形成する。
【００５０】
このような過程を通じて、非晶質シリコン膜１７は、ポリシリコン膜１８よりなり、ポリシリコン膜１８にサイズが均一な結晶粒（本実施形態では平均６０ｎｍ程度）が形成される。このようなポリシリコン膜１８の形成工程は、低温、例えば、２５℃〜１５０℃でなされるため、基板１０としてプラスチック基板を使用できる。
【００５１】
図９に示す通り、ポリシリコン膜１８上にチャンネル領域の形成部分に所定のパターン、例えば、酸化ケイ素層３２を形成する。
次いで、前記酸化ケイ素層３２をマスクとしてＮ+イオンドーピングする。
【００５２】
次いで、レーザビームＬを照射してソース領域１８ｓ及びドレイン領域１８ｄを活性化させる。ここで、レーザは、所定のエネルギー密度、例えば、１００ｍＪ／ｃｍ2〜１５０ｍＪ／ｃｍ2を有するレーザ光を放出するレーザ発生装置を利用して、レーザ光Ｌを一回または連続照射する。前記レーザ発生装置として１０ｎｓ程度で短いパルス状の３０８ｎｍ波長のエキシマーレーザ光を放出するＸｅＣｌエキシマーレーザ発生装置を使用することが望ましいが、他のレーザ発生装置、例えば、Ｎｄ−ＹａＧレーザ発生装置を使用できる。したがって、ポリシリコン膜１８でイオンが挿入された領域は、ソース領域１８ｓ及びドレイン領域１８ｄとなり、これら領域間にチャンネル領域１８ｃが形成される。
【００５３】
図１０に示す通り、前記酸化ケイ素層３２の左右側領域を含む形態に前記ポリシリコン膜１８をパターニングする。前記ポリシリコン膜１８をパターニングする工程は、半導体の技術分野に周知の方法で行うことができる。そのため、パターニングする工程の詳細な説明は省略する。このようなパターニング工程は、前記イオンドーピング工程以前に実施することもある。
【００５４】
次いで、ゲート絶縁膜２０上にポリシリコン膜１８を覆う層間絶縁膜２４を形成する。
次いで、層間絶縁膜２４上に感光膜パターンＰＲを形成する。このとき、感光膜パターンＰＲは、ポリシリコン膜１８のソース領域１８ｓとドレイン領域１８ｄとに対応する層間絶縁膜２４が露出されるように形成する。
【００５５】
感光膜パターンＰＲを形成した後には、図１１に示す通り、感光膜パターンＰＲをエッチングマスクとして使用して、層間絶縁膜２４の露出された部分をエッチングする。前記エッチングは、ポリシリコン膜１８のソース及びドレイン領域１８ｓ,１８ｄが露出されるまで実施する。このようなエッチングによって、層間絶縁膜２４にソース領域１８ａが露出される第１コンタクトホールｈ１が形成され、ドレイン領域１８ｄが露出される第２コンタクトホールｈ２が形成される。前記エッチング後、感光膜パターンＰＲを除去する。
【００５６】
次いで、図１２に示す通り、層間絶縁膜２４上に第１及び第２コンタクトホールｈ１，ｈ２を充填する金属膜（図示せず）を積層した後、写真及びエッチング工程を利用して、ソース領域１８ｓに連結する第１電極２６とドレイン領域１８ｄに連結する第２電極２８とが形成されるように前記金属膜をパターニングする。
本発明は、図面を参照して実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
【００５７】
例えば、本発明は、主としてＴＦＴを例に実施形態を説明したが、本発明は、ＴＦＴに限らず発光素子、メモリ素子にも同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の電子素子及びその製造方法は、例えば、前記のＴＦＴの実施形態の場合ＯＬＥＤやＬＣＤのような平板ディスプレイに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施例によるＴＦＴの断面図である。
【図２】本発明の第２実施例によるＴＦＴの断面図である。
【図３】図１に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図４】図１に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図５】図１に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図６】図１に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図７】非晶質シリコン膜にエネルギー密度１４０ｍＪ／ｃｍ2のエキシマーレーザ光を１回照射して形成したポリシリコン膜の結晶粒構造を示すＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)写真である。
【図８】図２に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図９】図２に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１０】図２に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１１】図２に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【図１２】図２に示すＴＦＴの製造方法を段階別に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    基板
１２    熱伝導膜
１４    バッファ膜
１８    シリコン膜
１８ｃ    チャンネル領域
１８ｄ    ドレイン領域
１８ｓ    ソース領域
２０    ゲート絶縁膜
２２    ゲート電極
２４    層間絶縁膜
２６    第１電極
２８    第２電極
ｈ１，ｈ２    第１及び第２コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図７】
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