(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板の一側表面に位置して、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるバッファ層と、を含むフレキシブル基板に用いられる金属基板材料を決定する方法であって、
前記金属基板の熱膨脹係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する、
フレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【数１】
0005119418.tif 000020
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
【請求項２】
前記バッファ層がシリコン酸化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１に記載のフレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【請求項３】
前記バッファ層がシリコン窒化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１に記載のフレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【請求項４】
前記金属基板の熱膨脹係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する、請求項１に記載のフレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【数２】
0005119418.tif 000021
【請求項５】
前記バッファ層がシリコン酸化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項４に記載のフレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【請求項６】
前記バッファ層がシリコン窒化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項４に記載のフレキシブル基板の金属基板材料の決定方法。
【請求項７】
金属基板を提供する工程と、
前記金属基板の一側表面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜でバッファ層を３００℃ないし４００℃の温度で形成する工程と、
前記金属基板の熱膨張係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する工程とを含む、
フレキシブル基板の製造方法。
【数３】
0005119418.tif 000022
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
【請求項８】
前記バッファ層をシリコン酸化膜で形成し、前記金属基板の熱膨張係数が２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【請求項９】
前記バッファ層をシリコン窒化膜で形成し、前記金属基板の熱膨張係数が３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【請求項１０】
前記金属基板材料を決定する工程は、前記金属基板の熱膨脹係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する工程である、請求項７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【数４】
0005119418.tif 000023
【請求項１１】
前記バッファ層をシリコン酸化膜で形成し、前記金属基板の熱膨張係数が４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１０に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【請求項１２】
前記バッファ層をシリコン窒化膜で形成し、前記金属基板の熱膨張係数が３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１０に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【請求項１３】
金属基板と、
前記金属基板の一側表面に位置し、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるバッファ層と、
前記バッファ層上に位置し、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を含む半導体層と、
前記半導体層のチャネル領域に対応するゲート電極と、
前記半導体層とゲート電極との間に位置するゲート絶縁膜と、
前記半導体層のソース領域と電気的に接続するソース電極と、
前記半導体層のドレイン領域と電気的に接続するドレイン電極と、を含む薄膜トランジスタに用いられる金属基板材料を決定する方法であって、
前記金属基板の熱膨脹係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する、
薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【数５】
0005119418.tif 000024
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
【請求項１４】
前記バッファ層がシリコン酸化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１３に記載の薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【請求項１５】
前記バッファ層がシリコン窒化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１３に記載の薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【請求項１６】
前記金属基板の熱膨脹係数が下記の数式を満たすように前記金属基板材料を決定する、請求項１３に記載の薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【数６】
0005119418.tif 000025
【請求項１７】
前記バッファ層がシリコン酸化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１６に記載の薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【請求項１８】
前記バッファ層がシリコン窒化膜であり、前記金属基板の熱膨脹係数が３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃であるように前記金属基板材料を決定する、請求項１６に記載の薄膜トランジスタの金属基板材料の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル基板、その製造方法及びそれを用いた薄膜トランジスタに関する。特に、金属基板の熱膨脹係数に従って前記金属基板上に形成されるバッファ層の物質を限定するか、または前記バッファ層の物質に従って前記金属基板の熱膨脹係数を制御することで、前記バッファ層によって前記金属基板が曲がる現象、前記金属基板から前記バッファ層が剥離される現象及びこれによって前記バッファ層の絶縁性低下が防止できるフレキシブル基板、その製造方法及びそれを用いた薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ装置は、軽量または薄型であるという特性から陰極線管表示装置を代替する表示装置として用いられる。このようなフラットパネルディスプレイ装置の代表的な例として、液晶表示装置(Liquid Crystal Display device；ＬＣＤ)と有機電界発光表示装置(Organic Light Emitting diode Display device；ＯＬＥＤ)とがある。その中でも、有機電界発光表示装置は液晶表示装置に比べて輝度特性及び視野角特性が優れ、バックライトを必要としないので、超薄型に実現することができる。
【０００３】
フラットパネルディスプレイ装置は、通常、光透過の透明ガラス基板上に形成されるが、このようなフラットパネルディスプレイ装置はより薄く、より軽く、そして割れないようにしなければならないので、透明ガラス基板を用いたフラットパネルディスプレイ装置は外部からの衝撃に弱く、正確なアライメントも困難であるため、製造工程上の取扱性低下が問題とされる。
【０００４】
上記のような透明ガラス基板を用いたフラットパネルディスプレイ装置の問題点を解決するために、上記透明ガラス基板と比べて相対的に高い柔軟性を有して外部衝撃による損傷を防止することのできる金属基板またはプラスチック基板などのフレキシブル基板を用いるフラットパネルディスプレイ装置が提案されている。プラスチック基板は低い耐熱性により、ポリシリコンの薄膜トランジスタを形成する製造工程または前記フレキシブル基板上に形成される電極または発光素子などの蒸着工程にて高温の工程を行うことができない問題点があったために、フラットパネルディスプレイ装置はプラスチック基板よりも相対的に高い耐熱性及びフレキシブル特性を有する金属基板を含むフレキシブル基板が主に用いられていた。
【特許文献１】大韓民国出願公開第１９９８−００２８９４９号明細書
【特許文献２】大韓民国出願公開第２００４−００５４４４１号明細書
【特許文献３】大韓民国出願公開第２００４−００７８９７８号明細書
【特許文献４】大韓民国特許公報第１０−０４２１９０６号明細書
【特許文献５】米国特許公報第６,７６５,２４９号明細書
【特許文献６】米国特許公報第６,９１１,６６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、金属基板を含むフレキシブル基板を用いたフラットパネルディスプレイ装置は前記金属基板と前記金属基板上に形成される薄膜トランジスタ、導電性配線または発光素子間の絶縁性のためにシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などでバッファ層を形成しているが、前記金属基板とバッファ層間の粘着性が良くなく、前記バッファ層と金属基板との熱膨脹係数差によって前記バッファ層に過度な残留応力が発生し、前記バッファ層の残留応力で前記金属基板が過度に曲がったり、前記バッファ層が前記金属基板から剥離されたりして、前記バッファ層の絶縁性が低下する問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するもので、金属基板の熱膨脹係数に従って前記金属基板上に形成されるバッファ層の物質を限定するか、または前記バッファ層の物質に従って前記金属基板の熱膨脹係数を制御して、前記バッファ層によって前記金属基板が曲がる現象及び前記金属基板から前記バッファ層が剥離される現象が防止できるフレキシブル基板、それを用いた薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することに本発明の目的がある。
【０００７】
本発明の目的は、所定熱膨脹係数を有する金属基板と、前記金属基板の一側表面に位置し、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるバッファ層とを含み、前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たすフレキシブル基板によって達成される。
【数１】
0005119418.tif 000002
【０００８】
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
また、本発明の目的は、所定熱膨脹係数を有する金属基板を提供する工程と、前記金属基板の一側表面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜でバッファ層を３００℃ないし４００℃の温度で形成する工程とを含み、前記金属基板は下記の数式を満たす熱膨脹係数を有するフレキシブル基板の製造方法によって達成される。
【数２】
0005119418.tif 000003
【０００９】
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
また、本発明の目的は、所定熱膨脹係数を有する金属基板と前記金属基板の一側表面に位置し、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるバッファ層と、前記バッファ層上に位置し、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を含む半導体層と、前記半導体層のチャネル領域に対応するゲート電極と、前記半導体層とゲート電極間に位置するゲート絶縁膜と、前記半導体層のソース領域と電気的に接続するソース電極と、前記半導体層のドレイン領域と電気的に接続するドレイン電極とを含み、前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たす薄膜トランジスタによって達成される。
【数３】
0005119418.tif 000004
【００１０】
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本発明に係るフレキシブル基板、その製造方法及びそれを用いた薄膜トランジスタは金属基板上に形成されるバッファ層の特性に従って前記金属基板の熱膨脹係数を決定し、前記バッファ層の残留応力を最小化することによって、前記バッファ層で前記金属基板が曲がる現象及び前記金属基板から前記バッファ層が剥離される現象が防止でき、前記バッファ層の絶縁性を向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の目的、技術的構成及びそれに係る作用効果は、本発明の好適な実施形態を示す図面を参照して以下の詳細な説明によってさらに明確に理解することができる。また、明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示すものであり、ある部分が他の部分と「連結」されているとした場合、これは「直接連結」した場合に限れず、それらの間に他の素子を介在して「電気的に連結」された場合も含む。さらに図面において、層及び領域の長さ、厚さなどは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。
【００１３】
本発明に係るフレキシブル基板及びそれを用いた薄膜トランジスタは、金属基板上に形成されるバッファ層の特性に従って前記金属基板の熱膨脹係数が決定され、前記バッファ層の熱応力と前記バッファ層の固有応力とが互いに反対の符号を有し、非常に近接した絶対値を有するようにすることによって、前記バッファ層の残留応力を最小化する。
【００１４】
図１は互いに異なる熱膨脹係数を有する金属基板上にシリコン酸化膜でバッファ層を形成する場合、前記バッファ層の残留応力を示すグラフであり、図２は前記バッファ層の形成後の各金属基板の曲率を示すグラフである。
【００１５】
ここで、図１及び図２に開示されたステンレススチール３０４（ＳＵＳ３０４）の熱膨脹係数は１７．３ｐｐｍ／℃であり、ステンレススチール４３０（ＳＵＳ４３０）の熱膨脹係数は１０．５ｐｐｍ／℃であり、Ｆｅ−４２Ｎｉの熱膨脹係数は３．２３８ｐｐｍ／℃であり、インバ（Ｉｎｖａｒ）の熱膨脹係数は１．２ｐｐｍ／℃である。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、金属基板の熱膨脹係数が増大するほど、前記バッファ層の残留応力が増大し、前記バッファ層の残留応力が０に近いほど前記金属基板の曲率は小さくなることが分かる。ここで、前記金属基板の曲率が（−）符号を有する場合は前記金属基板の曲率が（＋）符号を有する場合と比べて反対方向に曲がるということを意味する。
【００１７】
したがって、金属基板の熱膨脹係数を制御し、前記金属基板上に形成される残留応力を０に近接させた場合、前記金属基板の曲がり現象及び前記金属基板からバッファ層が剥離される現象を防止することができる。
【００１８】
通常に金属基板上に形成されているバッファ層の残留応力は下記の数式（１）によって決定される。
【数４】
0005119418.tif 000005
【００１９】
式中、σｒはバッファ層の残留応力であり、σｉｎｔはバッファ層の固有応力であり、σｅｐｉはバッファ層のエピタキシ応力(epitaxy stress)であり、σｔｈはバッファ層の熱応力である。
【００２０】
前記固有応力はバッファ層が形成される金属基板と関係なく、前記バッファ層が形成されるにつれて発生する応力であり、前記バッファ層を形成する工程の外部環境によって多少流動的に変化するが、通常的に前記バッファ層のシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で前記バッファ層を形成した場合、前記バッファ層の固有応力σｉｎｔは１００ないし２００Ｍｐａである。
【００２１】
前記エピタキシ応力は、一つの結晶が他の結晶表面において所定方位関係を有し成長して薄膜を形成した場合に発生する応力である。そして、前記バッファ層は非晶質であるので、前記バッファ層のエピタキシ応力σｅｐｉは０に近接した値を有し、前記熱応力は金属基板上にバッファ層を形成する工程を介して発生する応力であって下記の数式（２）によって決定される。
【数５】
0005119418.tif 000006
【００２２】
式中、Ｅｆはバッファ層のヤング率であり、ｖｆはバッファ層のポアソン比であり、αｆはバッファ層の熱膨脹係数であり、αｓは金属基板の熱膨脹係数であり、△Ｔはバッファ層の蒸着工程時のチャンバの温度と常温間の温度差である。
【００２３】
したがって、金属基板上に形成されたバッファ層の残留応力は前記バッファ層の固有応力と熱応力の合計で示され、前記バッファ層に形成されたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の固有応力は１００ないし２００Ｍｐａであるので、前記バッファ層の熱応力は下記の数式（３）によって決定される。
【数６】
0005119418.tif 000007
【００２４】
前記金属基板上に形成されるバッファ層を３００℃未満の温度で形成した場合、前記シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の密度が低下して前記バッファ層の絶縁性が低下し、前記バッファ層を４００℃超過の温度で形成した場合、前記シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の密度が過度に増大して前記金属基板の曲がり現象を引き起こすので、前記バッファ層を３００℃ないし４００℃で形成するのが好ましく、前記数式（３）による金属基板の熱膨脹係数は下記の数式（４）によって決定される。
【数７】
0005119418.tif 000008
【００２５】
したがって、金属基板上にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜でバッファ層を形成した場合、前記金属基板の熱膨脹係数を前記数式（４）によって決定されるようにし、前記バッファ層の残留応力を０に近づけるようにすることで、前記バッファ層によって前記金属基板が曲がる現象及び前記金属基板からバッファ層が剥離される現象を防止することができる。
【００２６】
図３Ａ及び図３Ｂは、ステンレススチール３０４（ＳＵＳ３０４）とＦｅ−４２Ｎｉで形成されているそれぞれの金属基板に、３３０℃でシリコン酸化膜を形成した場合、前記ステンレススチール３０４（ＳＵＳ３０４）で形成された金属基板とＦｅ−４２Ｎｉで形成された金属基板との状態を示す写真であり、図４Ａ及び図４Ｂは前記金属基板の曲がる程度を示す写真である。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ステンレススチール３０４で形成された金属基板は一部領域においてバッファ層の剥離現象が発生して金属基板が０．３／ｍの曲率を有するが、Ｆｅ−４２Ｎｉで形成された金属基板は全領域においてバッファ層の剥離現象は発生せず、金属基板の曲率も０／ｍに近接している。
【００２８】
シリコン酸化膜のヤング率が７０Ｇｐａで、ポアソン比が０．１７で、熱膨脹係数が０．９４ｐｐｍ／℃であり、前述の数式（２）を用いてＦｅ−４２Ｎｉで形成された金属基板シリコン酸化膜に形成されたバッファ層の熱応力及び残留応力を計算すると、前記バッファ層の熱応力は約−６０Ｍｐａであり、残留応力は４０ないし１４０Ｍｐａであった。
【００２９】
したがって、前記バッファ層の残留応力は、０ないし１４０Ｍｐａ以下の場合でも前記金属基板の曲がり現象及び前記金属基板からシリコン酸化膜で形成されたバッファ層の剥離現象は発生しないことがわかる。上述のように、前記金属基板の曲率が（−）符号を有する場合は、前記金属基板の曲率が（＋）符号を有する場合と比べた場合、反対方向に曲がることを意味し、前記金属基板上に形成されたバッファ層が−１４０ないし１４０Ｍｐａの残留応力を有する場合でも前記金属基板の曲がり現象及び前記金属基板からシリコン酸化膜で形成されたバッファ層の剥離現象を防止するができることがわかる。
【００３０】
前記数式（３）を用いて、バッファ層の残留応力が−１４０ないし１４０Ｍｐａの場合、前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式（５）によって決定される。
【数８】
0005119418.tif 000009
【００３１】
結果的に、本発明はフレキシブル基板または前記フレキシブル基板を用いた薄膜トランジスタの金属基板の熱膨脹係数を制御して前記金属基板上に形成されたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜に形成されたバッファ層の残留応力が−１４０ないし１４０Ｍｐａになるようにし、好ましくは前記バッファ層の残留応力が０に近づけるようにして前記金属基板の曲がり現象及び前記金属基板から前記バッファ層が剥離される現象を防止することができる。
【００３２】
（実施例）
図５Ａないし図５Ｅは、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造工程を順次に示す断面図である。
【００３３】
図５Ａないし図５Ｅを参照して本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明すると、まず図５Ａに示すように、所定熱膨脹係数を有する金属基板の一側表面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜でバッファ層を形成する。
【００３４】
ここで、前記バッファ層を３００℃未満の温度で形成した場合、前記シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の密度が低下して前記バッファ層の絶縁性が低下し、前記バッファ層を４００℃超過の温度で形成した場合、前記シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜の密度が過度に増大されて前記金属基板の曲がり現象が引き起こるので、前記バッファ層は３００℃ないし４００℃に形成することが好ましい。
【００３５】
また、前記バッファ層の厚さが５０００Å未満の場合は前記金属基板と前記バッファ層上に形成される素子間の絶縁が十分になされなく、前記バッファ層の厚さが１５０００Å超過の場合は前記バッファ層の形成に必要とする時間が増加して収率が悪くなるので、前記バッファ層の厚さは５０００Åないし１５０００Åであることが好ましい。
【００３６】
前記金属基板の熱膨脹係数は、前記バッファ層の種類によって決定され、前述のように前記バッファ層の残留応力は−１４０ないし１４０Ｍｐａの場合に金属基板の曲がり現象及び前記金属基板からバッファ層の剥離現象が防止されるので、前記金属基板の熱膨脹係数は前記数式（５）によって決定される。まず、シリコン酸化膜でバッファ層を形成する場合、前記シリコン酸化膜のヤング率が７０Ｇｐａで、ポアソン比が０．１７で、熱膨脹係数が０．９４ｐｐｍ／℃であり、前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式（６）によって決定される。
【数９】
0005119418.tif 000010
【００３７】
次に、シリコン窒化膜でバッファ層を形成する場合、前記シリコン窒化膜のヤング率が１２０ないし１４０Ｇｐａであり、ポアソン比が０．２３であり、熱膨脹係数が２．３ｐｐｍ／℃であり、前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式（７）によって決定される。
【数１０】
0005119418.tif 000011
【００３８】
前記バッファ層の残留応力は０に近接した方が好ましく、前記金属基板の熱膨脹係数は数式（４）によって決定されることが好ましい。これによって、前記金属基板上にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜が形成される場合、各金属基板の熱膨脹係数は下記の数式（８）及び（９）を満たすことが好ましい。
【数１１】
0005119418.tif 000012
【数１２】
0005119418.tif 000013
【００３９】
続いて、図５Ｂに示すように前記金属基板の他側表面に酸化防止膜を形成する。前記酸化防止膜は後続工程で前記金属基板が化学的に汚染したり、損傷することを防止するためのものであって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びこれらの積層構造からなる群から選択されたいずれか一つで形成され、前記バッファ層と同時に形成することもできる。
【００４０】
前記酸化防止膜は、３００Å未満で形成される場合に後続工程で前記金属基板が化学的に汚染したり、損傷することを防止することができず、６００Å超過である場合に、前記金属基板の曲げに影響を及ばし、形成時間の増加によって収率低下を引き起こすので、前記酸化防止膜の厚さは３００Åないし６００Åであることが好ましい。
【００４１】
次いで、図５Ｃに示すように、前記バッファ層上に非晶質シリコン層（図示せず）を形成し、前記非晶質シリコン層を多結晶シリコンに結晶化させた後、前記多結晶シリコン層をパターニングして半導体層を形成する。ここで、本発明の実施形態では前記非晶質シリコン層を多結晶シリコンに結晶化することによって、前記半導体層を多結晶シリコンに形成するが、前記半導体層は非晶質シリコンに形成することもできる。
【００４２】
続いて、前記半導体層を含む金属基板上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）またはこれらの積層によりゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びこれらの合金からなる群から選択されたいずれか一つまたは複数個を用いて単層または複数層からなるゲート電極用金属層（図示せず）を形成する。
【００４３】
次いで、前記ゲート電極用金属層をフォトエッチング工程などによってエッチングして前記半導体層の所定領域に対応する領域にゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクとして用いて前記半導体層に導電型不純物をドーピングすることによって、前記半導体層にソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を形成する。ここで、前記チャネル領域は前記ゲート電極に対応する前記半導体層の領域であり、前記ゲート電極によって導電型不純物がドーピングされない領域であり、本発明の実施形態では前記ゲート電極をマスクとして用いて前記半導体層の不純物ドーピング工程を行っているが、前記半導体層の不純物ドーピング工程は前記ゲート電極の形成前にフォトレジストを用いて行うこともできる。
【００４４】
次に、図５Ｄに示すように、前記ゲート電極を含む金属基板上に層間絶縁膜を形成し、前記層間絶縁膜及びゲート絶縁膜をエッチングして前記半導体層のソース領域及びドレイン領域の一部を露出させるコンタクトホールを形成する。ここで、前記層間絶縁膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）またはこれらの積層で形成することができる。
【００４５】
続いて、前記コンタクトホールを含む層間絶縁膜上部に導電性物質層（図示せず）を形成した後、前記導電性物質層をパターニングして前記コンタクトホールを介して前記ソース領域またはドレイン領域と電気的に接続するソース電極及びドレイン電極を形成することによって薄膜トランジスタを形成する。前記導電性物質層は電子移動度が高いモリブデンタングステン（ＭｏＷ）、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）などのようなアルミニウム合金などで形成することができる。
【００４６】
ここで、本発明の実施形態では、薄膜トランジスタの前記ゲート電極が前記半導体層上に形成されていることを説明しているが、薄膜トランジスタの前記ゲート電極を前記半導体層下部に形成することもできる。
【００４７】
結果的に、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタは金属基板上に形成されるバッファ層の物質により前記金属基板の熱膨脹係数を決定するか、または前記金属基板の熱膨脹係数により前記バッファ層の物質を限定することによって、前記金属基板に形成されるバッファ層の残留応力を最小化する。
（発明１）
所定熱膨脹係数を有する金属基板と、
前記金属基板の一側表面に位置して、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜に形成されるバッファ層と、を含み、
前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たすフレキシブル基板。
【数１３】
0005119418.tif 000014
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
（発明２）
前記バッファ層がシリコン酸化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃である発明１に記載のフレキシブル基板。
（発明３）
前記バッファ層がシリコン窒化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃である発明１に記載のフレキシブル基板。
（発明４）
前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たす発明１に記載のフレキシブル基板。
【数１４】
0005119418.tif 000015
（発明５）
前記バッファ層がシリコン酸化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃である発明４に記載のフレキシブル基板。
（発明６）
前記バッファ層がシリコン窒化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃である発明４に記載のフレキシブル基板。
（発明７）
所定熱膨脹係数を有する金属基板を提供する工程と、
前記金属基板の一側表面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜でバッファ層を３００℃ないし４００℃の温度で形成する工程と、を含み、
前記金属基板は下記の数式を満たす熱膨脹係数を有するフレキシブル基板の製造方法。
【数１５】
0005119418.tif 000016
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
（発明８）
前記金属基板が２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃の熱膨脹係数を有する場合、前記バッファ層をシリコン酸化膜で形成する発明７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
（発明９）
前記金属基板が３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃の熱膨脹係数を有する場合、前記バッファ層をシリコン窒化膜で形成する発明７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
（発明１０）
前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たす発明７に記載のフレキシブル基板の製造方法。
【数１６】
0005119418.tif 000017
（発明１１）
前記金属基板が４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃の熱膨脹係数を有する場合、前記バッファ層をシリコン酸化膜で形成する発明１０に記載のフレキシブル基板の製造方法。
（発明１２）
前記金属基板が３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃の熱膨脹係数を有する場合、前記バッファ層をシリコン窒化膜で形成する発明１０に記載のフレキシブル基板の製造方法。
（発明１３）
所定熱膨脹係数を有する金属基板と、
前記金属基板の一側表面に位置し、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で形成されるバッファ層と、
前記バッファ層上に位置し、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を含む半導体層と、
前記半導体層のチャネル領域に対応するゲート電極と、
前記半導体層とゲート電極との間に位置するゲート絶縁膜と、
前記半導体層のソース領域と電気的に接続するソース電極と、
前記半導体層のドレイン領域と電気的に接続するドレイン電極と、を含み、
前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たす薄膜トランジスタ。
【数１７】
0005119418.tif 000018
[Ｅｆ：バッファ層のヤング率、ｖｆ：バッファ層のポアソン比、αｆ：バッファ層の熱膨脹係数、αｓ：金属基板の熱膨脹係数]
（発明１４）
前記バッファ層がシリコン酸化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は２．８６ｐｐｍ／℃ないし１１．４８ｐｐｍ／℃である発明１３に記載の薄膜トランジスタ。
（発明１５）
前記バッファ層がシリコン窒化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は３．１９ｐｐｍ／℃ないし８．０１ｐｐｍ／℃である発明１３に記載の薄膜トランジスタ。
（発明１６）
前記金属基板の熱膨脹係数は下記の数式を満たす発明１３に記載の薄膜トランジスタ。
【数１８】
0005119418.tif 000019
（発明１７）
前記バッファ層がシリコン酸化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は４．１４ｐｐｍ／℃ないし９．７２ｐｐｍ／℃である発明１６に記載の薄膜トランジスタ。
（発明１８）
前記バッファ層がシリコン窒化膜である場合、前記金属基板の熱膨脹係数は３．７９ｐｐｍ／℃ないし７．０５ｐｐｍ／℃である発明１６に記載の薄膜トランジスタ。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】互いに異なる熱膨脹係数を有する金属基板上にシリコン酸化膜でバッファ層を形成する場合、各金属基板に形成されているバッファ層の残留応力を示すグラフである。
【図２】互いに異なる熱膨脹係数を有する金属基板上にシリコン酸化膜でバッファ層を形成する場合、各金属基板の曲率を示すグラフである。
【図３Ａ】ステンレススチール３０４（ＳＵＳ３０４）で形成された金属基板にバッファ層を形成した場合、各金属基板の状態を示す写真である。
【図３Ｂ】Ｆｅ−４２Ｎｉで形成された金属基板にバッファ層を形成した場合、各金属基板の状態を示す写真である。
【図４Ａ】ステンレススチール３０４（ＳＵＳ３０４）に形成された金属基板にバッファ層を形成した場合、各金属基板の曲がる程度を示す写真である。
【図４Ｂ】Ｆｅ−４２Ｎｉに形成された金属基板にバッファ層を形成した場合、各金属基板の曲がる程度を示す写真である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  基板
１１０  バッファ層
１２０  半導体層
１３０  ゲート絶縁膜
１４０  層間絶縁膜
【図１】
0005119418.tif 000026
【図２】
0005119418.tif 000027
【図３Ａ】
0005119418.tif 000028
【図３Ｂ】
0005119418.tif 000029
【図４Ａ】
0005119418.tif 000030
【図４Ｂ】
0005119418.tif 000031
【図５Ａ】
0005119418.tif 000032
【図５Ｂ】
0005119418.tif 000033
【図５Ｃ】
0005119418.tif 000034
【図５Ｄ】
0005119418.tif 000035