JPH0661489A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JPH0661489A JPH0661489A JP21306792A JP21306792A JPH0661489A JP H0661489 A JPH0661489 A JP H0661489A JP 21306792 A JP21306792 A JP 21306792A JP 21306792 A JP21306792 A JP 21306792A JP H0661489 A JPH0661489 A JP H0661489A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶性に優れた多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜からなるチャネル領域を備え、かつ高いキャリヤ移
動度を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。 【構成】 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチ
ャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタの製造
方法である。この製造方法は、シリコン水素化物として
Si2H6およびSi3H6のいずれか1つと、ゲルマニウ
ム水素化物としてGeH4、Ge2H6およびGe3H8の
いずれか1つとを混合した原料気体を、550℃以下の
反応温度で反応させることにより、上記チャネル領域に
非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記
反応温度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニ
ウム膜を熱処理することにより多結晶シリコンゲルマニ
ウム薄膜を形成する工程とを含む。
薄膜からなるチャネル領域を備え、かつ高いキャリヤ移
動度を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。 【構成】 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチ
ャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタの製造
方法である。この製造方法は、シリコン水素化物として
Si2H6およびSi3H6のいずれか1つと、ゲルマニウ
ム水素化物としてGeH4、Ge2H6およびGe3H8の
いずれか1つとを混合した原料気体を、550℃以下の
反応温度で反応させることにより、上記チャネル領域に
非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記
反応温度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニ
ウム膜を熱処理することにより多結晶シリコンゲルマニ
ウム薄膜を形成する工程とを含む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコンゲルマ
ニウム薄膜からなるチャネル領域を備えた薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。
ニウム薄膜からなるチャネル領域を備えた薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ドライバモノリシック型アクティブマト
リクスの液晶ディスプレイ装置(LCD)における絵素
部のスイッチング素子およびその周辺回路を構成する回
路素子等には、チャネル領域を多結晶シリコン薄膜に形
成したMOSFETからなる薄膜トランジスタ(TF
T)が広く用いられているが、近年では高移動化を目的
として、このシリコンにゲルマニウムを混合した多結晶
シリコンゲルマニウム薄膜を用いたTFTも開発されて
いる。
リクスの液晶ディスプレイ装置(LCD)における絵素
部のスイッチング素子およびその周辺回路を構成する回
路素子等には、チャネル領域を多結晶シリコン薄膜に形
成したMOSFETからなる薄膜トランジスタ(TF
T)が広く用いられているが、近年では高移動化を目的
として、このシリコンにゲルマニウムを混合した多結晶
シリコンゲルマニウム薄膜を用いたTFTも開発されて
いる。
【0003】このような多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜の形成方法としては、例えばIEDM(Internation
Election Device Meeting)91(1991)pp567-570に記載の
方法が挙げられる。この方法は、モノシランガスSiH
4とゲルマンガスGeH4とを原料ガスとして用いてお
り、500℃以下の温度条件でLPCVD(低圧化学気
相成長)法により非晶質シリコンゲルマニウム膜を絶縁
性基板上に形成し、次いで550℃、24時間の熱処理
を行い、多結晶化させて多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜とする方法である。
膜の形成方法としては、例えばIEDM(Internation
Election Device Meeting)91(1991)pp567-570に記載の
方法が挙げられる。この方法は、モノシランガスSiH
4とゲルマンガスGeH4とを原料ガスとして用いてお
り、500℃以下の温度条件でLPCVD(低圧化学気
相成長)法により非晶質シリコンゲルマニウム膜を絶縁
性基板上に形成し、次いで550℃、24時間の熱処理
を行い、多結晶化させて多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜とする方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の形成
方法は、原料ガスとしてモノシランガスSiH4とゲル
マンガスGeH4とを用いているものの、得られる薄膜
のグレインサイズが0.25μm以下と小さく、充分に
結晶性の優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れない。従ってこれをTFTのチャネル領域に用いた場
合も、キャリヤ移動度はμ=0.5〜8cm2/v・sという結果
であり、所望の高移動度が得られなかった。
方法は、原料ガスとしてモノシランガスSiH4とゲル
マンガスGeH4とを用いているものの、得られる薄膜
のグレインサイズが0.25μm以下と小さく、充分に
結晶性の優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れない。従ってこれをTFTのチャネル領域に用いた場
合も、キャリヤ移動度はμ=0.5〜8cm2/v・sという結果
であり、所望の高移動度が得られなかった。
【0005】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、その目的とするところは、結晶性に優
れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチャネル
領域を備え、かつ高いキャリヤ移動度を有する薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、結晶性に優
れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチャネル
領域を備え、かつ高いキャリヤ移動度を有する薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜から
なるチャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタ
の製造方法であって、Si2H6およびSi3H6のいずれ
か1つと、GeH4、Ge2H6およびGe3H8のいずれ
か1つとを混合した原料気体を、550℃以下の反応温
度で反応させることにより、上記チャネル領域に非晶質
シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記反応温
度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニウム膜
を熱処理することにより、多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する工程と、を含み、そのことにより上記目
的が達成される。
タの製造方法は、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜から
なるチャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタ
の製造方法であって、Si2H6およびSi3H6のいずれ
か1つと、GeH4、Ge2H6およびGe3H8のいずれ
か1つとを混合した原料気体を、550℃以下の反応温
度で反応させることにより、上記チャネル領域に非晶質
シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記反応温
度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニウム膜
を熱処理することにより、多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する工程と、を含み、そのことにより上記目
的が達成される。
【0007】
【作用】本発明の薄膜トランジスタの製造方法において
は、シリコン水素化物としてSi2H6およびSi3H6の
いずれかと、ゲルマニウム水素化物としてGeH4、G
e2H6およびGe3H8のいずれかとを混合した原料気体
を用いて、550℃以下の反応温度で反応させて非晶質
状態のシリコンゲルマニウム膜をチャネル領域に形成
し、次いでこれよりも高い温度で熱処理を行うことによ
り、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する。これ
により、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズの拡大を図っている。
は、シリコン水素化物としてSi2H6およびSi3H6の
いずれかと、ゲルマニウム水素化物としてGeH4、G
e2H6およびGe3H8のいずれかとを混合した原料気体
を用いて、550℃以下の反応温度で反応させて非晶質
状態のシリコンゲルマニウム膜をチャネル領域に形成
し、次いでこれよりも高い温度で熱処理を行うことによ
り、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する。これ
により、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズの拡大を図っている。
【0008】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。
る。
【0009】図1は、本実施例で得られる薄膜トランジ
スタの縦断面図である。この薄膜トランジスタは、絶縁
性基板1上に、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3から
なるチャネル領域7と、多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜3に不純物がドープされたn+のソース領域6aおよ
びドレイン領域6bとが同一平面に形成され、これらを
覆うようにゲート絶縁膜4が形成されている。チャネル
領域7の上方にはゲート電極5が形成され、ゲート電極
5とゲート絶縁膜4を覆うように層間絶縁膜8が形成さ
れている。一方、ソース領域6aとゲート絶縁膜4の一
部を覆うようにソース電極10aが設けられ、ドレイン
領域6bとゲート絶縁膜4の一部を覆うようにドレイン
電極10bが設けられている。このような状態の全面に
わたって保護膜11が形成されている。
スタの縦断面図である。この薄膜トランジスタは、絶縁
性基板1上に、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3から
なるチャネル領域7と、多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜3に不純物がドープされたn+のソース領域6aおよ
びドレイン領域6bとが同一平面に形成され、これらを
覆うようにゲート絶縁膜4が形成されている。チャネル
領域7の上方にはゲート電極5が形成され、ゲート電極
5とゲート絶縁膜4を覆うように層間絶縁膜8が形成さ
れている。一方、ソース領域6aとゲート絶縁膜4の一
部を覆うようにソース電極10aが設けられ、ドレイン
領域6bとゲート絶縁膜4の一部を覆うようにドレイン
電極10bが設けられている。このような状態の全面に
わたって保護膜11が形成されている。
【0010】上述のような構造を持つTFTは以下のよ
うにして製造される。まず、図2に示すように、石英等
の絶縁性基板1上に450℃、50Paの条件でLPC
VD法により非晶質シリコンゲルマニウム膜2を100
nmの厚さに形成する。この際、原料ガスとしてジシラ
ン(Si2H6)80sccmおよびゲルマン(GeH4)2
0sccmと、窒素ガス400sccm使用し、圧力は50Pa
とする。LPCVD法の他に、プラズマCVD法や光C
VD法等で堆積してもよい。次に図3に示すように、窒
素ガス雰囲気中で600℃、24時間の熱処理を行い、
非晶質シリコンゲルマニウム膜2を多結晶化させて多結
晶シリコンゲルマニウム薄膜3とする。多結晶化は、酸
化性雰囲気(O2、H2O、N2O等)で行ってもよい。
うにして製造される。まず、図2に示すように、石英等
の絶縁性基板1上に450℃、50Paの条件でLPC
VD法により非晶質シリコンゲルマニウム膜2を100
nmの厚さに形成する。この際、原料ガスとしてジシラ
ン(Si2H6)80sccmおよびゲルマン(GeH4)2
0sccmと、窒素ガス400sccm使用し、圧力は50Pa
とする。LPCVD法の他に、プラズマCVD法や光C
VD法等で堆積してもよい。次に図3に示すように、窒
素ガス雰囲気中で600℃、24時間の熱処理を行い、
非晶質シリコンゲルマニウム膜2を多結晶化させて多結
晶シリコンゲルマニウム薄膜3とする。多結晶化は、酸
化性雰囲気(O2、H2O、N2O等)で行ってもよい。
【0011】次に、図4に示すように、活性領域をパタ
ーニングし、シリコン酸化膜によるゲート絶縁膜4をC
VD法によって100nm堆積するとともに、このゲー
ト絶縁膜4の一部にリンをドープした多結晶シリコンか
らなるゲート電極5を形成する。また、多結晶シリコン
ゲルマニウム薄膜3には、このゲート電極5をマスクと
してリンを100keV、1×1015cm-2の条件でイ
オン注入することにより、n+のソース領域6a、ドレ
イン領域6bを形成する。多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜3におけるこれらソース領域6aとドレイン領域6
bとの間は、チャネル領域7となる。
ーニングし、シリコン酸化膜によるゲート絶縁膜4をC
VD法によって100nm堆積するとともに、このゲー
ト絶縁膜4の一部にリンをドープした多結晶シリコンか
らなるゲート電極5を形成する。また、多結晶シリコン
ゲルマニウム薄膜3には、このゲート電極5をマスクと
してリンを100keV、1×1015cm-2の条件でイ
オン注入することにより、n+のソース領域6a、ドレ
イン領域6bを形成する。多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜3におけるこれらソース領域6aとドレイン領域6
bとの間は、チャネル領域7となる。
【0012】次に、図1に示すように、ゲート絶縁膜4
およびゲート電極5上にシリコン酸化膜による層間絶縁
膜8をCVD法によって500nmの厚さに形成する。
そして不純物活性化のために、窒素ガス雰囲気中で60
0℃、24時間の熱処理を行った後に、コンタクトホー
ル9を設けて1%のシリコンを混入したアルミニウム
(Al−Si)によるソース電極10a、ドレイン電極
10bをソース領6aとドレイン領域6bに形成する。
およびゲート電極5上にシリコン酸化膜による層間絶縁
膜8をCVD法によって500nmの厚さに形成する。
そして不純物活性化のために、窒素ガス雰囲気中で60
0℃、24時間の熱処理を行った後に、コンタクトホー
ル9を設けて1%のシリコンを混入したアルミニウム
(Al−Si)によるソース電極10a、ドレイン電極
10bをソース領6aとドレイン領域6bに形成する。
【0013】最後に、層間絶縁膜8および電極10a、
10b上に、プラズマCVD法によって窒化シリコンを
2000オングストロームの厚さで堆積し、窒素雰囲気
中、420℃、1hの熱処理を行い保護膜11を形成す
る。これにより、窒化シリコンに多量に含まれる水素が
多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3内に拡散し、結晶中
に残された欠陥の主にダングリングボンドに結合するの
で、この欠陥を不活性化させることができ、多結晶シリ
コンゲルマニウム薄膜3の結晶性がさらに向上する。
10b上に、プラズマCVD法によって窒化シリコンを
2000オングストロームの厚さで堆積し、窒素雰囲気
中、420℃、1hの熱処理を行い保護膜11を形成す
る。これにより、窒化シリコンに多量に含まれる水素が
多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3内に拡散し、結晶中
に残された欠陥の主にダングリングボンドに結合するの
で、この欠陥を不活性化させることができ、多結晶シリ
コンゲルマニウム薄膜3の結晶性がさらに向上する。
【0014】本実施例において、多結晶シリコンゲルマ
ニウム薄膜3をチャネル領域に形成する工程では、シリ
コン水素化物としてSi2H6と、ゲルマニウム水素化物
としてGeH4とを混合した原料気体を用いている。こ
のため、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズは1μmを超えており、従来のモノシラン
(SiH4)とGeH4とを用いた場合に比べ、グレイン
サイズの大きい多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れる。また、本実施例の製造方法で得られるTFTは、
キャリヤ移動度がμ=60cm2/v・sであり、高いキャリ
ヤ移動度を有している。
ニウム薄膜3をチャネル領域に形成する工程では、シリ
コン水素化物としてSi2H6と、ゲルマニウム水素化物
としてGeH4とを混合した原料気体を用いている。こ
のため、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズは1μmを超えており、従来のモノシラン
(SiH4)とGeH4とを用いた場合に比べ、グレイン
サイズの大きい多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れる。また、本実施例の製造方法で得られるTFTは、
キャリヤ移動度がμ=60cm2/v・sであり、高いキャリ
ヤ移動度を有している。
【0015】なお、本実施例においてはSi2H6および
GeH4を原料気体として用いたが、この他にシリコン
水素化物としてSi3H6、ゲルマニウム水素化物として
Ge2H6もしくはGe3H8を用いてもよく、その場合に
も同様の結果が得られる。
GeH4を原料気体として用いたが、この他にシリコン
水素化物としてSi3H6、ゲルマニウム水素化物として
Ge2H6もしくはGe3H8を用いてもよく、その場合に
も同様の結果が得られる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル領域
に多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する工程にお
いて、シリコン水素化物としてSi2H6およびSi3H6
のいずれか1つを用いているので、従来のモノシラン
(SiH4)を用いた場合に比べ、グレインサイズが大
きく、結晶性に優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜
を形成することができる。従って、得られる薄膜トラン
ジスタは、高いキャリヤ移動度を有する。
の薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル領域
に多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する工程にお
いて、シリコン水素化物としてSi2H6およびSi3H6
のいずれか1つを用いているので、従来のモノシラン
(SiH4)を用いた場合に比べ、グレインサイズが大
きく、結晶性に優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜
を形成することができる。従って、得られる薄膜トラン
ジスタは、高いキャリヤ移動度を有する。
【図1】本発明の実施例により製造される薄膜トランジ
スタの断面図である。
スタの断面図である。
【図2】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【図3】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【図4】本発明の実施例を示す工程断面図である。
1 絶縁性基板 2 非晶質シリコンゲルマニウム膜 3 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6a ソース領域 6b ドレイン領域 7 チャネル領域 8 層間絶縁膜 9 コンタクトホール 10a ソース電極 10b ドレイン電極 11 保護膜
Claims (1)
- 【請求項1】 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からな
るチャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタの
製造方法において、 Si2H6およびSi3H6のいずれか1つと、GeH4、
Ge2H6およびGe3H8のいずれか1つとを混合した原
料気体を、550℃以下の反応温度で反応させることに
より、該チャネル領域に非晶質シリコンゲルマニウム膜
を形成する工程と、 該反応温度よりも高い温度で該非
晶質シリコンゲルマニウム膜を熱処理することにより、
多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する工程と、 を含む薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306792A JPH0661489A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306792A JPH0661489A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0661489A true JPH0661489A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16632992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21306792A Withdrawn JPH0661489A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0661489A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6479838B2 (en) | 2000-08-02 | 2002-11-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film transistor, thin film transistor array substrate, liquid crystal display device, and electroluminescent display device |
US6723621B1 (en) | 1997-06-30 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Abrupt delta-like doping in Si and SiGe films by UHV-CVD |
JP2004356602A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Jiaotong Univ | ガラス基板上に単結晶シリコン薄膜トランジスタを製造する方法 |
US6973233B1 (en) | 1999-10-07 | 2005-12-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Variable-wavelength optical output device |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP21306792A patent/JPH0661489A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7067855B2 (en) | 1997-06-30 | 2006-06-27 | International Business Machines Corporation | Semiconductor structure having an abrupt doping profile |
US7906413B2 (en) | 1997-06-30 | 2011-03-15 | International Business Machines Corporation | Abrupt “delta-like” doping in Si and SiGe films by UHV-CVD |
US6973233B1 (en) | 1999-10-07 | 2005-12-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Variable-wavelength optical output device |
US6479838B2 (en) | 2000-08-02 | 2002-11-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film transistor, thin film transistor array substrate, liquid crystal display device, and electroluminescent display device |
US6818485B2 (en) | 2000-08-02 | 2004-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film transistor, thin film transistor array substrate, liquid crystal display device, and electroluminescent display device |
KR100477473B1 (ko) * | 2000-08-02 | 2005-03-17 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 박막트랜지스터 및 그 제조방법, 박막트랜지스터어레이기판, 액정표시장치 및 일렉트로 루미네선스형표시장치 |
JP2004356602A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Jiaotong Univ | ガラス基板上に単結晶シリコン薄膜トランジスタを製造する方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |