JPH0274077A - Mis型トランジスタ - Google Patents
Mis型トランジスタInfo
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- JPH0274077A JPH0274077A JP22618888A JP22618888A JPH0274077A JP H0274077 A JPH0274077 A JP H0274077A JP 22618888 A JP22618888 A JP 22618888A JP 22618888 A JP22618888 A JP 22618888A JP H0274077 A JPH0274077 A JP H0274077A
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 19
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、M I S (metal−insula
Lor−semic。
Lor−semic。
nductor 5tructure)型トランジスタ
に関し、更に詳しくは、多結晶シリコン膜を用いて形成
した薄膜トランジスタであって、特に、液晶デイスプレ
ィ等のアクティブマトリックス回路の構成を可能にする
ものに係る。
に関し、更に詳しくは、多結晶シリコン膜を用いて形成
した薄膜トランジスタであって、特に、液晶デイスプレ
ィ等のアクティブマトリックス回路の構成を可能にする
ものに係る。
[発明の概要]
この発明は、絶縁基板上に形成した半導体層に形成した
MrS型トランジスタにおいて、チャネル領域に隣接す
る少なくともドレイン側の前記半導体層の不純物濃度を
5 X I O”c m−’〜5 X I O”cm−
”としたことにより、リーク電流を減少させ、液晶デイ
スプレィ等への回路構成を可能にしたものである。
MrS型トランジスタにおいて、チャネル領域に隣接す
る少なくともドレイン側の前記半導体層の不純物濃度を
5 X I O”c m−’〜5 X I O”cm−
”としたことにより、リーク電流を減少させ、液晶デイ
スプレィ等への回路構成を可能にしたものである。
[従来の技術]
従来、この種のMIS型トランジスタとしては、第4図
に示すように、絶縁基板1上に多結晶シリコン薄膜2が
形成され、この・多結晶シリコン薄膜2の両端には、該
薄膜2がかなり薄いため抵抗が高くなることを予測して
所定のn型不純物を4×10”am−3程度の高濃度に
ドープして抵抗の低いソース領域2a、 ドレイン領
域2bが形成されている。なお、トランジスタの動作時
において、多結晶シリコン薄膜2中のソース領域2aと
ドレイン領域2bとの間の部分は、チャネルが形成され
るチャネル領域2cとなっている。また、前記多結晶シ
リコン薄膜2上には、S10.から成るゲート絶縁層3
が形成され、このゲート絶!IX!j3上には不純物が
ドープされた多結晶シリコン(Dopos)から成るゲ
ート電極4が形成されている。さらに、前記多結晶シリ
コン薄膜2及びゲート電極4上には、SiOxから成る
絶縁層5が形成されている。この絶縁FJi5には、開
口5λ、5bが形成されていて、これらの開口5a、5
bを通じてソース領域2a及びドレイン領域2bのため
のアルミニウムから成る取り出し電極6.7が夫々形成
されている。
に示すように、絶縁基板1上に多結晶シリコン薄膜2が
形成され、この・多結晶シリコン薄膜2の両端には、該
薄膜2がかなり薄いため抵抗が高くなることを予測して
所定のn型不純物を4×10”am−3程度の高濃度に
ドープして抵抗の低いソース領域2a、 ドレイン領
域2bが形成されている。なお、トランジスタの動作時
において、多結晶シリコン薄膜2中のソース領域2aと
ドレイン領域2bとの間の部分は、チャネルが形成され
るチャネル領域2cとなっている。また、前記多結晶シ
リコン薄膜2上には、S10.から成るゲート絶縁層3
が形成され、このゲート絶!IX!j3上には不純物が
ドープされた多結晶シリコン(Dopos)から成るゲ
ート電極4が形成されている。さらに、前記多結晶シリ
コン薄膜2及びゲート電極4上には、SiOxから成る
絶縁層5が形成されている。この絶縁FJi5には、開
口5λ、5bが形成されていて、これらの開口5a、5
bを通じてソース領域2a及びドレイン領域2bのため
のアルミニウムから成る取り出し電極6.7が夫々形成
されている。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、このような従来のMIS型トランジスタ
、特に多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ(TP
T)では、第5図に示すように、ゲート電圧(Va)に
指数関数的に依存するり−ク電流(図中Aで矢示する)
が存在する。これまで、このようなリーク電流が流れる
原因が明白でなかったため、これを低減させる手段が何
ら講じられることがなかった。そのため、このような薄
膜トランジスタを用いた集積回路としては、回路構成上
ゲートに著しい逆バイアス(OFFの方向)がかからな
いものに限られていて、大面積に均一に形成できるとい
う薄膜トランジスタの特性を液晶デイスプレィ等のアク
ティブマトリックス回路の構成に応用するのが困難であ
った。
、特に多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ(TP
T)では、第5図に示すように、ゲート電圧(Va)に
指数関数的に依存するり−ク電流(図中Aで矢示する)
が存在する。これまで、このようなリーク電流が流れる
原因が明白でなかったため、これを低減させる手段が何
ら講じられることがなかった。そのため、このような薄
膜トランジスタを用いた集積回路としては、回路構成上
ゲートに著しい逆バイアス(OFFの方向)がかからな
いものに限られていて、大面積に均一に形成できるとい
う薄膜トランジスタの特性を液晶デイスプレィ等のアク
ティブマトリックス回路の構成に応用するのが困難であ
った。
なお、第6図は、液晶デイスプレィの1@素の回路図で
あり、同図中8は液晶を、9はfJMトランジスタ(駆
動トランジスタ)を、10は映像信号線を、11は駆動
信号線を示している。また、映像信号線lOには、第7
図のグラフに示すように映像信号Vsigが通り、一定
の周期で薄膜トランジスタを駆動信号■6によって開閉
することにより映像信号を0点に取り込み、液晶8に電
圧を印加する。この液晶8のレスポンスをある程度速く
しなくてはならないので、映像信号Vsigの振幅は、
一定の大きさが必要である。この時、トランジスタのリ
ークが最も問題となるのは、A点にVsig=5V、B
点にオフゲートバイアス=OV、C点に蓄積されている
信号=IOVの場合である(第8図A)。なお、これは
第8図已に示すものと等価であり、このため、リークの
問題は負ゲートバイアスを小さくすることだけでは解決
出来ないという課題がある。
あり、同図中8は液晶を、9はfJMトランジスタ(駆
動トランジスタ)を、10は映像信号線を、11は駆動
信号線を示している。また、映像信号線lOには、第7
図のグラフに示すように映像信号Vsigが通り、一定
の周期で薄膜トランジスタを駆動信号■6によって開閉
することにより映像信号を0点に取り込み、液晶8に電
圧を印加する。この液晶8のレスポンスをある程度速く
しなくてはならないので、映像信号Vsigの振幅は、
一定の大きさが必要である。この時、トランジスタのリ
ークが最も問題となるのは、A点にVsig=5V、B
点にオフゲートバイアス=OV、C点に蓄積されている
信号=IOVの場合である(第8図A)。なお、これは
第8図已に示すものと等価であり、このため、リークの
問題は負ゲートバイアスを小さくすることだけでは解決
出来ないという課題がある。
本発明は、このような従来の課題点に着目して創案され
たものであって、リーク電流が小さく、より自由な回路
構成を可能とするMIS型トランジスタを得んとするも
のである。
たものであって、リーク電流が小さく、より自由な回路
構成を可能とするMIS型トランジスタを得んとするも
のである。
の半導体層における不純物濃度を5X10”cm−’〜
5×10”cm−”として、ドーズmを減少させること
により、少なくともドレイン領域の半導体の縮退を防ぎ
、キャリアがトンネルすべきポテンシャルバリアの高さ
を高くして、トランジスタのリーク電流を減少させる。
5×10”cm−”として、ドーズmを減少させること
により、少なくともドレイン領域の半導体の縮退を防ぎ
、キャリアがトンネルすべきポテンシャルバリアの高さ
を高くして、トランジスタのリーク電流を減少させる。
また、少なくともドレイン領域の不純物濃度を下げ過ぎ
ると、抵抗となるため、−度5XIO”cm−’の下限
値であれば、このような抵抗化を防止出来る。
ると、抵抗となるため、−度5XIO”cm−’の下限
値であれば、このような抵抗化を防止出来る。
[課題を解決するための手段]
そこで、本発明は、絶縁基板上に形成した半導体層に形
成したMIS型トランジスタにおいて、チャネル領域に
隣接する少なくともドレイン側の前記半導体層の不純物
濃度を5XIO”cm−’〜5X10”cm″′とした
ことを、その解決手段としている。
成したMIS型トランジスタにおいて、チャネル領域に
隣接する少なくともドレイン側の前記半導体層の不純物
濃度を5XIO”cm−’〜5X10”cm″′とした
ことを、その解決手段としている。
[作用]
チャネル領域に隣接する少なくともドレイン側[実施例
コ 以下、本発明に係るMiS型半導体トランジスタの詳細
を図面に示す実施例に基づいて説明する。
コ 以下、本発明に係るMiS型半導体トランジスタの詳細
を図面に示す実施例に基づいて説明する。
なお、従来と同様の部分には同一の符号を付して説明す
る。
る。
第1図に示すように、絶縁基板1上に、半導体層として
の膜厚500人の多結晶シリコン薄膜2が形成されてい
る。この多結晶シリコン薄膜2の両端には不純物濃度が
5X10”am−’(ドーズ量2.5 X 10 ”a
m−”) 〜5 X l O”am″′(ド−ズ愈2.
S X I O目Cm″りとなるようにn型不純物例え
ばリン(P)をドープしてソース領域2a、 ドレイ
ン領域2bが形成されている。
の膜厚500人の多結晶シリコン薄膜2が形成されてい
る。この多結晶シリコン薄膜2の両端には不純物濃度が
5X10”am−’(ドーズ量2.5 X 10 ”a
m−”) 〜5 X l O”am″′(ド−ズ愈2.
S X I O目Cm″りとなるようにn型不純物例え
ばリン(P)をドープしてソース領域2a、 ドレイ
ン領域2bが形成されている。
また、ソース領域2ユとドレイン領域2bとの間の部分
は、チャネル領域2cが形成され、このチャネル領域2
cの上には、ゲート絶縁層3を介してゲート長5μmの
ゲート電極4が形成されている。このゲート電極4とド
レイン領域2bとの間隔0.5μm以下に設定されてい
る。
は、チャネル領域2cが形成され、このチャネル領域2
cの上には、ゲート絶縁層3を介してゲート長5μmの
ゲート電極4が形成されている。このゲート電極4とド
レイン領域2bとの間隔0.5μm以下に設定されてい
る。
さらに、多結晶シリコン薄膜2及びゲート電極4上には
、S + Otから成る絶縁層5が形成されている。こ
の絶縁層5には、開口5λ、5bが形成されていて、こ
れらの開口5a、5bを介してソース領域2a及びドレ
イン領域2bのためのアルミニウムから成る取り出し電
極6.7が夫々形成されている。
、S + Otから成る絶縁層5が形成されている。こ
の絶縁層5には、開口5λ、5bが形成されていて、こ
れらの開口5a、5bを介してソース領域2a及びドレ
イン領域2bのためのアルミニウムから成る取り出し電
極6.7が夫々形成されている。
上記したように、ソース領域2a、 ドレイン領域2
bの不純物濃度を5 X I O”cm−’〜5 X
10”cm−3と設定したことにより、リーク電流を減
少させることが可能となる。
bの不純物濃度を5 X I O”cm−’〜5 X
10”cm−3と設定したことにより、リーク電流を減
少させることが可能となる。
なお、リーク電流のゲート電圧(VG)依存性、VO(
ソース・ドレイン間電圧)依存性、温度特性等から、そ
の原因は、多結晶シリコン中のトラップを介したバンド
間のトンネル現象であるという知見が得られており、そ
のトンネル現象が起こる原因としては、(])多結晶シ
リコン中の多数のトラップの存在、(2)ドレイン近傍
の強電界、(3)ドレイン近傍のバンドギャップEgの
減少、か考えられている。本発明は、(3)に着目して
成されたものである。
ソース・ドレイン間電圧)依存性、温度特性等から、そ
の原因は、多結晶シリコン中のトラップを介したバンド
間のトンネル現象であるという知見が得られており、そ
のトンネル現象が起こる原因としては、(])多結晶シ
リコン中の多数のトラップの存在、(2)ドレイン近傍
の強電界、(3)ドレイン近傍のバンドギャップEgの
減少、か考えられている。本発明は、(3)に着目して
成されたものである。
現在、薄膜トランジスタ、超薄膜トランジスタの製造プ
ロセスにおいては、ソース領域及びドレイン領域に2X
lO”7cm”というドーズ量で不純物を打ち込んでい
る。このため、ソース領域。
ロセスにおいては、ソース領域及びドレイン領域に2X
lO”7cm”というドーズ量で不純物を打ち込んでい
る。このため、ソース領域。
ドレイン領域の濃度は、4XIO”7cm”程度という
高濃度になり、完全に縮退してバンドギャップEgはか
なり小さくなっていると考えられる。
高濃度になり、完全に縮退してバンドギャップEgはか
なり小さくなっていると考えられる。
ところが、多結晶シリコンのシート抵抗と注入ドーズ量
の関係を調べた結果、ドーズ量2X10”/am’は必
ずしも必要でなく、もっと少ないドーズmで十分である
ことが解った。そこで、ソース・ドレインの濃度をl
O”/ c m’程度に抑えることにより、第3図に示
すようなNarrowGap効果を防いで、本来のEg
を保つことが可能である。ここで、トンネル確率Tは、
ポテンシャルバリアの高さEg/2(トラップが禁制帯
の中心にあるとする)に対してT ccexp(−(E
g/2)””)の関係を有する依存性を有するものであ
り、リーク電流の減少が可能となる。
の関係を調べた結果、ドーズ量2X10”/am’は必
ずしも必要でなく、もっと少ないドーズmで十分である
ことが解った。そこで、ソース・ドレインの濃度をl
O”/ c m’程度に抑えることにより、第3図に示
すようなNarrowGap効果を防いで、本来のEg
を保つことが可能である。ここで、トンネル確率Tは、
ポテンシャルバリアの高さEg/2(トラップが禁制帯
の中心にあるとする)に対してT ccexp(−(E
g/2)””)の関係を有する依存性を有するものであ
り、リーク電流の減少が可能となる。
なお、Narrow Gap効果は、不純物濃度の増
加による不純物帯の形成、及び奇瑞ティリング効果によ
るものであり、以下に示すSlotboomの式が知ら
れている。
加による不純物帯の形成、及び奇瑞ティリング効果によ
るものであり、以下に示すSlotboomの式が知ら
れている。
△E = q V + (ξ+FP下で)ξ=11
No+N O なお、vl、No、Cは定数である。
No+N O なお、vl、No、Cは定数である。
そして、薄膜トランジスタのON抵抗は、20にΩ程度
であるので、チャネル幅(W)/チャネル長(L)〜1
とすると、シート抵抗は20にΩ/−以下にする必要が
ある。20にΩ/口とすると、多結晶シリコンの膜厚8
00人として不純物濃度的5 X 10 ”c m−”
以上が必要となる。また、不純物濃度を5 X 10
”c m−’より高くすると非縮退半導体が縮退半導体
となり適当でない。
であるので、チャネル幅(W)/チャネル長(L)〜1
とすると、シート抵抗は20にΩ/−以下にする必要が
ある。20にΩ/口とすると、多結晶シリコンの膜厚8
00人として不純物濃度的5 X 10 ”c m−”
以上が必要となる。また、不純物濃度を5 X 10
”c m−’より高くすると非縮退半導体が縮退半導体
となり適当でない。
次に、第2図は、本発明の他の実施例を示したものであ
る。この実施例においては、チャネル領域2cに隣接す
るソース領域2a、 ドレイン領域2bのチャネル領
域2c近傍を、不純物濃度5×10 ”am−”〜5
X 10 ”cm−’となしn−Fi2d、2eを形成
している。
る。この実施例においては、チャネル領域2cに隣接す
るソース領域2a、 ドレイン領域2bのチャネル領
域2c近傍を、不純物濃度5×10 ”am−”〜5
X 10 ”cm−’となしn−Fi2d、2eを形成
している。
以上、実施例について説明したが、この他に各種の設計
変更が可能であり、例えば上記実施例においては、ソー
ス領域の不純物濃度をも5×10”cm−’〜5 X
I O”am−’としたが、ドレイン領域のみにこの濃
度設定を行った構成としてもよい。
変更が可能であり、例えば上記実施例においては、ソー
ス領域の不純物濃度をも5×10”cm−’〜5 X
I O”am−’としたが、ドレイン領域のみにこの濃
度設定を行った構成としてもよい。
〔発明の効果]
以上の説明から明らかなように、本発明に係るMrS型
トランジスタにあっては、チャネル領域に隣接する少な
くともドレイン領域側の半導体層の濃度を5 X l
O”cm−’〜5 X I O”am−’としたことに
より、ドレイン領域の半導体の縮退を防ぎ、キャリアが
トンネルすべきポテンシャルバリアの高さを高くして、
トランジスタのリーク電流を減少させる効果がある。
トランジスタにあっては、チャネル領域に隣接する少な
くともドレイン領域側の半導体層の濃度を5 X l
O”cm−’〜5 X I O”am−’としたことに
より、ドレイン領域の半導体の縮退を防ぎ、キャリアが
トンネルすべきポテンシャルバリアの高さを高くして、
トランジスタのリーク電流を減少させる効果がある。
また、このため、自由な回路構成が可能となり、液晶デ
イスプレィ等の多結晶シリコン薄膜トランジスタの特徴
を生仕る[Cへの応用が可能となる効果がある。
イスプレィ等の多結晶シリコン薄膜トランジスタの特徴
を生仕る[Cへの応用が可能となる効果がある。
第1図は本発明に係るMIS型トランジスタの実施例を
示す断面図、第2図は同他の実施例を示す断面図、第3
図はNarrow Gap効果を示すエネルギー・ダ
イヤグラム1、第4図は従来例を示す断面図、第5図は
リーク電流を表すグラフ、第6図は液晶デイスプレィの
一画素を示す回路図、第7図は映像信号Vsigと時間
りとの関係を示すグラフ、第8図A及び第8図Bは電圧
の状聾を示す等価回路である。 1・・・絶縁基板、2・・・多結晶シリコン薄膜(半導
体層)、2b・・・ドレイン領域、2C・・・チャネル
領域。 火 施 例 第1図 ヱネルゼ−・ダイヤグラム 第3図 冥 施 例 第2図 促 泉 例 第4図 従 来 刈 第5図 回 路 図 第6図 ブフフ 第7図
示す断面図、第2図は同他の実施例を示す断面図、第3
図はNarrow Gap効果を示すエネルギー・ダ
イヤグラム1、第4図は従来例を示す断面図、第5図は
リーク電流を表すグラフ、第6図は液晶デイスプレィの
一画素を示す回路図、第7図は映像信号Vsigと時間
りとの関係を示すグラフ、第8図A及び第8図Bは電圧
の状聾を示す等価回路である。 1・・・絶縁基板、2・・・多結晶シリコン薄膜(半導
体層)、2b・・・ドレイン領域、2C・・・チャネル
領域。 火 施 例 第1図 ヱネルゼ−・ダイヤグラム 第3図 冥 施 例 第2図 促 泉 例 第4図 従 来 刈 第5図 回 路 図 第6図 ブフフ 第7図
Claims (1)
- (1)絶縁基板上に形成した半導体層に形成したMIS
型トランジスタにおいて、 チャネル領域に隣接する少なくともドレイン側の前記半
導体層の不純物濃度を5×10^1^8cm^−^3〜
5×10^1^8cm^−^3としたことを特徴とする
MIS型トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226188A JP3143102B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Mis型トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226188A JP3143102B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Mis型トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0274077A true JPH0274077A (ja) | 1990-03-14 |
JP3143102B2 JP3143102B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=16841265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226188A Expired - Lifetime JP3143102B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | Mis型トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3143102B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04188633A (ja) * | 1990-11-19 | 1992-07-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US8193533B2 (en) | 1997-02-24 | 2012-06-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device having thin film transistors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5458371B2 (ja) | 2009-03-25 | 2014-04-02 | Nltテクノロジー株式会社 | 薄膜トランジスタ、その製造方法、液晶表示パネル及び電子機器 |
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JPS6126264A (ja) * | 1984-07-16 | 1986-02-05 | Canon Inc | 半導体装置の製造方法 |
JPS62216272A (ja) * | 1987-02-20 | 1987-09-22 | Shunpei Yamazaki | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226188A patent/JP3143102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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