JP2010003874A

JP2010003874A - 薄膜トランジスタの製造方法

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Publication number: JP2010003874A
Application number: JP2008161385A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyata; 崇宮田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-07

Abstract

【課題】結晶粒界が大きく電気的特性の向上したＴＦＴを、コスト上昇を抑制しつつ形成する。
【解決手段】平坦な表面を有する基板１０の該表面上に、高熱伝導性を有する材料からなる熱伝導層３７を形成する第１の工程と、熱伝導層３７を、熱伝導層３７の少なくとも一部が表面に対して傾斜する傾斜部３８となるようにパターニングする第２の工程と、少なくとも傾斜部３８を覆うように、基板１０上に非晶質シリコン層３２を形成する第３の工程と、非晶質シリコン層３２をレーザーアニールにより結晶化して多結晶シリコン層３４を形成する第４の工程と、多結晶シリコン層３４上に、平面視で傾斜部３８と少なくとも一部が重なるようにゲート電極４２を形成する第５の工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は薄膜トランジスタの製造方法に関する。

液晶表示装置等のＦＰＤ（平面表示装置）においては、駆動用の回路等をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いて構成する場合が多い。ＴＦＴは、基板上に島状にパターニングされた半導体層をチャネル領域として用いるトランジスタであり、該半導体層の形成材料としては、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）または多結晶シリコン（ポリシリコン）が一般的に用いられている。多結晶シリコンは、非晶質シリコンに比べて移動度等の電気的特性が優れている。しかし、ＣＶＤ法等で形成する場合、基板を１０００度以上の高温に晒す必要があるため、使用できる基板が石英などに限定され、コスト上昇要因となる。そのため、近年は、低温で成膜可能な非晶質シリコン層を通常のガラス基板上に形成した後、レーザー光の照射等により該非晶質シリコン層をアニールして該非晶質シリコン層を多結晶化する手法が検討されている。

かかる手法で形成された多結晶シリコン層（いわゆる低温ポリシリコン）は、該シリコンの結晶粒径を拡大することにより電気的特性を向上できることが知られている。そのため、例えば特許文献１では、熱伝導率の異なる２種類の膜、具体的には酸化シリコン膜と窒化シリコン膜をストライプ状又はモザイク状に交互に配列してなる下地絶縁膜上に非晶質シリコン層を形成した後にレーザー光を照射する手法が開示されている。

特開平６−１４０３２４号公報

しかし、上述の手法は基板上に酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を交互に形成するため工程数が増加し、コスト上昇要因となり得るという課題がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］平坦な表面を有する基板の該表面上に、高熱伝導性を有する材料からなる熱伝導層を形成する第１の工程と、上記熱伝導層を、該熱伝導層の少なくとも一部が上記表面に対して傾斜する傾斜部となるようにパターニングする第２の工程と、少なくとも上記傾斜部を覆うように、上記基板上に非晶質シリコン層を形成する第３の工程と、上記非晶質シリコン層をレーザーアニールにより結晶化して多結晶シリコン層を形成する第４の工程と、上記多結晶シリコン層上に、平面視で上記傾斜部と少なくとも一部が重なるようにゲート電極を形成する第５の工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

このような製造方法によれば、上記レーザーアニール時の熱の伝導方向の違いを利用して、上記傾斜部上に形成される多結晶シリコン層の粒径を拡大できる。したがって、より移動度の向上した多結晶シリコン層を形成でき、より電気的特性の向上した薄膜トランジスタを形成できる。

［適用例２］上述の薄膜トランジスタの製造方法であって、上記高熱伝導性を有する材料は金属であり、上記第２の工程は上記熱伝導層を複数の島状にパターニングする工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

このような製造方法によれば、上記熱伝導層の熱伝導性を向上でき、上述の伝導方向の違いによる粒径の拡大効果をより一層発揮できる。したがって、より一層移動度の向上した多結晶シリコン層を形成でき、より一層電気的特性の向上した薄膜トランジスタを形成できる。

［適用例３］上述の薄膜トランジスタの製造方法であって、上記第２の工程は、上記傾斜部が上記表面に対して１０度以下の傾斜を有するようにパターニングする工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

このような製造方法によれば、上述の伝導方向の違いによる粒径の拡大効果をより一層発揮できる。したがって、より一層移動度の向上した多結晶シリコン層を形成でき、より一層電気的特性の向上した薄膜トランジスタを形成できる。

［適用例４］上述の薄膜トランジスタの製造方法であって、上記第１の工程は、層厚が５０ｎｍ乃至２５０ｎｍの上記熱伝導層を形成する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

［適用例５］上述の薄膜トランジスタの製造方法であって、上記第５の工程は、島状にパターニングされた上記多結晶シリコン層上に上記ゲート電極を形成する工程であり、かつ、上記ゲート電極と上記多結晶シリコン層とが重なる領域が、平面視で上記傾斜部と上記多結晶シリコン層とが重なる領域に含まれるように上記ゲート電極を形成する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。

このような製造方法によれば、上記薄膜トランジスタのチャネル領域の全体を、上述の粒径の拡大効果が発揮される領域内に収めることができる。したがって、より一層電気的特性の向上した薄膜トランジスタを形成できる。

［適用例６］上述の製造方法により製造された薄膜トランジスタを備えることを特徴とする電気光学装置。

このような構成によれば、高品質の電気光学装置を実現することができる。

［適用例７］上述の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。

このような構成によれば、高品質の電子機器を実現することができる。

以下、図面を参照し、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）の製造方法の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の製造方法の対象となるＴＦＴの概略を示す摸式平面図である。図示するように、ＴＦＴは島状にパターニングされた多結晶シリコン層３４と、該多結晶シリコン層の一部領域上に形成されたゲート電極４２、及び該ゲート電極の両側に形成されたソース電極４６及びドレイン電極４７等からなる。なお、図１（及び後述する図６（ｂ）と図７（ｂ））においては、基板１０、第１の層間絶縁層５１、ゲート絶縁層５０、第２の層間絶縁層５２の４要素（以上、図４（ｄ）参照）の図示を省略している。

ソース電極４６とドレイン電極４７とを結ぶ方向がＸ方向であり、ゲート電極４２が延在する方向がＹ方向である。Ｚ方向は、後述する基板１０（図２参照）に垂直な方向である。多結晶シリコン層３４とゲート電極４２とが重なる領域がチャネル領域４０である。そして、該チャネル領域のＸ方向に隣り合う領域が、ソース領域４４及びドレイン領域４５である。

チャネル領域４０と平面視で重なるよう、に熱伝導層としての金属層３７が形成されている。本実施形態にかかるＴＦＴの製造方法は、チャネル領域４０の下地に金属層３７を形成することで、多結晶シリコン層３４の結晶粒径を増加させるものである。以下、本実施形態にかかるＴＦＴの製造方法を説明する。なお、上記「平面視」とは、基板１０の表面（ＴＦＴが形成される側の面）をＺ方向から見ることを意味する。

図２〜図４は、本実施形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す工程断面図であり、図１のＡ−Ａ’線における断面をＹ方向から見た状態を示している。以下、工程毎に説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、第１の工程として、基板１０上に熱伝導層としてのＭｏ（モリブデン）からなる金属層３７を形成する。形成方法はスパッタ法が好ましい。金属層３７の形成材料は高熱伝導性及び高耐熱性を有する材料が好ましく、Ｍｏの他にＣｒ（クロム）等を用いることができる。金属層３７の層厚は５０ｎｍ〜２５０ｎｍが好ましい。かかる層厚であれば、後述する第４の工程において、より一層結晶粒径の拡大された多結晶シリコン層３４（図４（ｄ）参照）を形成できる。
そして、金属層３７を形成後、該金属層上にフォトレジスト層２９を形成する。本実施形態におけるフォトレジスト層２９はポジレジスト層であるが、後述する露光マスクとしての光強度差マスク２０を変えることによりネガレジストを用いることもできる。

次に、図２（ｂ）に示すように、遮光層２２と半透過層２３とを組み合わせた光強度差マスク２０を用いて、フォトレジスト層２９に露光処理、すなわち紫外線２８の照射処理を施す。該露光処理において、半透過層２３のみを介して露光される領域、すなわち上記光強度差マスクとは重なるが、上記遮光層とは重ならない領域が、将来的に上述の傾斜部３８（図３（ａ）参照）が形成される領域である。

次に、図２（ｃ）に示すように、露光後のフォトレジスト層２９に現像処理を施してパターニングする。上述の露光処理において、平面視で遮光層２２と重なっていた領域のフォトレジスト層２９は残り、平面視で光強度差マスク２０と重なっていなかった領域のフォトレジスト層２９は除去される。そして、上述の将来的に傾斜部３８（図３（ａ）参照）が形成される領域では、フォトレジスト層２９が、上述のフォトレジスト層２９が残る領域と除去される領域との中間程度に露光されているため、傾斜したフォトレジスト層２９が形成される。

次に、図３（ａ）に示すように、酸素含有ガスのプラズマ３３により金属層３７をドライエッチングしてパターニングする。該ドライエッチングはフォトレジスト層２９のエッチングレートと金属層３７のエッチングレートとの差が逆転する条件、すなわち金属層３７のエッチングレートよりフォトレジスト層２９のエッチングレートの方が高い条件で行う必要がある。したがって、上述するように酸素を含む反応ガスを用いたドライエッチングが好ましい。
なお、フォトレジスト層２９の形成から金属層３７のパターニングまでが第２の工程である。上述したように、将来的に傾斜部３８が形成される領域のフォトレジスト層２９は傾斜している。したがって、上述のエッチング処理において金属層３７も傾斜部を有するようにエッチングされる。その結果、金属層３７に傾斜部３８が形成される。なお、金属層３７のパターニング後、フォトレジスト層２９の剥離（除去）処理を実施する。

傾斜部３８の基板１０に対する角度すなわち傾斜角は、５度〜１５度の範囲内であることが好ましく、５度〜１０度の範囲内であることがより一層好ましい。かかる角度であれば、後述する第４の工程において、より一層結晶粒径の拡大された多結晶シリコン層３４（図４（ｄ）参照）を形成できる。一方で、将来的に形成されるチャネル領域４０（図１参照）を、傾斜部３８に収めることが好ましい。言い換えると、該傾斜部のＸ方向の長さが、将来的に形成されるゲート電極４２（図１参照）の図１に示すＸ方向の長さ、すなわちチャネル長と略同一となるように形成することが好ましい。ここで、ＴＦＴの一般的なチャネル長は１μｍ〜３μｍである。金属層３７の層厚を１５０ｎｍとして、上述の傾斜角を５度とした場合に傾斜部３８の長さは１．７２μｍとなり、一般的なＴＦＴのチャネル領域と略一致させることができる。したがって、上述のフォトレジスト層２９の露光条件と上述の第２の工程としての金属層３７のエッチング条件とは、５度〜１０度の範囲内の傾斜角を有する傾斜部３８が形成されるように定めることが必要となる。
また、光強度差マスク２０の、半透過層２３のみを介して露光される領域のＸ方向の長さも、基板１０上に将来的に形成されるＴＦＴのチャネル長と略同一となるように設定することが好ましい。

次に、図３（ｂ）に示すように、基板１０上全面に、第１の層間絶縁層５１を形成し、該第１の層間絶縁層上に第３の工程として非晶質シリコン層３２を形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、第４の工程として非晶質シリコン層３２にレーザー光３５を照射する。そしてかかる照射により、非晶質シリコン層３２を溶融再結晶化して、多結晶シリコン層３４を形成する。
レーザー光３５としては、エキシマレーザー、グリーンレーザー（ＹＡＧ２ωやＹＶＯ４２ω）、固体レーザー、ガスレーザーなど種々のものが使用できるが、中でも波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザーや、波長が５３２ｎｍのグリーンレーザーが好ましい。特に、波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザー光の場合、パルス幅が２０〜３０ｎｓ、エネルギー密度が０．４〜１．５Ｊ／ｃｍ²となるように照射すると、非晶質シリコン層３２に吸収される比率が向上するため効率的である。

次に、図４（ａ）に示すように、多結晶シリコン層３４をフォトリソグラフィー法によりパターニングする。本実施形態では、該パターニングは、多結晶シリコン層３４が傾斜部３８と平面視で重なる領域、及び該領域からＸ方向に延在する領域に残るように行う。該パターニングは、多結晶シリコン層３４と傾斜部３８とが平面視で重なる領域が形成されればよい。したがって、傾斜部３８を大きく（広く）形成した場合は、多結晶シリコン層３４の全てが平面視で傾斜部３８の形成領域内に収まるようにパターニングしてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、多結晶シリコン層３４を覆うように、基板１０上全面にゲート絶縁層５０を形成する。ゲート絶縁層５０の材質は第１の層間絶縁層５１と同様に例えばＳｉＯ₂等を用いる。形成方法も第１の層間絶縁層５１と同様にＣＶＤ法が好ましい。そして、第５の工程として、該ゲート絶縁層上にゲート電極４２を形成する。ゲート電極４２は後述する走査線１０２（図８参照）の一部であり、Ａｌ（アルミニウム）等の低抵抗の金属層をパターニングして形成する。図１に示すように、ゲート電極４２はＹ方向に延在している。したがって、本実施形態においては、Ｘ方向を長手方向とする多結晶シリコン層３４と交差するように形成される。多結晶シリコン層３４のうち、ゲート電極４２と平面視で重なる領域がチャネル領域４０となり、該チャネル領域とＸ方向に隣り合う領域がソース領域４４（図１参照）及びドレイン領域４５（図１参照）となる。

ここで、本実施形態においては、ゲート電極４２と多結晶シリコン層３４とが重なる領域、すなわちチャネル領域４０が平面視で傾斜部３８内に収まるように形成する。したがって、上述の金属層３７をパターニングする工程（第２の工程）において、傾斜部３８の形状が将来的に形成されるチャネル領域４０よりも大きくなるように、該金属層をパターニングする必要がある。また、多結晶シリコン層３４をパターニングする工程においても、将来的にチャネル領域４０となる部分が平面視で傾斜部３８と重なるように、該多結晶シリコン層をパターニングする必要がある。

次に、図４（ｃ）に示すように、基板１０上に第２の層間絶縁層５２を形成する。該第２の層間絶縁層の材質は第１の層間絶縁層５１と同様に例えばＳｉＯ₂等を用いる。形成方法も第１の層間絶縁層５１と同様にＣＶＤ法が好ましい。そして、該第２の層間絶縁層の一部をフォトリソグラフィー法により選択的に除去して、ソース領域４４の一部、及びドレイン領域４５の一部を露出させるコンタクトホール（符号なし）を形成する。

次に、図４（ｄ）に示すように、基板１０上全面に形成されたＡｌ等の導電材料層をパターニングしてソース電極４６及びドレイン電極４７を形成する。

以上の工程により、高熱伝導性を有する材料で形成された傾斜部３８上で、非晶質シリコン層３２を溶融再結晶化させて得た多結晶シリコン層３４内に形成されたチャネル領域４０を有するＴＦＴを得ることができる。上述の手法で得られた多結晶シリコン層３４は、平坦な領域上で非晶質シリコン層３２を溶融再結晶化させて得た多結晶シリコン層３４と比べて結晶粒径が増大している。かかる結晶粒径が大きな多結晶シリコン層３４は移動度等の電気的特性が向上している。したがって、本実施形態にかかる製造方法で得られたＴＦＴは電気的特性が向上しており、かかるＴＦＴを備える電気光学装置は表示品質等が向上している。

図５は、上述の溶融再結晶化時の熱の伝導方向等を示す図である。図示するように、基板１０上には傾斜部３８を有する金属層３７が形成され、該金属層上には第１の層間絶縁層５１を介して非晶質シリコン層３２が形成されている。かかる非晶質シリコン層３２にレーザー光（不図示）を走査するように照射すると、局所的に生じる核３６を中心に同心円状に結晶化が進む。

その際、白抜き矢印で示す熱の主伝導方向（熱が最も多く逃げる方向）が、傾斜部３８と該傾斜部以外の領域とでは異なる。すなわち、傾斜部３８以外の平坦な領域では、熱の逃げ方が主に縦方向のため、縦方向の結晶成長が促進される。一方、傾斜部３８では、熱が斜め方向に逃げるため、横方向の結晶成長の因子も含むことになり、横方向の結晶成長が促進されて、結果として傾斜部３８の結晶粒径が拡大する。したがって、本実施形態にかかる製造方法によれば、平坦な領域で溶融再結晶化を行って得られる多結晶シリコン層３４を用いて形成されたＴＦＴに比べて電気的特性の向上したＴＦＴを得ることができる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態として、ゲート電極４２が傾斜部３８よりも広くパターニングされたＴＦＴ、すなわちチャネル領域のＸ方向の長さが傾斜部３８のＸ方向の長さよりも長いＴＦＴを図６に示す。図６（ｂ）は平面図であり、図６（ａ）は図６（ｂ）に示すＢ−Ｂ’線における断面図である。なお、製造方法は、上述の第１の実施形態に示す方法と同一であり、ＴＦＴを構成する要素も第１の実施形態で得られたＴＦＴと同一である。そこで、共通する構成要素には同一の符号を付与し、説明の記載は一部省略する。

本実施形態のＴＦＴは、傾斜部３８の基板１０に対する角度を一定とした場合、金属層３７の層厚を、第１の実施形態で得られるＴＦＴに比べて薄くできるという効果がある。また、金属層３７の層厚を第１の実施形態で得られるＴＦＴと同一とした場合、傾斜部３８の上記角度の許容範囲を拡大できるという効果がある。したがって、電気的特性の若干の低下と引き換えに製造コストを低減できる。また、ＴＦＴの平面形状の拡大にも対応できる。

（第３の実施形態）
続いて、第３の実施形態として、ゲート電極４２が傾斜部３８よりも狭くパターニングされたＴＦＴ、すなわち傾斜部３８のＸ方向の長さがチャネル領域のＸ方向の長さよりも短いＴＦＴを図７に示す。図７（ｂ）は平面図であり、図７（ａ）は図７（ｂ）に示すＣ−Ｃ’線における断面図である。上記第２の実施形態と同様に、第１の実施形態で得られたＴＦＴの構成要素と共通する構成要素には同一の符号を付与し、説明の記載は一部省略する。

本実施形態のＴＦＴは、チャネル領域４０が完全に傾斜部３８上に位置するため、結晶粒径を拡大させたことによる電気的特性の向上効果を確実に利用できる。特に、アライメントずれによりゲート電極４２の形成位置がずれた場合においても確実に上述の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態として、上述の第１〜第３の実施形態にかかるＴＦＴを備える電気光学装置としての液晶装置について説明する。図８は、第４の実施形態にかかる液晶装置１４の全体構成を模式的に示す回路構成図である。規則的に配置された個々の画素を個別に制御して表示領域１００に画像を形成するアクティブマトリクス型の液晶装置１４の回路図である。

表示領域１００の周辺には、走査線駆動回路１２０、及びデータ線駆動回路１３０が形成されている。かかる走査線駆動回路１２０、及びデータ線駆動回路１３０等が形成されている領域が、周辺領域１０１である。走査線１０２には、走査線駆動回路１２０から、図示しない外部回路より供給される各種信号に応じて走査信号が順次供給される。そして、データ線１０４にはデータ線駆動回路１３０から画像信号が供給される。走査線駆動回路１２０とデータ線駆動回路１３０とを合わせて、周辺回路と称している。周辺回路は、後述する基板としての素子基板１１上に形成された周辺回路用ＴＦＴ１１２（図９参照）等で構成されている。そして、該ＴＦＴに、上述の第１〜第３の実施形態にかかるＴＦＴが用いられている。

表示領域１００には、複数の走査線１０２と、該走査線と直交する複数のデータ線１０４と、走査線１０２と平行に延びる複数の容量線１０６が形成されている。そして、上記３種類の配線で囲まれる区画である画素領域毎に画素が形成されている。各々の画素には画素電極５６と該画素電極を制御するスイッチング用ＴＦＴ１１１が形成されており、データ線１０４がスイッチング用ＴＦＴ１１１のソース電極４６（図１参照）に接続されている。データ線駆動回路１３０は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線１０４を介して各画素に供給する。

上述したように、スイッチング用ＴＦＴ１１１のゲート電極４２（図１参照）は、走査線１０２の一部である。そしてゲート電極４２には、走査線駆動回路１２０から所定のタイミングで走査線１０２にパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次で印加される。画素電極５６は、スイッチング用ＴＦＴ１１１のドレイン電極４７（図１参照）に電気的に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ１１１が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線１０４から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極５６に書き込まれるようになっている。

画素電極５６を介して後述する液晶層６３（図９参照）に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極５６と後述する対向電極５８（図９参照）との間で一定期間保持される。そして、かかる期間中、該画素電極と対向する領域の液晶分子の配向（配向方向）を一定の方向に保つ。そして該配向の度合いを変えることで、液晶層６３の透過率を変調して表示を行う。なお、本実施形態の液晶装置１４においては、上述の保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極５６と対向電極５８との間に形成される液晶容量と並列に、蓄積容量１０８が形成されている。

図９は、液晶装置１４の断面を模式的に示す図である。液晶装置１４は、基板としての素子基板１１と、対向基板１２と、該一対の基板間に挟持された液晶層６３等を備えている。液晶層６３は、上述の一対の基板（素子基板１１と対向基板１２）と図示しないシール材で構成される空間内に充填されている。該一対の基板の、液晶層６３と対向する側の反対側の面には第１の偏光板６５と第２の偏光板６６とが夫々貼付されている。液晶装置１４はノーマリーホワイトモードの液晶装置であり、上記双方の偏光板の偏光方向は互いに直交している。

基板としての素子基板１１上に上述の第１〜第３の実施形態のいずれかにかかるＴＦＴが配置されて、周辺回路等を形成している。すなわち、周辺領域１０１に配置された周辺回路用ＴＦＴ１１２は走査線駆動回路１２０等の周辺回路を形成し、表示領域１００に配置されたスイッチング用ＴＦＴ１１１は、画素電極５６及び蓄積容量１０８等と合わせて画素を構成している。

周辺回路用ＴＦＴ１１２等、及び該ＴＦＴのソース／ドレイン電極（図４参照）に形成されたソース／ドレイン電極（図４参照）等の上には第３の層間絶縁層５３が形成され、該第３の層間絶縁層上には画素電極５６が形成されている。第３の層間絶縁層５３は、ＳｉＯ₂等の透明絶縁材料で形成されている。画素電極５６は、透明導電材料であるＩＴＯ（酸化インジウム・錫合金）からなり、画素毎にパターニングされている。そして、画素電極５６は、コンタクトホール５５を介してスイッチング用ＴＦＴ１１１と導通している。そして、画素電極５６上には、第１の配向膜６１が少なくとも表示領域１００の全面に形成されている。

素子基板１１と対向する対向基板１２の液晶層６３側の表面には、ブラックマトリクス７２とカラーフィルタ７１とからなるカラーフィルタ層７０が配置され、該カラーフィルタ層上にオーバーコート層６８と対向電極５８と第２の配向膜６２とが順に積層されている。対向電極５８は画素電極５６と同様にＩＴＯからなり、少なくとも表示領域１００の全域に形成されている。カラーフィルタ７１は画素毎に三原色のいずれかの色のフィルタが形成されている。オーバーコート層６８は、カラーフィルタ層７０を保護するために形成される層である。

上述したように液晶装置１４はノーマリーホワイトモードの液晶装置であるため、第１の配向膜６１の配向方向は第１の偏光板６５の偏光方向と同一であり、第２の配向膜６２の配向方向は第２の偏光板６６の偏光方向と同一である。画素電極５６と対向電極５８との一対の電極間に電圧が印加されると、液晶層６３中の液晶分子が素子基板１１に対して垂直方向となる。バックライト９５から照射される光は、直交する偏光成分のうちの一方の成分の光が、偏光方向を変えずに第２の偏光板６６に達する。そして、第２の偏光板６６により吸収されて黒表示となる。

実際の画像形成時には、上述の一対の電極間に印加される電圧値を制御することで、バックライト９５から照射される光の透過率を画素毎に制御できる。そして、カラーフィルタ層７０により画素毎に着色することで、カラー画像を表示できる。かかるカラー画像が特に動画である場合、表示品質は、ＴＦＴ、特に周辺回路を構成する周辺回路用ＴＦＴ１１２の電気的特性に大きく左右される。本実施形態の液晶装置１４は、上述の第１〜第３の実施形態にかかる、結晶粒径の拡大により移動度の向上したチャネル領域４０を有する周辺回路用ＴＦＴ１１２を備えているため、高品質のカラー画像を表示できる。

〔電子機器〕
次に、上述の実施形態で説明した液晶装置１４を備えた電子機器について説明する。図１０は、電子機器の実施形態の一例であるモバイル型のパーソナルコンピュータ８０を示す図である。パーソナルコンピュータ８０は、キーボード８１を備えた本体部８２と、表示ユニット８３とを備えており、表示ユニット８３は、上述した液晶装置１４を備えている。上述したように、液晶装置１４は、走査線駆動回路等の周辺回路を構成するＴＦＴ及び／又は各画素毎に形成されるスイッチング用ＴＦＴ１１１に、上述の第１〜第３実施形態にかかるＴＦＴ、すなわち結晶粒径が拡大され移動度が向上した多結晶シリコン層をチャネル領域に用いたＴＦＴを用いている。したがって、かかる構成により、表示特性が高く応答速度の速い表示が可能なパーソナルコンピュータ８０を得ることができる。

なお、電子機器としては、上述のパーソナルコンピュータに限られることはない。液晶装置１４は、種々の電子機器に適用することができる。例えば、ノート型コンピュータ、液晶プロジェクタ、テレビ、電子手帳、プリンタの液晶表示部等の電子機器に適用することもできる。

（変形例１）
上述の第１の実施形態では、第３の工程としての非晶質シリコン層３２を形成する工程と、第４の工程としてのレーザーアニールによる溶融再結晶化工程を連続して実施した後、第４の工程により得られた多結晶シリコン層３４を島状にパターニングしている。しかし、第３の工程により形成された非晶質シリコン層３２を、島状にパターニングした後に、第４の工程としてのレーザーアニールによる溶融再結晶化を行うこともできる。
かかる手法によればレーザー光３５を照射する面積を縮小でき、該第３の工程で用いるレーザー光３５照射用の装置の能力（照射可能面積）が小さい場合において製造効率を向上でき、ＴＦＴの製造コストを低減できる。

（変形例２）
上述の第１の実施形態では光強度差マスクとして遮光層２２と半透過層２３とを組み合わせた光強度差マスク２０を用いている。光強度差マスクとしては上述の組み合わせ以外に、露光用の紫外線の照射量を透光部の面積比で調整する光強度差マスクを用いることもできる。図１１に、かかる態様の光強度差マスク２１を示す。

図１１に示す光強度差マスク２１は、遮光部２４と透光部２５とが交互に配置されている。そして、遮光部２４と透光部２５との面積比が連続的に変化している。したがって、かかる光強度差マスク２１であれば、フォトレジスト層２９に対する紫外線２８の照射量を連続的に変化させることができ、傾斜したフォトレジスト層２９を形成できる。そして、かかるフォトレジスト層２９をマスクとして、金属層３７（図２参照）を該フォトレジスト層に対して低選択比でエッチングすることで、傾斜部３８を形成できる。

（変形例３）
上述の第１〜第３の実施形態にかかるＴＦＴを備える電気光学装置としては、液晶装置以外にも有機ＥＬ装置等を挙げることができる。有機ＥＬ装置においても、液晶装置と同様に、周辺回路等を構成するＴＦＴに結晶粒径が拡大され移動度が向上した多結晶シリコン層をチャネル領域に用いたＴＦＴを用いていることで、表示特性を向上できる。特に有機ＥＬ装置においては、画素電極に駆動電流を供給する駆動用ＴＦＴに上述の第１〜第３の実施形態にかかるＴＦＴを用いることができるため、より一層大きな効果を得ることができる。

（変形例４）
上述の第１〜第３の実施形態にかかるＴＦＴにおいて、ソース領域４４とドレイン領域４５の双方の領域は傾斜部３８とは重なっていない。しかし、かかる態様に限定する必要は無く、ソース領域４４、ドレイン領域４５、チャネル領域４０の３領域の全て、すなわち多結晶シリコン層３４の全体が傾斜部３８上にあってもよい。また金属層３７を多結晶シリコン層３４よりも大きくパターニングして、多結晶シリコン層３４の全体が金属層３７上に位置するようにパターニングしてもよい。

第１の実施形態にかかるＴＦＴの概略を示す模式平面図。第１の実施形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す工程断面図。第１の実施形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す工程断面図。第１の実施形態にかかるＴＦＴの製造方法を示す工程断面図。溶融再結晶化時の熱の伝導方向等を示す図。第２の実施形態にかかるＴＦＴを示す図。第３の実施形態にかかるＴＦＴを示す図。第４の実施形態にかかる液晶装置の全体構成を模式的に示す回路構成図。液晶装置の断面を模式的に示す図。モバイル型のパーソナルコンピュータを示す図。光強度差マスクを示す図。

符号の説明

１０…基板、１１…基板としての素子基板、１２…対向基板、１４…液晶装置、２０…光強度差マスク、２１…光強度差マスク、２２…遮光層、２３…半透過層、２４…遮光部、２５…透光部、２８…紫外線、２９…フォトレジスト層、３２…非晶質シリコン層、３３…酸素含有ガスのプラズマ、３４…多結晶シリコン層、３５…レーザー光、３６…核、３７…熱伝導層としての金属層、３８…傾斜部、４０…チャネル領域、４２…ゲート電極、４４…ソース領域、４５…ドレイン領域、４６…ソース電極、４７…ドレイン電極、５０…ゲート絶縁層、５１…第１の層間絶縁層、５２…第２の層間絶縁層、５３…第３の層間絶縁層、５６…画素電極、５８…対向電極、６１…第１の配向膜、６２…第２の配向膜、６３…液晶層、６５…第１の偏光板、６６…第２の偏光板、６８…オーバーコート層、７０…カラーフィルタ層、７１…カラーフィルタ、７２…ブラックマトリクス、８０…パーソナルコンピュータ、８１…キーボード、８２…本体部、８３…表示ユニット、１００…表示領域、１０１…周辺領域、１０２…走査線、１０４…データ線、１０６…容量線、１０８…蓄積容量、１１１…スイッチング用ＴＦＴ、１１２…周辺回路用ＴＦＴ、１２０…走査線駆動回路、１３０…データ線駆動回路。

Claims

平坦な表面を有する基板の該表面上に、高熱伝導性を有する材料からなる熱伝導層を形成する第１の工程と、
前記熱伝導層を、該熱伝導層の少なくとも一部が前記表面に対して傾斜する傾斜部となるようにパターニングする第２の工程と、
少なくとも前記傾斜部を覆うように、前記基板上に非晶質シリコン層を形成する第３の工程と、
前記非晶質シリコン層をレーザーアニールにより結晶化して多結晶シリコン層を形成する第４の工程と、
前記多結晶シリコン層上に、平面視で前記傾斜部と少なくとも一部が重なるようにゲート電極を形成する第５の工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記高熱伝導性を有する材料は金属であり、
前記第２の工程は前記熱伝導層を複数の島状にパターニングする工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
請求項２に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記第２の工程は、前記傾斜部が前記表面に対して１０度以下の傾斜を有するようにパターニングする工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
請求項３に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記第１の工程は、層厚が５０ｎｍ乃至２５０ｎｍの前記熱伝導層を形成する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
請求項４に記載の薄膜トランジスタの製造方法であって、前記第５の工程は、島状にパターニングされた前記多結晶シリコン層上に前記ゲート電極を形成する工程であり、かつ、前記ゲート電極と前記多結晶シリコン層とが重なる領域が、平面視で前記傾斜部と前記多結晶シリコン層とが重なる領域に含まれるように前記ゲート電極を形成する工程であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法により製造された薄膜トランジスタを備えることを特徴とする電気光学装置。
請求項６に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。