JPH10223903A - 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歩留りの低下や表示不良の発生を防止すること
が可能なアクティブマトリックス方式の表示装置を提供
する。 【解決手段】ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコ
ン膜１１の表面が平坦化されており、ドレイン領域８２
およびソース領域８３に対応する部分の膜厚が、チャネ
ル領域９３に対応する部分の膜厚に比べて厚くなってい
る。多結晶シリコン膜１１の各部分のグレインサイズは
ほぼ均一になっている。そのため、ＴＦＴ１０６の素子
特性は均一化する。また、各領域８２ａ，８３ａのシー
ト抵抗を最適化でき、ＴＦＴ１０６のオン電流は均一に
なる。その結果、画素部１０１の歩留りの低下や表示不
良の発生を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ、
薄膜トランジスタの製造方法、表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin
Film Transistor）を用いたアクティブマトリックス方
式の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Liquid Crystal Displ
ay）が高画質な表示装置として注目されている。

【０００３】アクティブマトリックス方式は、マトリッ
クスに配置された各画素に画素駆動素子（アクティブエ
レメント）と信号蓄積素子（画素容量）とを集積し、各
画素に一種の記憶動作を行わせて液晶を準スタティック
に駆動する方式である。すなわち、画素駆動素子は、走
査信号によってオン・オフ状態が切り換わるスイッチと
して機能する。そして、オン状態にある画素駆動素子を
介してデータ信号（表示信号）が表示電極に伝達され、
液晶の駆動が行われる。その後、画素駆動素子がオフ状
態になると、表示電極に印加されたデータ信号は電荷の
状態で信号蓄積素子に蓄えられ、次に画素駆動素子がオ
ン状態になるまで引き続き液晶の駆動が行われる。その
ため、走査線数が増大して１つの画素に割り当てられる
駆動時間が少なくなっても、液晶の駆動が影響を受ける
ことはなく、コントラストが低下することもない。

【０００４】画素駆動素子としては、一般にＴＦＴが用
いられる。ＴＦＴでは、絶縁基板上に形成された半導体
薄膜が能動層として使われる。能動層として一般的なの
は、非晶質シリコン膜および多結晶シリコン膜である。
能動層として非晶質シリコン膜を用いたＴＦＴは非晶質
シリコンＴＦＴと呼ばれ、多結晶シリコン膜を用いたＴ
ＦＴは多結晶シリコンＴＦＴと呼ばれる。多結晶シリコ
ンＴＦＴは非晶質シリコンＴＦＴに比べ、移動度が大き
く駆動能力が高いという利点がある。そのため、多結晶
シリコンＴＦＴは、画素駆動素子としてだけでなく論理
回路を構成する素子としても使用することができる。従
って、多結晶シリコンＴＦＴを用いれば、画素部だけで
なく、その周辺に配置されている周辺駆動回路部までを
同一基板上に一体化して形成することができる。すなわ
ち、画素部に配置された画素駆動素子としての多結晶シ
リコンＴＦＴと、周辺駆動回路部を構成する多結晶シリ
コンＴＦＴとを同一工程で形成するわけである。

【０００５】図１０に、一般的なアクティブマトリック
ス方式ＬＣＤのブロック構成を示す。画素部（液晶パネ
ル）１０１には各走査線（ゲート配線）Ｇ1 …Ｇn,Ｇn+
1 …Ｇm と各データ線（ドレイン配線）Ｄ1 …Ｄn,Ｄn+
1 …Ｄm とが配置されている。各ゲート配線Ｇ1 〜Ｇm
と各ドレイン配線Ｄ1 〜Ｄm とはそれぞれ直交し、その
直交部分に画素１０２が設けられている。そして、各ゲ
ート配線Ｇ1 〜Ｇm はゲートドライバ１０３に接続さ
れ、ゲート信号（走査信号）が印加されるようになって
いる。また、各ドレイン配線Ｄ1 〜Ｄm はドレインドラ
イバ（データドライバ）１０４に接続され、データ信号
（ビデオ信号）が印加されるようになっている。これら
のドライバ１０３，１０４によって周辺駆動回路部１０
５が構成されている。そして、各ドライバ１０３，１０
４のうち少なくともいずれか一方を画素部１０１と同一
基板上に形成したＬＣＤは、一般にドライバ一体型（ド
ライバ内蔵型）ＬＣＤと呼ばれる。尚、ゲートドライバ
１０３が、画素部１０１の両側に設けられている場合も
ある。また、ドレインドライバ１０４が、画素部１０１
の両側に設けられている場合もある。

【０００６】図１１に、ゲート配線Ｇn とドレイン配線
Ｄn との直交部分に設けられている画素１０２の等価回
路を示す。画素１０２は、画素駆動素子としてのＴＦＴ
１０６、液晶セルＬＣ、補助容量（蓄積容量または付加
容量）ＳＣから構成されている。ゲート配線Ｇn にはＴ
ＦＴ１０６のゲートが接続され、ドレイン配線Ｄn には
ＴＦＴ１０６のドレインが接続されている。そして、Ｔ
ＦＴ１０６のソースには、液晶セルＬＣの表示電極（画
素電極）と補助容量ＳＣとが接続されている。この液晶
セルＬＣと補助容量ＳＣとにより、前記信号蓄積素子が
構成される。液晶セルＬＣの共通電極（表示電極の反対
側の電極）には電圧Ｖcom が印加されている。一方、補
助容量ＳＣにおいて、ＴＦＴのソースと接続される側の
電極（以下、蓄積電極という）の反対側の電極（以下、
補助容量電極という）には定電圧ＶR が印加されてい
る。この液晶セルＬＣの共通電極は、文字どおり全ての
画素１０２に対して共通した電極となっている。そし
て、液晶セルＬＣの表示電極と共通電極との間には静電
容量が形成されている。尚、補助容量ＳＣの補助容量電
極は、隣のゲート配線Ｇn+1と接続されている場合もあ
る。

【０００７】このように構成された画素１０２におい
て、ゲート配線Ｇn を正電圧にしてＴＦＴ１０６のゲー
トに正電圧を印加すると、ＴＦＴ１０６がオンとなる。
すると、ドレイン配線Ｄn に印加されたデータ信号で、
液晶セルＬＣの静電容量と補助容量ＳＣとが充電され
る。反対に、ゲート配線Ｇn を負電圧にしてＴＦＴ１０
６のゲートに負電圧を印加すると、ＴＦＴ１０６がオフ
となり、その時点でドレイン配線Ｄn に印加されていた
電圧が、液晶セルＬＣの静電容量と補助容量ＳＣとによ
って保持される。このように、画素１０２へ書き込みた
いデータ信号をドレイン配線Ｄ1 〜Ｄm に与えてゲート
配線Ｇ1 〜Ｇm の電圧を制御することにより、画素１０
２に任意のデータ信号を保持させておくことができる。
その画素１０２の保持しているデータ信号に応じて液晶
セルＬＣの透過率が変化し、画像が表示される。

【０００８】ここで、画素１０２の特性として重要なも
のに、書き込み特性と保持特性とがある。書き込み特性
に対して要求されるのは、画素部１０１の仕様から定め
られた単位時間内に、信号蓄積素子（液晶セルＬＣおよ
び補助容量ＳＣ）に対して所望のビデオ信号電圧を十分
に書き込むことができるかどうかという点である。ま
た、保持特性に対して要求されるのは、信号蓄積素子に
一旦書き込んだビデオ信号電圧を必要な時間だけ保持す
ることができるかどうかという点である。

【０００９】補助容量ＳＣが設けられているのは、信号
蓄積素子の静電容量を増大させて保持特性を向上させる
ためである。すなわち、液晶セルＬＣはその構造上、静
電容量の増大には限界がある。そこで、補助容量ＳＣに
よって液晶セルＬＣの静電容量の不足分を補うわけであ
る。

【００１０】図１２に、ボトムゲート構造の多結晶シリ
コンＴＦＴをＴＦＴ１０６として用いた透過型構成をと
る従来のＬＣＤにおける画素１０２（画素部１０１）の
概略断面を示す。

【００１１】相対向する各透明絶縁基板７１，７２の間
には液晶が充填された液晶層７３が形成されている。透
明絶縁基板７１側には液晶セルＬＣの表示電極７４が設
けられ、透明絶縁基板７２側には液晶セルＬＣの共通電
極７５が設けられており、各電極７４，７５は液晶層７
３を挟んで対向している。

【００１２】透明絶縁基板７１における液晶層７３側の
表面には、ゲート配線Ｇn を構成するＴＦＴ１０６のゲ
ート電極７６が形成されている。ゲート電極７６および
透明絶縁基板７１の上には、下層のシリコン窒化膜７８
と上層のシリコン酸化膜７９との２層構造から成るゲー
ト絶縁膜８０が形成されている。ゲート絶縁膜８０上に
は、ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜８１
が形成されている。多結晶シリコン膜８１には、ＴＦＴ
１０６のドレイン領域８２およびソース領域８３が形成
されている。尚、ＴＦＴ１０６はＬＤＤ（Lightly Dope
d Drain ）構造をとり、ドレイン領域８２およびソース
領域８３はそれぞれ、低濃度領域８２ａ，８３ａおよび
高濃度領域８２ｂ，８３ｂから構成される。多結晶シリ
コン膜８１におけるドレイン領域８２およびソース領域
８３の間には、チャネル領域９３が形成されている。

【００１３】透明絶縁基板７１においてＴＦＴ１０６と
隣接する部分には、ＴＦＴ１０６の作成と同時に同一工
程にて補助容量ＳＣが形成されている。透明絶縁基板７
１における液晶層７３側の表面には、補助容量ＳＣの補
助容量電極７７が形成されている。補助容量電極７７上
には誘電体膜８４が形成され、誘電体膜８４上には補助
容量ＳＣの蓄積電極８５が形成されている。尚、補助容
量電極７７はゲート電極７６と同一構成で同一工程にて
形成される。また、誘電体膜８４はゲート絶縁膜８０の
延長上にあり、ゲート絶縁膜８０と同一構成で同一工程
にて形成される。そして、蓄積電極８５は多結晶シリコ
ン膜８１に形成され、ＴＦＴ１０６のソース領域８３と
接続されている。

【００１４】多結晶シリコン膜８１におけるチャネル領
域９３および蓄積電極８５の上にはそれぞれ、シリコン
酸化膜から成るストッパ層９４が形成されている。スト
ッパ層９４を含むＴＦＴ１０６および補助容量ＳＣの上
には、下層のシリコン酸化膜８６と上層のシリコン窒化
膜８７との２層構造から成る層間絶縁膜８８が形成され
ている。ドレイン領域８２を構成する高濃度領域８２ｂ
は、層間絶縁膜８８に形成されたコンタクトホール８９
を介して、ドレイン配線Ｄn を構成するドレイン電極９
０と接続されている。ドレイン電極９０および層間絶縁
膜８８の上には、平坦化絶縁膜９１が形成されている。
平坦化絶縁膜９１上には表示電極７４が形成されてい
る。表示電極７４は、平坦化絶縁膜９１および層間絶縁
膜８８に形成されたコンタクトホール９２を介して、ソ
ース領域８３を構成する高濃度領域８３ｂと接続されて
いる。尚、ドレイン電極９０は下層のモリブデン層９０
ａと上層のアルミ合金層９０ｂとの２層構造から成る。
また、表示電極７４の材質としてはＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）が用いられる。

【００１５】透明絶縁基板７２における液晶層７３側の
表面には、光の三原色である赤，緑，青（ＲＧＢ；Red
Green Blue）の各色のカラーフィルタ９５が設けられて
いる。各色のカラーフィルタ９５の間には、遮光膜であ
るブラックマトリックス９６が設けられている。表示電
極７４の上部には、ＲＧＢのいずれか１色のカラーフィ
ルタ９５が配置されている。ＴＦＴ１０６の上部には、
ブラックマトリックス９６が配置されている。

【００１６】次に、上記のように構成された従来のＬＣ
Ｄにおける画素１０２（画素部１０１）の製造方法を順
次説明する。 工程１（図１３（ａ）参照）；スパッタ法を用い、透明
絶縁基板７１上にクロム膜６１を形成する。

【００１７】工程２（図１３（ｂ）参照）；クロム膜６
１上にゲート電極７６および補助容量電極７７を形成す
るためのレジストパターン６２を形成する。 工程３（図１３（ｃ）参照）；レジストパターン６２を
エッチング用マスクとするウェットエッチング法を用
い、クロム膜６１をエッチングすることにより、クロム
膜６１から成るゲート電極７６および補助容量電極７７
を形成する。

【００１８】このとき、レジストパターン６２の両端部
とクロム膜６１との界面にエッチング液が侵入するた
め、レジストパターン６２の両端部に位置するクロム膜
６１にはアンダーカット６１ａが生じる。そのクロム膜
６１に生じたアンダーカット６１ａにより、ゲート電極
７６および補助容量電極７７の断面形状は、中央部が平
坦で両端部が傾斜したテーパ形状となる。以下の説明で
は、ゲート電極７６の中央の平坦な部分を平坦部７６ａ
と呼び、傾斜した両端部をテーパ部７６ｂと呼ぶ。

【００１９】工程４（図１３（ｄ）参照）；プラズマＣ
ＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い、各電極
７６，７７および透明絶縁基板７１の上にシリコン窒化
膜７８、シリコン酸化膜７９、非晶質シリコン膜６３を
連続的に形成する。その結果、各膜７８，７９から成る
ゲート絶縁膜８０が形成され、その上に非晶質シリコン
膜６３が形成されたデバイス構造が得られる。

【００２０】次に、アニール（処理温度；４００℃程
度）を行い、非晶質シリコン膜６３中に取り込まれた水
素を除去する脱水素処理を行う。続いて、非晶質シリコ
ン膜６３の表面にエキシマレーザ光を照射することによ
り、非晶質シリコン膜６３を加熱して結晶化させ、多結
晶シリコン膜８１を形成する。このように、エキシマレ
ーザ光を用いたレーザアニール法はＥＬＡ（Excimer La
ser Anneal）法と呼ばれている。

【００２１】その後、多結晶シリコン膜８１にドレイン
領域８２およびソース領域８３を形成し、図１２に示す
各部材を形成することにより、各画素１０２から成る画
素部１０１が完成する。

【００２２】ところで、ゲート電極７６にテーパ部７６
ｂを設けるのは、ゲート絶縁膜８０および誘電体膜８４
の絶縁耐圧を確保するためである。すなわち、ゲート電
極７６にテーパ部７６ｂがない場合には、ゲート電極７
６の端部に電解集中が生じやすくなる。また、ゲート電
極７６にテーパ部７６ｂがない場合には、ゲート電極７
６の両端のカド部分上に位置するゲート絶縁膜８０の段
差被覆性が悪くなり、その部分のゲート絶縁膜８０の膜
厚が薄くなる。その結果、ゲート電極７６の端部におけ
るゲート絶縁膜８０の絶縁耐圧が低下する恐れがある。
ゲート電極７６にテーパ部７６ｂを設ければ、ゲート電
極７６の端部の電解集中が緩和される上に、ゲート電極
７６の端部のゲート絶縁膜８０の段差被覆性が良くな
り、その部分におけるゲート絶縁膜８０の膜厚が薄くな
るのを防止することができる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ゲート電極７６は、熱
伝導率の高いクロム膜６１から形成されている。そのた
め、ＥＬＡ法を行う際にゲート電極７６からの熱の逃げ
から、ゲート電極７６上に形成された非晶質シリコン膜
６３のアニール到達温度は、透明絶縁基板７１上に形成
された非晶質シリコン膜６３の温度に比べて低くなる。
また、ゲート電極７６の断面形状はテーパ形状を成し、
中央の平坦部７６ａと両端の傾斜したテーパ部７６ｂと
を備えている。ゲート電極７６のテーパ部７６ｂからの
熱の伝達度は平坦部７６ａに比べて減少するため、テー
パ部７６ｂ上に形成された非晶質シリコン膜６３のアニ
ール到達温度は、平坦部７６ａ上に比べて高くなる。

【００２４】つまり、ゲート電極７６上に形成された非
晶質シリコン膜６３には、透明絶縁基板７１上に形成さ
れた非晶質シリコン膜６３に比べて、高いレーザ結晶化
エネルギーが必要となる。そして、ゲート電極７６上に
おいて、平坦部７６ａ上に形成された非晶質シリコン膜
６３には、テーパ部７６ｂ上に形成された非晶質シリコ
ン膜６３に比べて、さらに高いレーザ結晶化エネルギー
が必要となる。すなわち、非晶質シリコン膜６３に必要
となるレーザ結晶化エネルギーは、透明絶縁基板７１上
→テーパ部７６ｂ上→平坦部７６ａ上の順で小さくな
る。

【００２５】ＥＬＡ時のレーザ照射エネルギーが高いほ
ど、多結晶シリコン膜８１のグレインサイズ（結晶粒
径）は大きくなる。そのため、ゲート電極７６上に形成
された多結晶シリコン膜８１は、透明絶縁基板７１上に
形成された多結晶シリコン膜８１に比べて、そのグレイ
ンサイズが小さくなる。そして、ゲート電極７６上にお
いて、平坦部７６ａ上に形成された多結晶シリコン膜８
１は、テーパ部７６ｂ上に形成された多結晶シリコン膜
８１に比べて、そのグレインサイズが小さくなる。すな
わち、多結晶シリコン膜８１のグレインサイズは、透明
絶縁基板７１上→テーパ部７６ｂ上→平坦部７６ａ上の
順で小さくなる。

【００２６】ここで、ゲート電極７６の平坦部７６ａ上
に形成された多結晶シリコン膜８１は、チャネル領域９
３に対応する。また、ゲート電極７６のテーパ部７６ｂ
上に形成された多結晶シリコン膜８１は、ドレイン領域
８２またはソース領域８３の低濃度領域８２ａ，８３ａ
に対応する。そして、透明絶縁基板７１上に形成された
多結晶シリコン膜８１は、ドレイン領域８２またはソー
ス領域８３の高濃度領域８２ｂ，８３ｂに対応する。そ
のため、多結晶シリコン膜８１のグレインサイズは、高
濃度領域８２ｂ，８３ｂ→低濃度領域８２ａ，８３ａ→
チャネル領域９３の順で小さくなる。

【００２７】図１４に、ＥＬＡ時のレーザ照射エネルギ
ーと多結晶シリコン膜８１の各部のグレインサイズとの
関係を示す。多結晶シリコン膜８１において、レーザ結
晶化エネルギーの値がＥ１のときに、高濃度領域８２
ｂ，８３ｂに対応する部分（透明絶縁基板７１上の部
分）のグレインサイズはピーク値をとる。また、レーザ
結晶化エネルギーの値がＥ２のときに、低濃度領域８２
ａ，８３ａに対応する部分（テーパ部７６ｂ上の部分）
のグレインサイズはピーク値をとる。そして、レーザ結
晶化エネルギーの値がＥ３のときに、チャネル領域９３
に対応する部分（平坦部７６ａ上の部分）のグレインサ
イズはピーク値をとる。これらのレーザ結晶化エネルギ
ーの値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３には、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３という
関係がある。

【００２８】このように、多結晶シリコン膜８１のグレ
インサイズが部分毎に不均一になると、ＴＦＴ１０６の
素子特性が不均一になる。特に、テーパ部７６ｂ上のグ
レインサイズが不均一になるほど、各領域８２ａ，８３
ａのシート抵抗は大きくバラツキ、ＴＦＴ１０６のオン
電流は変動する。これは、各領域８２ａ，８３ａのシー
ト抵抗が寄生抵抗として直接作用するためである。

【００２９】透明絶縁基板７１上に形成されたＴＦＴ１
０６のうち、ある数量以上のＴＦＴ１０６の素子特性が
不均一になったりオン電流が必要値以下になった場合、
その透明絶縁基板７１を用いた画素部１０１は不良品と
して廃棄せざるをえなくなる。また、透明絶縁基板７１
上に形成されたＴＦＴ１０６のうち何個かの素子特性が
不均一になったりオン電流が必要値以下になった場合に
は、画素部１０１に表示ムラが発生する。つまり、ＴＦ
Ｔ１０６の素子特性の不均一化やオン電流の低下は、画
素部１０１の歩留りの低下や表示不良を発生させる原因
となる。

【００３０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、以下の目的を有するものである。 １〕素子特性の不均一化やオン電流の低下を防止するこ
とが可能な薄膜トランジスタを提供する。

【００３１】２〕素子特性の不均一化やオン電流の低下
を防止することが可能な薄膜トランジスタの製造方法を
提供する。 ３〕歩留りの低下や表示不良の発生を防止することが可
能なアクティブマトリックス方式の表示装置を提供す
る。

【００３２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、能動層として多結晶シリコン膜を用い、その多結晶
シリコン膜のドレイン領域とソース領域およびチャネル
領域に対応する部分のグレインサイズが均一なことをそ
の要旨とする。

【００３３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の薄膜トランジスタにおいて、絶縁基板上にゲート電極
が形成され、絶縁基板およびゲート電極の上にゲート絶
縁膜を介して能動層としての多結晶シリコン膜が形成さ
れ、ゲート電極上に形成された多結晶シリコン膜がチャ
ネル領域に対応し、絶縁基板上に形成された多結晶シリ
コン膜がドレイン領域およびソース領域に対応するボト
ムゲート構造をとることをその要旨とする。

【００３４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の薄膜トランジスタにおいて、前記多結晶シリコン膜の
表面が平坦化され、ドレイン領域およびソース領域に対
応する部分の膜厚が、チャネル領域に対応する部分の膜
厚に比べて厚く形成されたことをその要旨とする。

【００３５】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極を挟むよ
うに形成された高熱伝導絶縁膜を備えたことをその要旨
とする。

【００３６】請求項５に記載の発明は、請求項２に記載
の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極と絶縁基
板との間に形成された高熱伝導絶縁膜を備えたことをそ
の要旨とする。

【００３７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記
ゲート電極の断面形状は、中央部が平坦で両端部が傾斜
したテーパ形状を成し、ゲート電極の中央の平坦部上に
形成された前記多結晶シリコン膜がチャネル領域に対応
し、ゲート電極の傾斜したテーパ部上と絶縁基板上とに
形成された多結晶シリコン膜がドレイン領域およびソー
ス領域に対応することをその要旨とする。

【００３８】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極のテーパ
部上に形成された多結晶シリコン膜がドレイン領域およ
びソース領域を構成する低濃度領域に対応し、前記絶縁
基板上に形成された多結晶シリコン膜がドレイン領域お
よびソース領域を構成する高濃度領域に対応したＬＤＤ
構造をとることをその要旨とする。

【００３９】請求項８に記載の発明は、絶縁基板上にゲ
ート電極を形成する工程と、絶縁基板およびゲート電極
の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上
に表面が平坦な非晶質シリコン膜を形成する工程と、非
晶質シリコン膜の表面にレーザ光を照射することによ
り、非晶質シリコン膜を加熱して結晶化させることで、
能動層となる多結晶シリコン膜を形成する工程とを備え
たことをその要旨とする。

【００４０】請求項９に記載の発明は、絶縁基板上にゲ
ート電極を形成する工程と、絶縁基板およびゲート電極
の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上
に非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン
膜上に表面が平坦な絶縁膜を形成する工程と、平坦な絶
縁膜を介して非晶質シリコン膜の表面にレーザ光を照射
することにより、非晶質シリコン膜を加熱して結晶化さ
せることで、能動層となる多結晶シリコン膜を形成する
工程とを備えたことをその要旨とする。

【００４１】請求項１０に記載の発明は、高熱伝導絶縁
膜に挟まれたゲート電極を絶縁基板上に形成する工程
と、絶縁基板とゲート電極および高熱伝導絶縁膜の上に
ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に非晶
質シリコン膜を形成する工程と、非晶質シリコン膜の表
面にレーザ光を照射することにより、非晶質シリコン膜
を加熱して結晶化させることで、能動層となる多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを備えたことをその要旨とす
る。

【００４２】請求項１１に記載の発明は、絶縁基板上に
高熱伝導絶縁膜を形成する工程と、高熱伝導絶縁膜上に
ゲート電極を形成する工程と、高熱伝導絶縁膜およびゲ
ート電極の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート
絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、非晶質
シリコン膜の表面にレーザ光を照射することにより、非
晶質シリコン膜を加熱して結晶化させることで、能動層
となる多結晶シリコン膜を形成する工程とを備えたこと
をその要旨とする。

【００４３】請求項１２に記載の発明は、請求項８〜１
１のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法
において、前記ゲート電極の断面形状を、中央部が平坦
で両端部が傾斜したテーパ形状とする工程を備えたこと
をその要旨とする。

【００４４】請求項１３に記載の発明は、請求項１〜７
のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタを画素駆動素
子として用いることをその要旨とする。請求項１４に記
載の発明は、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の薄
膜トランジスタの製造方法によって製造された薄膜トラ
ンジスタを画素駆動素子として用いることをその要旨と
する。

【００４５】尚、以下に述べる発明の実施の形態におい
て、特許請求の範囲または課題を解決するための手段に
記載の「高熱伝導膜」はシリコン酸化膜２２から構成さ
れ、同じく「高熱伝導絶縁膜」は透光性高熱伝導絶縁膜
３３，４２から構成される。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した各実施
形態を図面に従って説明する。尚、各実施形態におい
て、図１０〜図１３に示した従来の形態と同じ構成部材
については符号を等しくしてその詳細な説明を省略す
る。

【００４７】（第１実施形態）図１に、ボトムゲート構
造の多結晶シリコンＴＦＴをＴＦＴ１０６として用いた
透過型構成をとる第１実施形態のＬＣＤにおける画素１
０２（画素部１０１）の概略断面を示す。

【００４８】本実施形態において、図１２に示した従来
の形態と異なるのは、以下の点である。 〔１〕ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜１
１の表面が平坦化されており、ドレイン領域８２および
ソース領域８３に対応する部分の膜厚が、チャネル領域
９３に対応する部分の膜厚に比べて厚くなっている。

【００４９】〔２〕多結晶シリコン膜１１の各部分のグ
レインサイズはほぼ均一になっている。次に、本実施形
態の製造方法を順次説明する。

【００５０】工程１（図２（ａ）参照）〜工程３（図２
（ｃ）参照）；従来の形態の工程１（図１３（ａ）参
照）〜工程３（図１３（ｃ）参照）と同じである。 工程４（図２（ｄ）参照）；プラズマＣＶＤ法を用い、
各電極７６，７７および透明絶縁基板７１の上にシリコ
ン窒化膜７８、シリコン酸化膜７９、非晶質シリコン膜
１２を連続的に形成する。その結果、各膜７８，７９か
ら成るゲート絶縁膜８０が形成され、その上に非晶質シ
リコン膜１２が形成される。ここで、非晶質シリコン膜
１２の膜厚は、従来の形態の非晶質シリコン膜６３の膜
厚よりも厚く形成する。そして、全面エッチバック法を
用い、非晶質シリコン膜１２の表面を平坦化する。

【００５１】次に、アニール（処理温度；４００℃程
度）を行い、非晶質シリコン膜１２中に取り込まれた水
素を除去する脱水素処理を行う。続いて、ＥＬＡ法を用
い、非晶質シリコン膜１２の表面にエキシマレーザ光を
照射することにより、非晶質シリコン膜１２を加熱して
結晶化させ、多結晶シリコン膜１１を形成する。このと
き、シートビーム状または矩形ビーム状のエキシマレー
ザ光をパルス照射する。そのレーザビームの照射面積を
１５０×０．３mm程度とし、レーザビームの位置をずら
しながら、透明絶縁基板７１上の非晶質シリコン膜１２
の全面に照射する。

【００５２】ここで、非晶質シリコン膜１２の表面は平
坦化されており、ドレイン領域８２およびソース領域８
３に対応する部分の膜厚は、チャネル領域９３に対応す
る部分の膜厚に比べて厚くなっている。

【００５３】そのため、各領域８２，８３上の非晶質シ
リコン膜は膜厚が大きい分、結晶化により大きな照射エ
ネルギーを必要とし、従来の形態に比べ、結晶化した多
結晶シリコン膜のグレインサイズは小さくなる。従っ
て、従来の形態のチャネル領域の多結晶シリコン膜とド
レイン・ソース領域の多結晶シリコン膜とのグレインサ
イズ差はより小さく狭まる。

【００５４】そして、ゲート電極７６上において、テー
パ部７６ｂ上に形成された非晶質シリコン膜１２におい
ても、平坦部７６ａ上に形成された非晶質シリコン膜１
２に比べて、高い照射エネルギーが必要となるが、従来
の形態に比べ、その多結晶シリコン膜のグレインサイズ
差は小さくなる。さらに、ゲート電極７６上において、
テーパ部７６ｂ上に形成された非晶質シリコン膜１２に
おいても、平坦部７６ａ上に形成された非晶質シリコン
膜１２に比べて、結晶化により高い照射エネルギーが必
要となるが、従来の形態に比べ、その多結晶シリコン膜
のグレインサイズ差は小さくなる。

【００５５】すなわち、非晶質シリコン膜１２に必要な
レーザ結晶化エネルギーは、透明絶縁基板７１，テーパ
部７６ｂ，平坦部７６ａで大きくなるものの、各部分毎
の多結晶シリコン膜のグレインサイズ差は、従来の形態
に比べれば小さくなる。つまり、非晶質シリコン膜１２
の表面を平坦化することにより、非晶質シリコン膜１２
の各部分に与えられるレーザ結晶化エネルギーが最適な
条件に近づけられる。

【００５６】その結果、多結晶シリコン膜１１の各部分
のグレインサイズは、従来の形態の多結晶シリコン膜８
１の各部分のグレインサイズに比べれば、ほぼ均一にな
る。図３に、ＥＬＡ時のレーザ照射エネルギーと多結晶
シリコン膜１１の各部のグレインサイズとの関係を示
す。

【００５７】多結晶シリコン膜１１において、レーザ結
晶化エネルギーの値がＥ１’のときに、高濃度領域８２
ｂ，８３ｂに対応する部分（透明絶縁基板７１上の部
分）のグレインサイズはピーク値をとる。また、レーザ
結晶化エネルギーの値がＥ２’のときに、低濃度領域８
２ａ，８３ａに対応する部分（テーパ部７６ｂ上の部
分）のグレインサイズはピーク値をとる。そして、レー
ザ結晶化エネルギーの値がＥ３のときに、チャネル領域
９３に対応する部分（平坦部７６ａ上の部分）のグレイ
ンサイズはピーク値をとる。これらのレーザ結晶化エネ
ルギーの値Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３には、Ｅ１’＜Ｅ２’
＜Ｅ３という関係がある。しかし、各値Ｅ１’，Ｅ２’
は、従来の形態の各値Ｅ１，Ｅ２に比べて高くなってい
る。つまり、各値Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３はより近接し、
結晶化された多結晶シリコン膜はより均一化する。

【００５８】その後、多結晶シリコン膜１１にドレイン
領域８２およびソース領域８３を形成し、図１に示す各
部材を形成することにより、各画素１０２から成る画素
部１０１が完成する。

【００５９】このように本実施形態によれば、以下の作
用および効果を得ることができる。 （１）ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜１
１において、各部分のグレインサイズはほぼ均一になっ
ている。そのため、ＴＦＴ１０６の素子特性は均一化す
る。また、各領域８２ａ，８３ａのグレインサイズを均
一化でき、ＴＦＴ１０６のオン電流を安定化することが
できる。

【００６０】（２）上記（１）より、透明絶縁基板７１
上に形成された全てのＴＦＴ１０６の素子特性を安定化
すると共にオン電流を必要値以上にすることが可能にな
り、画素部１０１の歩留りの低下や表示不良の発生を防
止することができる。

【００６１】（３）上記（１）のように多結晶シリコン
膜１１の各部分のグレインサイズをほぼ均一にするに
は、非晶質シリコン膜１２を厚く形成した後にその表面
を平坦化した上で、従来の形態と同様にＥＬＡ法を行う
だけでよい。従って、その実施は簡単かつ容易である。

【００６２】（４）非晶質シリコン膜１２の表面が平坦
化されているため、非晶質シリコン膜１２の全面に対し
てエキシマレーザ光を均一に照射するのが容易になる。
従って、非晶質シリコン膜１２の各部分に与えられるレ
ーザ結晶化エネルギーを均一化し易くなり、上記（１）
の作用および効果をさらに高めることができる。

【００６３】（第２実施形態）図４に、ボトムゲート構
造の多結晶シリコンＴＦＴをＴＦＴ１０６として用いた
透過型構成をとる第２実施形態のＬＣＤにおける画素１
０２（画素部１０１）の概略断面を示す。

【００６４】本実施形態において、図１２に示した従来
の形態と異なるのは、ＴＦＴ１０６の能動層となる多結
晶シリコン膜２１の各部分のグレインサイズがほぼ均一
になっている点である。次に、本実施形態の製造方法を
順次説明する。

【００６５】工程１（図５（ａ）参照）〜工程３（図５
（ｃ）参照）；従来の形態の工程１（図１３（ａ）参
照）〜工程３（図１３（ｃ）参照）と同じである。 工程４（図５（ｄ）参照）；プラズマＣＶＤ法を用い、
各電極７６，７７および透明絶縁基板７１の上にシリコ
ン窒化膜７８、シリコン酸化膜７９、非晶質シリコン膜
６３を連続的に形成する。その結果、各膜７８，７９か
ら成るゲート絶縁膜８０が形成され、その上に非晶質シ
リコン膜６３が形成される。

【００６６】次に、アニール（処理温度；４００℃程
度）を行い、非晶質シリコン膜６３中に取り込まれた水
素を除去する脱水素処理を行う。 工程５（図５（ｅ）参照）；ＣＶＤ法を用い、非晶質シ
リコン膜６３上に厚くシリコン酸化膜２２を形成する。
そして、全面エッチバック法を用い、シリコン酸化膜２
２の表面を平坦化する。

【００６７】続いて、ＥＬＡ法を用い、シリコン酸化膜
２２を介して非晶質シリコン膜６３の表面にエキシマレ
ーザ光を照射することにより、非晶質シリコン膜６３を
加熱して結晶化させ、多結晶シリコン膜２１を形成す
る。

【００６８】ここで、シリコン酸化膜２２の表面は平坦
化されており、ドレイン領域８２およびソース領域８３
に対応する部分の膜厚は、チャネル領域９３に対応する
部分の膜厚に比べて厚くなっている。そのため、ＥＬＡ
法を行う際に、チャネル領域上に比べドレイン・ソース
領域上でレーザ照射エネルギーが、表面のシリコン酸化
膜により、より減衰される。その結果、非晶質シリコン
膜に実効的に与えられる結晶化エネルギーは、表面のシ
リコン酸化膜が厚いほど低くなり、ドレイン・ソース領
域（絶縁基板）上ほど結晶化しにくくなる。

【００６９】尚、エキシマレーザ光としては、シリコン
酸化膜２２に吸収されやすい波長の光を用いるのが望ま
しく、具体的には、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長；２
４８nm）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長；１９８nm）
を用いればよい。

【００７０】その結果、本実施形態の非晶質シリコン膜
６３の各部分のアニール到達温度は、従来の形態の非晶
質シリコン膜６３の各部分の到達温度に比べれば、ほぼ
均一にすることが可能となる。つまり、非晶質シリコン
膜６３上にシリコン酸化膜２２を形成し、そのシリコン
酸化膜２２の表面を平坦化することにより、非晶質シリ
コン膜６３の各部分に与えられる実効的なレーザ結晶化
エネルギーが最適な条件に近づけられる。そのため、多
結晶シリコン膜２１の各部分のグレインサイズは、従来
の形態の多結晶シリコン膜８１の各部分のグレインサイ
ズに比べれば、ほぼ均一になる。

【００７１】その後、シリコン酸化膜２２上にフォトレ
ジスト膜（図示略）を形成し、透明絶縁基板７１の裏面
（ＴＦＴ１０６が形成されない面）から露光した後に現
像することにより、ゲート電極７６および補助容量電極
７７に対応した位置のフォトレジスト膜だけを残す。そ
して、残ったフォトレジスト膜をエッチング用マスクと
するウェットエッチング法を用い、シリコン酸化膜２２
をエッチングすることにより、シリコン酸化膜２２から
成るストッパ層９４を形成する。

【００７２】次に、ストッパ層９４をイオン注入用マス
クとして用い、多結晶シリコン膜２１にドレイン領域８
２およびソース領域８３を形成する。続いて、図４に示
す各部材を形成することにより、各画素１０２から成る
画素部１０１が完成する。

【００７３】このように本実施形態によれば、以下の作
用および効果を得ることができる。 ｛１｝ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜２
１において、各部分のグレインサイズはほぼ均一になっ
ている。そのため、第１実施形態の前記（１）（２）と
同様の作用および効果を得ることができる。 ｛２｝上記｛１｝のように多結晶シリコン膜２１の各部
分のグレインサイズをほぼ均一にするには、非晶質シリ
コン膜６３上にシリコン酸化膜２２を厚く形成した後に
その表面を平坦化した上で、従来の形態と同様にＥＬＡ
法を行うだけでよい。従って、その実施は簡単かつ容易
である。

【００７４】｛３｝シリコン酸化膜２２は後工程でスト
ッパ層９４と成るため、シリコン酸化膜２２を形成する
ことによって全体の工程が複雑化することはない。 （第３実施形態）図６に、ボトムゲート構造の多結晶シ
リコンＴＦＴをＴＦＴ１０６として用いた透過型構成を
とる第３実施形態のＬＣＤにおける画素１０２（画素部
１０１）の概略断面を示す。

【００７５】本実施形態において、図１２に示した従来
の形態と異なるのは、以下の点である。 (1) ＴＦＴ１０６のゲート電極３１および補助容量ＳＣ
の補助容量電極３２の断面形状は矩形状を成しており、
従来の形態のようなテーパ部は設けられていない。

【００７６】(2) ゲート電極３１および補助容量電極３
２の間には、透光性高熱伝導絶縁膜３３が形成されてい
る。つまり、透光性高熱伝導絶縁膜３３はゲート電極３
１を挟むように形成されている。そして、各電極３１，
３２および透光性高熱伝導絶縁膜３３から成る表面は平
坦化されている。

【００７７】(3) ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シ
リコン膜３４の各部分のグレインサイズはほぼ均一にな
っている。また、多結晶シリコン膜３４の膜厚は均一に
なっており、上記(2) のように、多結晶シリコン膜３４
の下側（各電極３１，３２および透光性高熱伝導絶縁膜
３３）が平坦化されているため、多結晶シリコン膜３４
の表面も平坦化されている。

【００７８】次に、本実施形態の製造方法を順次説明す
る。 工程１（図７（ａ）参照）；透明絶縁基板７１上に透光
性高熱伝導絶縁膜３３を形成する。尚、透光性高熱伝導
絶縁膜３３としてはダイヤモンド薄膜などがある。

【００７９】工程２（図７（ｂ）参照）；透光性高熱伝
導絶縁膜３３上にゲート電極３１および補助容量電極３
２を形成するためのレジストパターン３５を形成する。 工程３（図７（ｃ）参照）；レジストパターン３５をエ
ッチング用マスクとする異方性エッチング法を用い、透
光性高熱伝導絶縁膜３３をエッチングすることにより、
透光性高熱伝導絶縁膜３３に凹部３３ａを形成して、そ
の凹部３３ａから透明絶縁基板７１を露出させる。

【００８０】次に、スパッタ法を用い、透光性高熱伝導
絶縁膜３３および凹部３３ａから露出した透明絶縁基板
７１の上にクロム膜６１を形成し、透光性高熱伝導絶縁
膜３３の凹部３３ａをクロム膜６１によって埋め込む。

【００８１】工程４（図７（ｄ）参照）；全面エッチバ
ック法を用い、透光性高熱伝導絶縁膜３３上に形成され
たクロム膜６１を除去することにより、透光性高熱伝導
絶縁膜３３およびクロム膜６１から成る表面を平坦化す
る。その結果、透光性高熱伝導絶縁膜３３の凹部３３ａ
に埋め込まれたクロム膜６１から成るゲート電極３１お
よび補助容量電極３２が形成される。

【００８２】工程５（図７（ｅ）参照）；プラズマＣＶ
Ｄ法を用い、各電極３１，３２および透光性高熱伝導絶
縁膜３３の上にシリコン窒化膜７８、シリコン酸化膜７
９、非晶質シリコン膜６３を連続的に形成する。その結
果、各膜７８，７９から成るゲート絶縁膜８０が形成さ
れ、その上に非晶質シリコン膜６３が形成される。ここ
で、各電極３１，３２および透光性高熱伝導絶縁膜３３
から成るデバイス表面は平坦化されているため、その上
に均一な膜厚で形成された各膜７８，７９，６３の表面
も全て平坦化される。

【００８３】次に、アニール（処理温度；４００℃程
度）を行い、非晶質シリコン膜６３中に取り込まれた水
素を除去する脱水素処理を行う。続いて、ＥＬＡ法を用
い、非晶質シリコン膜６３の表面にエキシマレーザ光を
照射することにより、非晶質シリコン膜６３を加熱して
結晶化させ、多結晶シリコン膜３４を形成する。

【００８４】ここで、ゲート電極３１および補助容量電
極３２の間には、透光性高熱伝導絶縁膜３３が形成され
ている。そのため、ＥＬＡ法を行う際に、絶縁基板上の
非晶質シリコン膜から基板への熱の逃げは、ゲート電極
上の非晶質シリコン膜からの熱の逃げと大差がなくな
る。従って、非晶質シリコン膜６３の各部分のアニール
到達温度は、従来の形態の非晶質シリコン膜６３の各部
分のアニール到達温度に比べれば、ほぼ均一にすること
が可能となる。つまり、各電極３１，３２の間に透光性
高熱伝導絶縁膜３３を設けることにより、非晶質シリコ
ン膜６３の各部分に必要なレーザ結晶化エネルギーがよ
り最適な条件に近づけられる。そのため、多結晶シリコ
ン膜３４の各部分のグレインサイズは、従来の形態の多
結晶シリコン膜８１の各部分のグレインサイズに比べれ
ば、ほぼ均一になる。

【００８５】その後、多結晶シリコン膜３４にドレイン
領域８２およびソース領域８３を形成し、図６に示す各
部材を形成することにより、各画素１０２から成る画素
部１０１が完成する。

【００８６】このように本実施形態によれば、以下の作
用および効果を得ることができる。 <1> ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜３４
において、各部分のグレインサイズはほぼ均一になって
いる。そのため、第１実施形態の前記（１）（２）と同
様の作用および効果を得ることができる。

【００８７】<2> 上記<1> のように多結晶シリコン膜３
４の各部分のグレインサイズをほぼ均一にするには、ゲ
ート電極３１および補助容量電極３２の間に透光性高熱
伝導絶縁膜３３を設け、その上にゲート絶縁膜８０およ
び非晶質シリコン膜６３を順次形成した上で、従来の形
態と同様にＥＬＡ法を行うだけでよい。従って、その実
施は簡単かつ容易である。

【００８８】<3> 非晶質シリコン膜６３の表面が平坦化
されているため、非晶質シリコン膜６３の全面に対して
エキシマレーザ光を均一に照射するのが容易になる。従
って、非晶質シリコン膜６３の各部分に与えられるレー
ザ結晶化エネルギーを均一化し易くなり、上記<1> の作
用および効果をさらに高めることができる。

【００８９】<4> ゲート電極３１にはテーパ部が設けら
れていないが、各電極３１，３２および透光性高熱伝導
絶縁膜３３から成る表面は平坦化されている。そのた
め、ゲート絶縁膜８０の表面も平坦化され、その膜厚は
均一化されて部分的に薄くなることはない。そして、ゲ
ート電極７６の端部における電解集中も生じない。従っ
て、ゲート電極３１の絶縁耐圧を十分に確保することが
できる。

【００９０】（第４実施形態）図８に、ボトムゲート構
造の多結晶シリコンＴＦＴをＴＦＴ１０６として用いた
透過型構成をとる第４実施形態のＬＣＤにおける画素１
０２（画素部１０１）の概略断面を示す。

【００９１】本実施形態において、図１２に示した従来
の形態と異なるのは、以下の点である。 （１）透明絶縁基板７１の全面に透光性高熱伝導絶縁膜
４２が形成されており、その透光性高熱伝導絶縁膜４２
上にゲート電極７６および補助容量電極７７が形成され
ている。

【００９２】（２）ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶
シリコン膜４１の各部分のグレインサイズはほぼ均一に
なっている。次に、本実施形態の製造方法を順次説明す
る。

【００９３】工程１（図９（ａ）参照）；透明絶縁基板
７１上に透光性高熱伝導絶縁膜４２を形成する。尚、透
光性高熱伝導絶縁膜４２としてはダイヤモンド薄膜など
がある。次に、スパッタ法を用い、透光性高熱伝導絶縁
膜４２上にクロム膜６１を形成する。

【００９４】工程２（図９（ｂ）参照）〜工程３（図９
（ｃ）参照）；従来の形態の工程２（図１３（ｂ）参
照）〜工程３（図１３（ｃ）参照）と同じである。 工程４（図９（ｄ）参照）；プラズマＣＶＤ法を用い、
各電極７６，７７および透光性高熱伝導絶縁膜４２の上
にシリコン窒化膜７８、シリコン酸化膜７９、非晶質シ
リコン膜６３を連続的に形成する。その結果、透光性高
熱伝導絶縁膜４２の上に各膜７８，７９から成るゲート
絶縁膜８０が形成され、その上に非晶質シリコン膜６３
が形成されたデバイス構造が得られる。

【００９５】次に、アニール（処理温度；４００℃程
度）を行い、非晶質シリコン膜６３中に取り込まれた水
素を除去する脱水素処理を行う。続いて、ＥＬＡ法を用
い、非晶質シリコン膜６３の表面にエキシマレーザ光を
照射することにより、非晶質シリコン膜６３を加熱して
結晶化させ、多結晶シリコン膜４１を形成する。

【００９６】ここで、ゲート電極７６の下側には透光性
高熱伝導絶縁膜４２が形成されているため、絶縁基板上
の非晶質シリコン膜から基板への熱の逃げは、ゲート電
極上の非晶質シリコン膜からの熱の逃げと大差がなくな
る。従って、非晶質シリコン膜６３の各部分のアニール
到達温度は、従来の形態の非晶質シリコン膜６３の各部
分のアニール到達温度に比べれば、ほぼ均一にすること
ができる。つまり、各電極３１，３２の間に透光性高熱
伝導絶縁膜３３を設けることにより、非晶質シリコン膜
６３の各部分に必要なレーザ結晶化エネルギーがより最
適な条件に近づけられる。そのため、多結晶シリコン膜
３４の各部分のグレインサイズは、従来の形態の多結晶
シリコン膜８１の各部分のグレインサイズに比べれば、
ほぼ均一になる。

【００９７】その後、多結晶シリコン膜４１にドレイン
領域８２およびソース領域８３を形成し、図８に示す各
部材を形成することにより、各画素１０２から成る画素
部１０１が完成する。

【００９８】このように本実施形態によれば、以下の作
用および効果を得ることができる。 [1] ＴＦＴ１０６の能動層となる多結晶シリコン膜４１
において、各部分のグレインサイズはほぼ均一になって
いる。そのため、第１実施形態の前記（１）（２）と同
様の作用および効果を得ることができる。

【００９９】[2] 上記[1] のように多結晶シリコン膜４
１の各部分のグレインサイズをほぼ均一にするには、透
明絶縁基板７１上に透光性高熱伝導絶縁膜４２を形成
し、その上にゲート電極７６、ゲート絶縁膜８０、非晶
質シリコン膜６３を順次形成した上で、従来の形態と同
様にＥＬＡ法を行うだけでよい。従って、その実施は簡
単かつ容易である。

【０１００】尚、上記各実施形態は以下のように変更し
てもよく、その場合でも同様の作用および効果を得るこ
とができる。 〔１〕第１実施形態の工程４において、プラズマＣＶＤ
法と全面エッチバック法を併用するのではなく、バイア
ススパッタ法を用いて表面が平坦な非晶質シリコン膜１
２を形成する。

【０１０１】〔２〕第２実施形態の工程４において、Ｃ
ＶＤ法と全面エッチバック法を併用するのではなく、バ
イアススパッタ法を用いて表面が平坦なシリコン酸化膜
２２を形成する。

【０１０２】〔３〕第２実施形態の工程４において、Ｔ
ＥＯＳ（TetraEthyl OrthSilicate）膜から成る表面が
平坦なシリコン酸化膜２２を用いることで、全面エッチ
バック法による平坦化工程を省く。

【０１０３】〔４〕第１，第２，第４実施形態におい
て、ゲート電極７６のテーパ部７６ｂを省く。この場
合、前記したようなテーパ部７６ｂを設けることによる
作用および効果については得られなくなるものの、各実
施形態毎に説明した作用および効果については同様に得
られる。

【０１０４】〔５〕ゲート電極７６，３１および補助容
量電極７７，３２を、クロム膜６１以外の高融点金属
（モリブデン、タングステン、タンタル、ハフニウム、
ジルコニウム、ニオブ、チタン、バナジウム、レニウ
ム、イリジウム、オスミウム、ロジウムなど）単体の膜
や高融点金属合金膜、または複数層の高融点金属膜によ
って形成する。

【０１０５】〔６〕ＴＦＴ１０６を、ＬＤＤ構造ではな
くシングルドレイン（Single Drain）構造またはマルチ
ゲート構造とする。 〔７〕透明絶縁基板７１をセラミック基板やシリコン酸
化膜などの絶縁層に置き代え、ＬＣＤではなく密着型イ
メージセンサや三次元ＩＣなどに適用する。

【０１０６】〔８〕ＴＦＴ１０６を、エレクトロルミネ
ッセンス素子を画素に用いたアクティブマトリックス方
式の表示装置における画素駆動素子に適用する。以上、
各実施形態について説明したが、各実施形態から把握で
きる請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの
効果と共に記載する。

【０１０７】（イ）請求項８〜１２のいずれか１項に記
載の薄膜トランジスタの製造方法において、前記レーザ
光はエキシマレーザ光である表示装置の製造方法。この
ようにすれば、効率的な結晶化を行うことができる。

【０１０８】（ロ）請求項９に記載の薄膜トランジスタ
の製造方法において、前記レーザ光はエキシマレーザ光
であり、当該エキシマレーザ光は前記平坦な絶縁膜に吸
収され易い波長を有する表示装置の製造方法。

【０１０９】このようにすれば、エキシマレーザ光が絶
縁膜に一部吸収されるため、請求項９に記載の発明の効
果をさらに高めることができる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１〜７のいずれか１項に記載の発
明によれば、多結晶シリコン膜の各部分のグレインサイ
ズをより均一化できるため、ドレイン領域およびソース
領域のシート抵抗の変動を低減することが可能になる。
従って、素子特性の不均一化やオン電流の低下を防止す
ることが可能な薄膜トランジスタを提供することができ
る。

【０１１１】請求項２に記載の発明によれば、ボトムゲ
ート構造の薄膜トランジスタを得ることができる。請求
項３〜５のいずれか１項に記載の発明によれば、非晶質
シリコン膜から多結晶シリコン膜を形成する際に、多結
晶シリコン膜の各部分のグレインサイズは均一になる。

【０１１２】請求項６に記載の発明によれば、ゲート電
極の平坦部上およびテーパ部上と絶縁基板上とに形成さ
れた多結晶シリコン膜の各部分のグレインサイズを均一
にすることができる。また、ゲート電極にテーパ部が設
けられているため、ゲート絶縁膜の膜厚が薄くなるのを
防止することができる。従って、絶縁耐圧を十分に確保
することができる。

【０１１３】請求項７に記載の発明によれば、ＬＤＤ構
造の薄膜トランジスタにおいて、ドレイン領域およびソ
ース領域を構成する高濃度領域および低濃度領域を含め
て、多結晶シリコン膜の各部分のグレインサイズを均一
にすることができる。

【０１１４】請求項８〜１２のいずれか１項に記載の発
明によれば、素子特性の不均一化やオン電流の低下を防
止することが可能な薄膜トランジスタの製造方法を提供
することができる。

【０１１５】請求項８に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明と同様な作用および効果を得ることができ
る。請求項９に記載の発明によれば、非晶質シリコン膜
から多結晶シリコン膜を形成する際に、多結晶シリコン
膜の各部分のグレインサイズは均一になる。

【０１１６】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
４に記載の発明と同様な作用および効果を得ることがで
きる。請求項１１に記載の発明によれば、請求項５に記
載の発明と同様な作用および効果を得ることができる。

【０１１７】請求項１２に記載の発明によれば、請求項
６に記載の発明と同様な作用および効果を得ることがで
きる。請求項１３または請求項１４に記載の発明によれ
ば、歩留りの低下や表示不良の発生を防止することが可
能なアクティブマトリックス方式の表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の画素の概略断面図。

【図２】第１実施形態の製造工程を説明するための概略
断面図。

【図３】第１実施形態の作用を説明するための特性図。

【図４】第２実施形態の画素の概略断面図。

【図５】第２実施形態の製造工程を説明するための概略
断面図。

【図６】第３実施形態の画素の概略断面図。

【図７】第３実施形態の製造工程を説明するための概略
断面図。

【図８】第４実施形態の画素の概略断面図。

【図９】第４実施形態の製造工程を説明するための概略
断面図。

【図１０】アクティブマトリックス方式ＬＣＤのブロッ
ク構成図。

【図１１】画素の等価回路図。

【図１２】従来の形態の画素の概略断面図。

【図１３】従来の形態の製造工程を説明するための概略
断面図。

【図１４】従来の形態の作用を説明するための特性図。

【符号の説明】

１１，２１，３４，４１…多結晶シリコン膜 １２，６３…非晶質シリコン膜 ２２…平坦な絶縁膜としてのシリコン酸化膜 ３３，４２…透光性高熱伝導絶縁膜 ７１…透明絶縁基板 ７６，３１…ゲート電極 ８０…ゲート絶縁膜 ８２…ドレイン領域 ８３…ソース領域 ８２ａ，８３ａ…低濃度領域 ８２ｂ，８３ｂ…高濃度領域 ９３…チャネル領域 １０１…画素部 １０６…ＴＦＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ｔ ６１７Ｋ ６１８Ｃ ６２１ ６２７Ａ ６２７Ｇ (72)発明者 栗山 博之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機 株式会社内 (72)発明者 青木 勝人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機 株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能動層として多結晶シリコン膜を用い、
   その多結晶シリコン膜のドレイン領域とソース領域およ
   びチャネル領域に対応する部分のグレインサイズが均一
   な薄膜トランジスタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜トランジスタにお
   いて、 絶縁基板上にゲート電極が形成され、絶縁基板およびゲ
   ート電極の上にゲート絶縁膜を介して能動層としての多
   結晶シリコン膜が形成され、ゲート電極上に形成された
   多結晶シリコン膜がチャネル領域に対応し、絶縁基板上
   に形成された多結晶シリコン膜がドレイン領域およびソ
   ース領域に対応するボトムゲート構造をとる薄膜トラン
   ジスタ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の薄膜トランジスタにお
   いて、 前記多結晶シリコン膜の表面が平坦化され、ドレイン領
   域およびソース領域に対応する部分の膜厚が、チャネル
   領域に対応する部分の膜厚に比べて厚く形成された薄膜
   トランジスタ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の薄膜トランジスタにお
   いて、 前記ゲート電極を挟むように形成された高熱伝導絶縁膜
   を備えた薄膜トランジスタ。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の薄膜トランジスタにお
   いて、 前記ゲート電極と絶縁基板との間に形成された高熱伝導
   絶縁膜を備えた薄膜トランジスタ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄
   膜トランジスタにおいて、 前記ゲート電極の断面形状は、中央部が平坦で両端部が
   傾斜したテーパ形状を成し、ゲート電極の中央の平坦部
   上に形成された前記多結晶シリコン膜がチャネル領域に
   対応し、ゲート電極の傾斜したテーパ部上と絶縁基板上
   とに形成された多結晶シリコン膜がドレイン領域および
   ソース領域に対応する薄膜トランジスタ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の薄膜トランジスタにお
   いて、 前記ゲート電極のテーパ部上に形成された多結晶シリコ
   ン膜がドレイン領域およびソース領域を構成する低濃度
   領域に対応し、前記絶縁基板上に形成された多結晶シリ
   コン膜がドレイン領域およびソース領域を構成する高濃
   度領域に対応したＬＤＤ構造をとる薄膜トランジスタ。
8. 【請求項８】 絶縁基板上にゲート電極を形成する工程
   と、 絶縁基板およびゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成す
   る工程と、 ゲート絶縁膜上に表面が平坦な非晶質シリコン膜を形成
   する工程と、 非晶質シリコン膜の表面にレーザ光を照射することによ
   り、非晶質シリコン膜を加熱して結晶化させることで、
   能動層となる多結晶シリコン膜を形成する工程とを備え
   た薄膜トランジスタの製造方法。
9. 【請求項９】 絶縁基板上にゲート電極を形成する工程
   と、 絶縁基板およびゲート電極の上にゲート絶縁膜を形成す
   る工程と、 ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、 非晶質シリコン膜上に表面が平坦な絶縁膜を形成する工
   程と、 平坦な絶縁膜を介して非晶質シリコン膜の表面にレーザ
   光を照射することにより、非晶質シリコン膜を加熱して
   結晶化させることで、能動層となる多結晶シリコン膜を
   形成する工程とを備えた薄膜トランジスタの製造方法。
10. 【請求項１０】 高熱伝導絶縁膜に挟まれたゲート電極
    を絶縁基板上に形成する工程と、 絶縁基板とゲート電極および高熱伝導絶縁膜の上にゲー
    ト絶縁膜を形成する工程と、 ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、 非晶質シリコン膜の表面にレーザ光を照射することによ
    り、非晶質シリコン膜を加熱して結晶化させることで、
    能動層となる多結晶シリコン膜を形成する工程とを備え
    た薄膜トランジスタの製造方法。
11. 【請求項１１】 絶縁基板上に高熱伝導絶縁膜を形成す
    る工程と、 高熱伝導絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 高熱伝導絶縁膜およびゲート電極の上にゲート絶縁膜を
    形成する工程と、 ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、 非晶質シリコン膜の表面にレーザ光を照射することによ
    り、非晶質シリコン膜を加熱して結晶化させることで、
    能動層となる多結晶シリコン膜を形成する工程とを備え
    た薄膜トランジスタの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項８〜１１のいずれか１項に記載
    の薄膜トランジスタの製造方法において、 前記ゲート電極の断面形状を、中央部が平坦で両端部が
    傾斜したテーパ形状とする工程を備えた薄膜トランジス
    タの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    薄膜トランジスタを画素駆動素子として用いるアクティ
    ブマトリックス方式の表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項８〜１２のいずれか１項に記載
    の薄膜トランジスタの製造方法によって製造された薄膜
    トランジスタを画素駆動素子として用いるアクティブマ
    トリックス方式の表示装置。