JPH0864829A - 半導体装置とこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
半導体装置とこれを用いた液晶表示装置Info
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- JPH0864829A JPH0864829A JP19938894A JP19938894A JPH0864829A JP H0864829 A JPH0864829 A JP H0864829A JP 19938894 A JP19938894 A JP 19938894A JP 19938894 A JP19938894 A JP 19938894A JP H0864829 A JPH0864829 A JP H0864829A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】絶縁基板1上にゲート電極2、ゲート絶縁層4
および半導体層5からなる半導体パターン、前記半導体
パターン領域で前記ゲート電極2と交差するよう形成さ
れたソース,ドレイン電極8を備えた半導体装置であっ
て、電極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極2
と、その上に端部が順テーパ加工された前記半導体パタ
ーンが形成されており、前記ゲート電極の順テーパ角θ
gが、前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍
以下(但し、90°未満であること)となるよう構成さ
れている半導体装置。 【効果】ゲート電極2への乗り越え部のゲート絶縁層4
の亀裂発生を抑制することができ、ゲート電極2とドレ
イン電極8との短絡を低減することでき、TFT−液晶
表示装置の製造歩留まりを向上することができる。
および半導体層5からなる半導体パターン、前記半導体
パターン領域で前記ゲート電極2と交差するよう形成さ
れたソース,ドレイン電極8を備えた半導体装置であっ
て、電極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極2
と、その上に端部が順テーパ加工された前記半導体パタ
ーンが形成されており、前記ゲート電極の順テーパ角θ
gが、前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍
以下(但し、90°未満であること)となるよう構成さ
れている半導体装置。 【効果】ゲート電極2への乗り越え部のゲート絶縁層4
の亀裂発生を抑制することができ、ゲート電極2とドレ
イン電極8との短絡を低減することでき、TFT−液晶
表示装置の製造歩留まりを向上することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタを含
む半導体装置とこれを用いたアクティブマトリクス方式
の液晶表示装置に関する。
む半導体装置とこれを用いたアクティブマトリクス方式
の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス方式の液晶表示装
置は、表示パネルにマトリクス状に配列された複数の画
素電極の各々に、対応して設けたスイッチング素子を有
するもので、単に、時分割方式を採用している単純マト
リクス方式に較べてコントラストがよく、特に、カラー
表示には欠かせない技術となっている。
置は、表示パネルにマトリクス状に配列された複数の画
素電極の各々に、対応して設けたスイッチング素子を有
するもので、単に、時分割方式を採用している単純マト
リクス方式に較べてコントラストがよく、特に、カラー
表示には欠かせない技術となっている。
【0003】アクティブマトリクス方式の液晶表示装置
を実現する上で解決すべき課題の一つとして、ガラス等
の透明基板上に薄膜トランジスタ(TFT),走査信号
線,映像信号線,画素電極を形成した基板の製造コスト
の低減がある。これに関しては、特開昭62−3265
1号公報にTFTの半導体層とゲート絶縁層とを、同一
パターンで同時に形成することで、ホトリソグラフィ工
数の低減を図ることが開示されている。
を実現する上で解決すべき課題の一つとして、ガラス等
の透明基板上に薄膜トランジスタ(TFT),走査信号
線,映像信号線,画素電極を形成した基板の製造コスト
の低減がある。これに関しては、特開昭62−3265
1号公報にTFTの半導体層とゲート絶縁層とを、同一
パターンで同時に形成することで、ホトリソグラフィ工
数の低減を図ることが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の方法で
は、TFTの半導体パターンのゲート電極への乗り越え
部分において、半導体パターンの端部が平坦な面に比べ
てエッチング速度が速いため、半導体パターンに亀裂が
生じ、半導体層とゲート電極間のリーク電流が大きくな
り、また、その上部に形成されたソース,ドレイン電極
とゲート電極との間で短絡(G/Dショート)し易いと
云う問題があった。
は、TFTの半導体パターンのゲート電極への乗り越え
部分において、半導体パターンの端部が平坦な面に比べ
てエッチング速度が速いため、半導体パターンに亀裂が
生じ、半導体層とゲート電極間のリーク電流が大きくな
り、また、その上部に形成されたソース,ドレイン電極
とゲート電極との間で短絡(G/Dショート)し易いと
云う問題があった。
【0005】本発明の目的は、上記課題を解決しする電
極構造の半導体装置とこれを用いた液晶表示装置を提供
することにある。
極構造の半導体装置とこれを用いた液晶表示装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は知儀のとおりである。
明の要旨は知儀のとおりである。
【0007】(1) 絶縁基板上にゲート電極、絶縁層
および半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パ
ターン領域で前記ゲート電極と交差するよう形成された
ソース,ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電
極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上
に端部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成
されており、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記
半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但
し、90°未満であること)となるよう構成されている
半導体装置にある。
および半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パ
ターン領域で前記ゲート電極と交差するよう形成された
ソース,ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電
極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上
に端部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成
されており、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記
半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但
し、90°未満であること)となるよう構成されている
半導体装置にある。
【0008】(2)前記ゲート電極がTa,ITO,M
oSi2,TaSi2,CrSi2,WSi2,TiN,T
aNから選ばれた材料で構成され、前記ゲート電極の順
テーパ角θgが、前記半導体パターン端部の順テーパ角
θsの2倍以下(但し、90°未満であること)となる
よう構成されている半導体装置にある。
oSi2,TaSi2,CrSi2,WSi2,TiN,T
aNから選ばれた材料で構成され、前記ゲート電極の順
テーパ角θgが、前記半導体パターン端部の順テーパ角
θsの2倍以下(但し、90°未満であること)となる
よう構成されている半導体装置にある。
【0009】(3) 前記ゲート電極がCr,Mo,
W,Al,Cu,Au,Niから選ばれた材料で構成さ
れ、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記半導体パ
ターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但し、90°
未満であること)となるよう構成されている半導体装置
にある。
W,Al,Cu,Au,Niから選ばれた材料で構成さ
れ、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記半導体パ
ターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但し、90°
未満であること)となるよう構成されている半導体装置
にある。
【0010】(4) 前記ゲート電極の順テーパ角θg
が前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの0.5〜
3倍(但し、90°未満であること)である半導体装置
にある。
が前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの0.5〜
3倍(但し、90°未満であること)である半導体装置
にある。
【0011】(5)前記ゲート電極の順テーパ角θgが
10°〜40°である半導体装置にある。
10°〜40°である半導体装置にある。
【0012】(6) 電極端部が順テーパ加工された前
記ゲート電極と、その上に端部が順テーパ加工された前
記半導体パターンが形成されており、前記ゲート電極の
下端部から上端部の後退距離(A)に対する膜厚(B)
の比(テーパ比:B/A)が、前記半導体パターン端部
のテーパ比(B'/A')の3倍以下となるよう構成され
ている半導体装置にある。
記ゲート電極と、その上に端部が順テーパ加工された前
記半導体パターンが形成されており、前記ゲート電極の
下端部から上端部の後退距離(A)に対する膜厚(B)
の比(テーパ比:B/A)が、前記半導体パターン端部
のテーパ比(B'/A')の3倍以下となるよう構成され
ている半導体装置にある。
【0013】(7) 前記ゲート電極のテーパ比(B/
A)が0.2〜0.8である半導体装置にある。
A)が0.2〜0.8である半導体装置にある。
【0014】(8) 一対の基板の一方の基板上に交差
して形成された複数の走査信号線と映像信号線との各交
差点付近に配置され、ゲート電極が走査信号線と、ドレ
イン電極が映像信号線と、ソース電極が画素電極とにそ
れぞれ接続された薄膜トランジスタを備えた液晶表示装
置において、電極端部が順テーパ加工された前記ゲート
電極と、その上に端部が順テーパ加工された半導体パタ
ーンが形成されており、前記ゲート電極の順テーパ角θ
gが、前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍
以下(但し、90°未満であること)となるよう構成さ
れ、もう一方の透明基板との間に液晶配向膜を介して挾
持された液晶層を有する液晶表示装置にある。
して形成された複数の走査信号線と映像信号線との各交
差点付近に配置され、ゲート電極が走査信号線と、ドレ
イン電極が映像信号線と、ソース電極が画素電極とにそ
れぞれ接続された薄膜トランジスタを備えた液晶表示装
置において、電極端部が順テーパ加工された前記ゲート
電極と、その上に端部が順テーパ加工された半導体パタ
ーンが形成されており、前記ゲート電極の順テーパ角θ
gが、前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍
以下(但し、90°未満であること)となるよう構成さ
れ、もう一方の透明基板との間に液晶配向膜を介して挾
持された液晶層を有する液晶表示装置にある。
【0015】(9) 電極端部が順テーパ加工された前
記ゲート電極と、その上に端部が順テーパ加工された半
導体パターンが形成されており、前記ゲート電極の下端
部から上端部の後退距離(A)に対する膜厚(B)の比
(テーパ比:B/A)が、前記半導体パターン端部のテ
ーパ比(B'/A')の3倍以下となるよう構成され、も
う一方の透明基板との間に液晶配向膜を介して挾持され
た液晶層を有する液晶表示装置にある。
記ゲート電極と、その上に端部が順テーパ加工された半
導体パターンが形成されており、前記ゲート電極の下端
部から上端部の後退距離(A)に対する膜厚(B)の比
(テーパ比:B/A)が、前記半導体パターン端部のテ
ーパ比(B'/A')の3倍以下となるよう構成され、も
う一方の透明基板との間に液晶配向膜を介して挾持され
た液晶層を有する液晶表示装置にある。
【0016】上記により、順テーパ加工された半導体パ
ターンの端部に生ずる亀裂の長さを絶縁層の斜面長さの
1/2以下にすることができる。これによって前記G/
Dショートを抑制することができる。
ターンの端部に生ずる亀裂の長さを絶縁層の斜面長さの
1/2以下にすることができる。これによって前記G/
Dショートを抑制することができる。
【0017】また、前記半導体パターンは、液晶表示素
子の走査信号線と映像信号線の各交差点付近に配置さ
れ、ゲート電極が走査信号線に、ドレイン電極が映像信
号線に、ソース電極が画素電極にそれぞれ同層に接続形
成されたTFTをアクティブ素子とするマトリクス方式
の液晶表示装置を提供することができる。
子の走査信号線と映像信号線の各交差点付近に配置さ
れ、ゲート電極が走査信号線に、ドレイン電極が映像信
号線に、ソース電極が画素電極にそれぞれ同層に接続形
成されたTFTをアクティブ素子とするマトリクス方式
の液晶表示装置を提供することができる。
【0018】本発明は、ゲート電極が半導体パターンの
下部に形成される逆スタガ構造TFTに有効であるが、
ソース,ドレイン電極が半導体パターンの下に形成され
る正スタガTFT(トップゲート構造)にも同様に有効
である。
下部に形成される逆スタガ構造TFTに有効であるが、
ソース,ドレイン電極が半導体パターンの下に形成され
る正スタガTFT(トップゲート構造)にも同様に有効
である。
【0019】本発明の半導体パターンは、絶縁層または
半導体層のみでもよく、該半導体パターンと配線とが交
差するように構成する。また、通常の電子装置の配線基
板上にも同様に形成できる。
半導体層のみでもよく、該半導体パターンと配線とが交
差するように構成する。また、通常の電子装置の配線基
板上にも同様に形成できる。
【0020】
【作用】半導体層とゲート絶縁層とを有する半導体パタ
ーン上で、ソース,ドレイン電極がゲート電極を乗り越
える構造のTFTにおいて、電極端部の順テーパ角を半
導体パターンの端部の順テーパ角の3倍以下、好ましく
は0.5〜3倍に制御する。これにより、電極端部に発
生する亀裂を小さくすることが可能となり、前記G/D
ショートを防止することができるので高信頼性の半導体
装置が得られる。
ーン上で、ソース,ドレイン電極がゲート電極を乗り越
える構造のTFTにおいて、電極端部の順テーパ角を半
導体パターンの端部の順テーパ角の3倍以下、好ましく
は0.5〜3倍に制御する。これにより、電極端部に発
生する亀裂を小さくすることが可能となり、前記G/D
ショートを防止することができるので高信頼性の半導体
装置が得られる。
【0021】半導体パターンを等方的なドライエッチン
グ法で形成すると、通常は半導体パターンの端部には、
ある程度の順テーパ角を有するものが形成される。しか
し、ゲート電極を乗り越える部分では、平坦部よりも速
くエッチングが進行し、順テーパ端部に亀裂が発生す
る。
グ法で形成すると、通常は半導体パターンの端部には、
ある程度の順テーパ角を有するものが形成される。しか
し、ゲート電極を乗り越える部分では、平坦部よりも速
くエッチングが進行し、順テーパ端部に亀裂が発生す
る。
【0022】ゲート電極端部の順テーパ角を半導体パタ
ーンの端部の順テーパ角の3倍以下になるよう制御する
と、その上の絶縁層および半導体層のステップカバレー
ジが向上し、半導体パターンの端部斜面に発生する亀裂
の長さを短く抑えることができ、絶縁層の絶縁不良によ
る半導体層からのリーク電流、ゲート電極とソース,ド
レイン電極との短絡等を抑制できる。
ーンの端部の順テーパ角の3倍以下になるよう制御する
と、その上の絶縁層および半導体層のステップカバレー
ジが向上し、半導体パターンの端部斜面に発生する亀裂
の長さを短く抑えることができ、絶縁層の絶縁不良によ
る半導体層からのリーク電流、ゲート電極とソース,ド
レイン電極との短絡等を抑制できる。
【0023】半導体パターンの端部の順テーパ角が30
°よりも大きい場合には、さほどゲート電極端部の順テ
ーパ角を小さくする必要はない。上記順テーパ角が20
°程度の場合には、テーパ部の絶縁膜が厚くなるためエ
ッチングによる亀裂も入りにくくなり、ゲート電極の順
テーパ角も60°以下にすればよい。
°よりも大きい場合には、さほどゲート電極端部の順テ
ーパ角を小さくする必要はない。上記順テーパ角が20
°程度の場合には、テーパ部の絶縁膜が厚くなるためエ
ッチングによる亀裂も入りにくくなり、ゲート電極の順
テーパ角も60°以下にすればよい。
【0024】また、上記順テーパ角が10°以下と小さ
い場合には、ゲート電極端部の順テーパ角はこれの3
倍、即ち、30°以下とすることで、半導体パターンの
絶縁層のテーパ斜面に生ずる亀裂の長さを短くすること
ができ、G/Dショートを抑制することができる。
い場合には、ゲート電極端部の順テーパ角はこれの3
倍、即ち、30°以下とすることで、半導体パターンの
絶縁層のテーパ斜面に生ずる亀裂の長さを短くすること
ができ、G/Dショートを抑制することができる。
【0025】なお、ゲート電極の順テーパ角が小さいほ
ど、半導体パターンの絶縁層の順テーパ斜面に生ずる亀
裂の長さを小さくでき、リーク電流低減効果および短絡
防止効果が大きい。しかし、順テーパ角が必要以上に小
さい場合、電極としての断面積が減少して走査信号線と
しての抵抗が増大する。従って、半導体パターン端部の
順テーパ角の3倍程度がよい。
ど、半導体パターンの絶縁層の順テーパ斜面に生ずる亀
裂の長さを小さくでき、リーク電流低減効果および短絡
防止効果が大きい。しかし、順テーパ角が必要以上に小
さい場合、電極としての断面積が減少して走査信号線と
しての抵抗が増大する。従って、半導体パターン端部の
順テーパ角の3倍程度がよい。
【0026】上記半導体パターンの絶縁層の順テーパ斜
面に、パターン加工時のエッチングによる亀裂を完全に
防止する必要はなく、テーパ斜面の長さの1/2以下で
あれば、前記リーク電流やドレイン,ゲート間の短絡発
生の確率は小さく、電気的に安定したトランジスタ特性
を示す。さらに、上記の長さが1/3以下の亀裂であれ
ば、安定性をより向上することができる。
面に、パターン加工時のエッチングによる亀裂を完全に
防止する必要はなく、テーパ斜面の長さの1/2以下で
あれば、前記リーク電流やドレイン,ゲート間の短絡発
生の確率は小さく、電気的に安定したトランジスタ特性
を示す。さらに、上記の長さが1/3以下の亀裂であれ
ば、安定性をより向上することができる。
【0027】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0028】〔実施例1〕図1にガラス基板上に形成し
た薄膜トランジスタ(TFT)の斜視図を示す。基板1
上にスパッタリング法で膜厚100nmのクロム膜を形
成する。これをホトエッチングで走査信号線とゲート電
極2とに加工する。次に、ウエットエッチング法を用
い、ゲート電極の端部を順テーパ角θgの順テーパ加工
する。
た薄膜トランジスタ(TFT)の斜視図を示す。基板1
上にスパッタリング法で膜厚100nmのクロム膜を形
成する。これをホトエッチングで走査信号線とゲート電
極2とに加工する。次に、ウエットエッチング法を用
い、ゲート電極の端部を順テーパ角θgの順テーパ加工
する。
【0029】ゲート絶縁層4、半導体層5およびコンタ
クト層6として、それぞれシリコンナイトライド膜、ノ
ンドープアモルファスシリコン膜およびホスフィンドー
プアモルファスシリコン膜を、プラズマケミカルベーパ
デポジション(プラズマCVD)法で連続形成する。次
に、これらの積層膜をパターン加工する。加工は、マス
ク枚数と加工工程数の低減のため、同一マスクでドライ
エッチング法により一括加工する。ドライエッチング法
は、エッチング特性が等方性であるため、表面ではサイ
ドエッチが進行して、図1に示すような角度θsの順テ
ーパ状態に形成される。
クト層6として、それぞれシリコンナイトライド膜、ノ
ンドープアモルファスシリコン膜およびホスフィンドー
プアモルファスシリコン膜を、プラズマケミカルベーパ
デポジション(プラズマCVD)法で連続形成する。次
に、これらの積層膜をパターン加工する。加工は、マス
ク枚数と加工工程数の低減のため、同一マスクでドライ
エッチング法により一括加工する。ドライエッチング法
は、エッチング特性が等方性であるため、表面ではサイ
ドエッチが進行して、図1に示すような角度θsの順テ
ーパ状態に形成される。
【0030】映像信号線、画素電極、ソース、ドレイン
電極としては、インジウムスズオキサイド(ITO)を
膜厚300nm程度にスパッタリング法で形成し、ホト
レジストを用いてウエットエッチング法でパターン加工
する。同じホトレジストを用い、コンタクト層6をドラ
イエッチングし、チャネル領域を形成する。最後にパッ
シベーション層としてプラズマCVD法でシリコンナイ
トライド膜を形成する。
電極としては、インジウムスズオキサイド(ITO)を
膜厚300nm程度にスパッタリング法で形成し、ホト
レジストを用いてウエットエッチング法でパターン加工
する。同じホトレジストを用い、コンタクト層6をドラ
イエッチングし、チャネル領域を形成する。最後にパッ
シベーション層としてプラズマCVD法でシリコンナイ
トライド膜を形成する。
【0031】図2は、ゲート絶縁層4の順テーパ角θs
を約10°(テーパ比=0.18)と一定にした場合
に、ゲート電極2であるクロム膜端部の順テーパ角θg
を変えた場合の、半導体パターンのゲート電極2の乗り
越え部の状況を示す平面図である。
を約10°(テーパ比=0.18)と一定にした場合
に、ゲート電極2であるクロム膜端部の順テーパ角θg
を変えた場合の、半導体パターンのゲート電極2の乗り
越え部の状況を示す平面図である。
【0032】ゲート電極2の順テーパ角θgが6°〜1
0°(テーパ比が0.1〜0.18)の場合、乗り越え部
のシリコンナイトライド膜には亀裂は認められない。こ
のことからθgが10°以下の低角度の場合には亀裂は
発生しない。
0°(テーパ比が0.1〜0.18)の場合、乗り越え部
のシリコンナイトライド膜には亀裂は認められない。こ
のことからθgが10°以下の低角度の場合には亀裂は
発生しない。
【0033】上記θgがθsの約3倍である23°〜2
5°(テーパ比が0.47〜0.7)の場合は、順テーパ
斜面の長さの約1/4に相当する亀裂(C)が生ずる
が、この程度の亀裂がゲート絶縁層4の順テーパ斜面に
存在しても、TFTの電気特性には全く影響がなかっ
た。
5°(テーパ比が0.47〜0.7)の場合は、順テーパ
斜面の長さの約1/4に相当する亀裂(C)が生ずる
が、この程度の亀裂がゲート絶縁層4の順テーパ斜面に
存在しても、TFTの電気特性には全く影響がなかっ
た。
【0034】しかし、上記θgがθsの4倍以上の70
°〜80°(テーパ比が2.7〜5.6)になると、順テ
ーパ斜面の長さの約1/2よりもおおきな亀裂(C)が
発生する。こうした場合のTFTの斜視図を図3に示
す。ゲート電極2と半導体層5とのリーク電流が大きく
なり、亀裂(C)が大きいものではゲート電極2とドレ
イン電極8との短絡が頻発するようになる。
°〜80°(テーパ比が2.7〜5.6)になると、順テ
ーパ斜面の長さの約1/2よりもおおきな亀裂(C)が
発生する。こうした場合のTFTの斜視図を図3に示
す。ゲート電極2と半導体層5とのリーク電流が大きく
なり、亀裂(C)が大きいものではゲート電極2とドレ
イン電極8との短絡が頻発するようになる。
【0035】なお、θsはSF6ガスを用いるドライエ
ッチング法により形成することで約10°〜30°に形
成できる。
ッチング法により形成することで約10°〜30°に形
成できる。
【0036】また、ゲート電極2であるクロム膜のエッ
チャントの組成を変えることによりθgを制御すること
ができる。このエッチャントは、硝酸,硝酸第2セリウ
ムアンモン,過塩素酸および水からなる混合液からな
る。このうち硝酸第2セリウムアンモンの濃度は、主に
縦方向のエッチング速度を決定する。また、硝酸はクロ
ム膜とレジストとの密着界面に浸入し、そこに硝酸第2
セリウムアンモンが入り込むことで横方向のエッチング
が進む。この縦と横のエッチング速度の比がゲート電極
2としてのクロム膜の端部の順テーパ角θgを決める大
きな要因となる。
チャントの組成を変えることによりθgを制御すること
ができる。このエッチャントは、硝酸,硝酸第2セリウ
ムアンモン,過塩素酸および水からなる混合液からな
る。このうち硝酸第2セリウムアンモンの濃度は、主に
縦方向のエッチング速度を決定する。また、硝酸はクロ
ム膜とレジストとの密着界面に浸入し、そこに硝酸第2
セリウムアンモンが入り込むことで横方向のエッチング
が進む。この縦と横のエッチング速度の比がゲート電極
2としてのクロム膜の端部の順テーパ角θgを決める大
きな要因となる。
【0037】図4には、ゲート絶縁層4の順テーパ角θ
sが10°とした場合、ゲート電極2の順テーパ角θg
を3倍以下に形成するための硝酸と硝酸第2セリウムア
ンモンの比率を示した。
sが10°とした場合、ゲート電極2の順テーパ角θg
を3倍以下に形成するための硝酸と硝酸第2セリウムア
ンモンの比率を示した。
【0038】硝酸第2セリウムアンモンが20%で、硝
酸濃度が9mol/lの場合は、θgは6°〜10°に
なり、8mol/lでは順テーパ加工はできなくなる。
酸濃度が9mol/lの場合は、θgは6°〜10°に
なり、8mol/lでは順テーパ加工はできなくなる。
【0039】これに対し、硝酸第2セリウムアンモンが
15%の場合は、縦方向のエッチング速度が20%の場
合に比較して小さくなるために、相対的に横方向の浸入
速度が速くなり、θgが小さくなる。即ち、硝酸濃度9
mol/lでは2°〜3°に対して8mol/lでは7
°が得られる。
15%の場合は、縦方向のエッチング速度が20%の場
合に比較して小さくなるために、相対的に横方向の浸入
速度が速くなり、θgが小さくなる。即ち、硝酸濃度9
mol/lでは2°〜3°に対して8mol/lでは7
°が得られる。
【0040】また、θgの違いはエッチャント組成の他
に、クロム膜とエッチングレジストとの密着性にも起因
する。密着性を決定する因子の1つとしてクロム膜表面
の粗さ(RMS)がある。
に、クロム膜とエッチングレジストとの密着性にも起因
する。密着性を決定する因子の1つとしてクロム膜表面
の粗さ(RMS)がある。
【0041】図4中にクロム膜の表面粗さ(RMS)と
θgとの関係を示す。RMSが1.07と小さい(表面
凹凸が小さい)膜では、θgは10°(但し、硝酸濃
度:9mol/l)である。これに対して、同じ組成の
エッチャントでもRMSが1.20(表面凹凸が大き
い)の膜では20°、RMSが1.43(表面凹凸が更
に大きい)の膜では25°となる。従って、ゲート電極
2の順テーパエッチングには膜の表面粗さ(RMS)も
重要な因子となる。
θgとの関係を示す。RMSが1.07と小さい(表面
凹凸が小さい)膜では、θgは10°(但し、硝酸濃
度:9mol/l)である。これに対して、同じ組成の
エッチャントでもRMSが1.20(表面凹凸が大き
い)の膜では20°、RMSが1.43(表面凹凸が更
に大きい)の膜では25°となる。従って、ゲート電極
2の順テーパエッチングには膜の表面粗さ(RMS)も
重要な因子となる。
【0042】順テーパ加工されたパターン端部の形状
は、図5(a)に示すように、順テーパ斜面が直線で近
似できるものと、(b)または(c)で示すように、近
似しにくいものとがある。(a)は、テーパ角で容易に
定義できるが、(b)または(c)の場合には単純にテ
ーパ角で定義できない。このような場合は、テーパ部の
幅、即ち、下端部からの上端部の後退距離(底辺:A)
と、膜厚(B)との比、テーパ比(B/A)で順テーパ
を定義する。従って、図(b),(c)のテーパ比(B
/A)は共に0.62となる。
は、図5(a)に示すように、順テーパ斜面が直線で近
似できるものと、(b)または(c)で示すように、近
似しにくいものとがある。(a)は、テーパ角で容易に
定義できるが、(b)または(c)の場合には単純にテ
ーパ角で定義できない。このような場合は、テーパ部の
幅、即ち、下端部からの上端部の後退距離(底辺:A)
と、膜厚(B)との比、テーパ比(B/A)で順テーパ
を定義する。従って、図(b),(c)のテーパ比(B
/A)は共に0.62となる。
【0043】図6は、ゲート電極2の順テーパ角θgと
G/D耐圧との関係を示すグラフである。その時のゲー
ト電極2への乗り越え部におけるゲート絶縁層4の亀裂
(C)の切れ込み深さを各測定点に示した。
G/D耐圧との関係を示すグラフである。その時のゲー
ト電極2への乗り越え部におけるゲート絶縁層4の亀裂
(C)の切れ込み深さを各測定点に示した。
【0044】ゲート絶縁層4であるSiN膜の順テーパ
角θsを10°とした時、θgが10°ではG/D耐圧
も400Vと高い値を示す。亀裂(C)の切れ込み深さ
はゼロであった。しかし、θgが30°では、長さ約1
μmの亀裂(C)が生ずるが、G/D耐圧はほとんど影
響を与えない。しかし、θgが30°を超えるとG/D
耐圧もそれに伴って急激に低下する。これは、ゲート絶
縁層の亀裂(C)の切れ込み長さが、順テーパ斜面の長
さの1/2を超える長さになったことに起因している。
角θsを10°とした時、θgが10°ではG/D耐圧
も400Vと高い値を示す。亀裂(C)の切れ込み深さ
はゼロであった。しかし、θgが30°では、長さ約1
μmの亀裂(C)が生ずるが、G/D耐圧はほとんど影
響を与えない。しかし、θgが30°を超えるとG/D
耐圧もそれに伴って急激に低下する。これは、ゲート絶
縁層の亀裂(C)の切れ込み長さが、順テーパ斜面の長
さの1/2を超える長さになったことに起因している。
【0045】また、ゲート電極2の端部を順テーパに加
工したことによる上記以外の効果としては、図7に示す
ように、ドレイン電極8にポリITO膜のような膜のス
テップカバレージが悪い材料を用いた場合、エッチング
による亀裂がドレイン電極8に入り、電極8が断線する
場合がある(以下、D断と云う)。このD断は、ゲート
電極2のテーパ角10°〜40°(またはテーパ比を
0.2〜0.8)に設定することで抑制することができ
る。
工したことによる上記以外の効果としては、図7に示す
ように、ドレイン電極8にポリITO膜のような膜のス
テップカバレージが悪い材料を用いた場合、エッチング
による亀裂がドレイン電極8に入り、電極8が断線する
場合がある(以下、D断と云う)。このD断は、ゲート
電極2のテーパ角10°〜40°(またはテーパ比を
0.2〜0.8)に設定することで抑制することができ
る。
【0046】ゲート電極2のクロム膜エッチャントに、
硝酸第2セリウムアンモン1重量部に対し、硝酸4〜7
重量部の比率で配合したものを用い、θgを30°以下
にすることができる。特に、硝酸5重量部の場合にはθ
gは約10°のものが得られる。しかし、硝酸4重量部
未満では所定のテーパ角の形成がむずかしく、θsに対
して大きくなり過ぎ、ゲート絶縁層4に亀裂が入ってし
まう。また、7重量部を超えるとクロム膜とホトレジス
トの密着状態によっては、θgが小さくなり過ぎ、ゲー
ト電極2のパターン加工精度が低下する。
硝酸第2セリウムアンモン1重量部に対し、硝酸4〜7
重量部の比率で配合したものを用い、θgを30°以下
にすることができる。特に、硝酸5重量部の場合にはθ
gは約10°のものが得られる。しかし、硝酸4重量部
未満では所定のテーパ角の形成がむずかしく、θsに対
して大きくなり過ぎ、ゲート絶縁層4に亀裂が入ってし
まう。また、7重量部を超えるとクロム膜とホトレジス
トの密着状態によっては、θgが小さくなり過ぎ、ゲー
ト電極2のパターン加工精度が低下する。
【0047】〔実施例2〕ゲート電極2の材料として、
比抵抗の大きい導電材料(Ta,ITO,MoSi2,
TaSi2,CrSi2,WSi2,TiN,TaN)を
用いた場合、ゲート遅延を少なくするには、膜厚を厚く
して抵抗値を小さくする必要がある。しかし、膜厚が厚
くなればゲート電極2の端部段差が大きくなり、ゲート
絶縁層4がゲート電極2上への乗り越え部で亀裂が発生
し易くなる。
比抵抗の大きい導電材料(Ta,ITO,MoSi2,
TaSi2,CrSi2,WSi2,TiN,TaN)を
用いた場合、ゲート遅延を少なくするには、膜厚を厚く
して抵抗値を小さくする必要がある。しかし、膜厚が厚
くなればゲート電極2の端部段差が大きくなり、ゲート
絶縁層4がゲート電極2上への乗り越え部で亀裂が発生
し易くなる。
【0048】ゲート電極2に膜厚100nmのクロム膜
を用いた場合と同程度の抵抗値とするには、例えば、T
aでは105nm、ポリITOでは1160nm、Cr
Si2,MoSi2,TaSi2,WSi2またはTiSi
2等のシリサイドでは190〜775nm、TiN,T
aNにおいては500nm程度の膜厚に形成することが
必要となる。
を用いた場合と同程度の抵抗値とするには、例えば、T
aでは105nm、ポリITOでは1160nm、Cr
Si2,MoSi2,TaSi2,WSi2またはTiSi
2等のシリサイドでは190〜775nm、TiN,T
aNにおいては500nm程度の膜厚に形成することが
必要となる。
【0049】上記材料からなるゲート電極2の段差が大
きい分は、ゲート絶縁層4のθs(またはテーパ比)に
対するゲート電極2のθg(またはテーパ比)を、2倍
以下とすることによって、亀裂(C)の発生を抑制し、
G/Dショートを抑制することができた。
きい分は、ゲート絶縁層4のθs(またはテーパ比)に
対するゲート電極2のθg(またはテーパ比)を、2倍
以下とすることによって、亀裂(C)の発生を抑制し、
G/Dショートを抑制することができた。
【0050】他方、ゲート電極2の材料として、低抵抗
材料、例えば、Al,Cu,Au,Ni,MoまたはW
を用いた場合には、電極膜厚を薄くする。Alは20n
m,Cuは13nm,Niは53nm,Moは44n
m,Wでは43nmにすることが可能である。この場合
は、ゲート絶縁層4のθs(またはテーパ比)に対する
ゲート電極2のθg(またはテーパ比)を3倍以下に設
定することで亀裂発生を抑制し、G/Dショートを抑制
することができた。
材料、例えば、Al,Cu,Au,Ni,MoまたはW
を用いた場合には、電極膜厚を薄くする。Alは20n
m,Cuは13nm,Niは53nm,Moは44n
m,Wでは43nmにすることが可能である。この場合
は、ゲート絶縁層4のθs(またはテーパ比)に対する
ゲート電極2のθg(またはテーパ比)を3倍以下に設
定することで亀裂発生を抑制し、G/Dショートを抑制
することができた。
【0051】〔実施例3〕ゲート絶縁層4として低誘電
率のSiO2、または、SiO2とSiNの2層膜を用い
る場合、SiN単層からなる絶縁層の場合と同じ容量に
するためには、誘電率に見合った分だけ、膜厚を逆に薄
く設定する必要がある。
率のSiO2、または、SiO2とSiNの2層膜を用い
る場合、SiN単層からなる絶縁層の場合と同じ容量に
するためには、誘電率に見合った分だけ、膜厚を逆に薄
く設定する必要がある。
【0052】誘電率が2.0のSiN膜の膜厚350n
mのものと同じ容量を得るには、SiO2では200n
m程度に設定する必要がある。この場合、ゲート電極2
を乗り越える部分でSiO2ゲート絶縁層4に亀裂
(C)が生じ易く、電気的欠陥の発生率が高くなる。
mのものと同じ容量を得るには、SiO2では200n
m程度に設定する必要がある。この場合、ゲート電極2
を乗り越える部分でSiO2ゲート絶縁層4に亀裂
(C)が生じ易く、電気的欠陥の発生率が高くなる。
【0053】ゲート絶縁層4のθsを10°(またはテ
ーパ比:0.17)に対するゲート電極2のθgを10
°(またはテーパ比:0.17)と、実質同じに設定す
ることにより亀裂発生が抑制でき、G/Dショートの発
生を抑えることができた。
ーパ比:0.17)に対するゲート電極2のθgを10
°(またはテーパ比:0.17)と、実質同じに設定す
ることにより亀裂発生が抑制でき、G/Dショートの発
生を抑えることができた。
【0054】〔実施例4〕図8に、本発明のTFTを用
いた液晶表示装置の模式断面図を示す。前記実施例で示
すような本発明のTFTを形成した液晶基板10と、そ
の対向基板9とを作製し、上記両基板10,9の対向面
に配向膜11を設け、その間に液晶12を封入すること
によってTFT駆動方式の液晶表示装置を得た。該液晶
表示装置は、半導体パターンおよびドレイン電極8のゲ
ート電極2上への乗り越え部におけるG/Dショートや
リーク電流、並びにITOドレイン断線を防止すること
ができ、信頼性の優れた液晶表示装置(TFT−LC
D)を、歩留まりよく製造することができる。
いた液晶表示装置の模式断面図を示す。前記実施例で示
すような本発明のTFTを形成した液晶基板10と、そ
の対向基板9とを作製し、上記両基板10,9の対向面
に配向膜11を設け、その間に液晶12を封入すること
によってTFT駆動方式の液晶表示装置を得た。該液晶
表示装置は、半導体パターンおよびドレイン電極8のゲ
ート電極2上への乗り越え部におけるG/Dショートや
リーク電流、並びにITOドレイン断線を防止すること
ができ、信頼性の優れた液晶表示装置(TFT−LC
D)を、歩留まりよく製造することができる。
【0055】
【発明の効果】本発明により、TFT半導体パターンに
おけるゲート絶縁層の亀裂発生を抑制することができる
ので、ゲート電極とドレイン電極とのG/Dショートや
リーク電流、並びにITOドレイン断線等を大幅に低減
でき、TFT−LCDの製造歩留まりを向上することが
できる。
おけるゲート絶縁層の亀裂発生を抑制することができる
ので、ゲート電極とドレイン電極とのG/Dショートや
リーク電流、並びにITOドレイン断線等を大幅に低減
でき、TFT−LCDの製造歩留まりを向上することが
できる。
【図1】本発明の薄膜トランジスタの模式斜視図であ
る。
る。
【図2】本発明の薄膜トランジスタの平面図である。
【図3】従来の薄膜トランジスタ部の模式斜視図であ
る。
る。
【図4】エッチャントにおける硝酸濃度および硝酸第2
セリウムアンモン濃度とゲート電極の順テーパ角θgと
の関係を示すグラフ図である。
セリウムアンモン濃度とゲート電極の順テーパ角θgと
の関係を示すグラフ図である。
【図5】配線パターン端部の順テーパの形状の模式断面
図である。
図である。
【図6】ゲート電極の順テーパ角θgとゲート/ドレイ
ン間耐圧との関係を示すグラフである。
ン間耐圧との関係を示すグラフである。
【図7】ゲート電極乗り越え部の平面図である。
【図8】本発明の液晶表示装置の模式断面図である。
1…基板、2…ゲート電極、θg…ゲート電極の順テー
パ角、4…ゲート絶縁層、θs…ゲート絶縁層の順テー
パ角、5…半導体層、6…コンタクト層、8…ドレイン
電極、9…対向基板、10…液晶基板、11…配向膜、
12…液晶。
パ角、4…ゲート絶縁層、θs…ゲート絶縁層の順テー
パ角、5…半導体層、6…コンタクト層、8…ドレイン
電極、9…対向基板、10…液晶基板、11…配向膜、
12…液晶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯村 哲郎 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (9)
- 【請求項1】 絶縁基板上にゲート電極、絶縁層および
半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パターン
領域で前記ゲート電極と交差するよう形成されたソー
ス,ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電極端
部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上に端
部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成され
ており、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記半導
体パターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但し、9
0°未満であること)となるよう構成されていることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 絶縁基板上にゲート電極、絶縁層および
半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パターン
領域で前記ゲート電極と交差するよう形成されたソー
ス,ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電極端
部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上に端
部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成され
ており、前記ゲート電極がTa,ITO,MoSi2,
TaSi2,CrSi2,WSi2,TiN,TaNから
選ばれた材料で構成され、前記ゲート電極の順テーパ角
θgが、前記半導体パターン端部の順テーパ角θsの3
倍以下(但し、90°未満であること)となるよう構成
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 絶縁基板上にゲート電極、絶縁層および
半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パターン
領域で前記ゲート電極と交差するよう形成されたソー
ス,ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電極端
部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上に端
部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成され
ており、前記ゲート電極がCr,Mo,W,Al,C
u,Au,Niから選ばれた材料で構成され、前記ゲー
ト電極の順テーパ角θgが、前記半導体パターン端部の
順テーパ角θsの3倍以下(但し、90°未満であるこ
と)となるよう構成されていることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項4】 前記ゲート電極の順テーパ角θgが前記
半導体パターン端部の順テーパ角θsの0.5〜3倍
(但し、90°未満であること)である請求項1,2ま
たは3に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記ゲート電極の順テーパ角θgが10
°〜40°である請求項1,2または3に記載の半導体
装置。 - 【請求項6】 絶縁基板上にゲート電極、絶縁層および
半導体層からなる半導体パターン、前記半導体パターン
領域で前記ゲート電極と交差するよう形成されたソー
ス、ドレイン電極を備えた半導体装置であって、電極端
部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その上に端
部が順テーパ加工された前記半導体パターンが形成され
ており、前記ゲート電極の下端部から上端部の後退距離
(A)に対する膜厚(B)の比(テーパ比:B/A)
が、前記半導体パターン端部のテーパ比(B'/A')の
3倍以下となるよう構成されていることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項7】 前記ゲート電極のテーパ比(B/A)が
0.2〜0.8である請求項6に記載の半導体装置。 - 【請求項8】 一対の基板の一方の基板上に交差して形
成された複数の走査信号線と映像信号線との各交差点付
近に配置され、ゲート電極が走査信号線と、ドレイン電
極が映像信号線と、ソース電極が画素電極とにそれぞれ
接続された薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置にお
いて、 電極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その
上に端部が順テーパ加工された半導体パターンが形成さ
れており、前記ゲート電極の順テーパ角θgが、前記半
導体パターン端部の順テーパ角θsの3倍以下(但し、
90°未満であること)となるよう構成され、もう一方
の透明基板との間に液晶配向膜を介して挾持された液晶
層を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項9】 一対の基板の一方の基板上に交差して形
成された複数の走査信号線と映像信号線との各交差点付
近に配置され、ゲート電極が走査信号線と、ドレイン電
極が映像信号線と、ソース電極が画素電極とにそれぞれ
接続された薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置にお
いて、 電極端部が順テーパ加工された前記ゲート電極と、その
上に端部が順テーパ加工された半導体パターンが形成さ
れており、前記ゲート電極の下端部から上端部の後退距
離(A)に対する膜厚(B)の比(テーパ比:B/A)
が、前記半導体パターン端部のテーパ比(B'/A')の
3倍以下となるよう構成され、もう一方の透明基板との
間に液晶配向膜を介して挾持された液晶層を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19938894A JPH0864829A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 半導体装置とこれを用いた液晶表示装置 |
| TW084107178A TW321731B (ja) | 1994-07-27 | 1995-07-11 | |
| EP95111765A EP0694804B1 (en) | 1994-07-27 | 1995-07-26 | Liquid crystal display apparatus, semiconductor devices, and manufacturing methods therefor |
| CN95109645A CN1092343C (zh) | 1994-07-27 | 1995-07-26 | 液晶显示装置及其制造方法 |
| US08/507,778 US5668379A (en) | 1994-07-27 | 1995-07-26 | Active matrix crystal display apparatus using thin film transistor |
| DE69535740T DE69535740D1 (de) | 1994-07-27 | 1995-07-26 | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, Halbleitervorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| KR1019950022421A KR100423564B1 (ko) | 1994-07-27 | 1995-07-27 | 액정표시장치및그의제조방법 |
| US08/810,734 US5760854A (en) | 1994-07-27 | 1997-03-04 | Liquid crystal display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19938894A JPH0864829A (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 半導体装置とこれを用いた液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864829A true JPH0864829A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16406949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19938894A Pending JPH0864829A (ja) | 1994-07-27 | 1994-08-24 | 半導体装置とこれを用いた液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864829A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005084104A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-03-31 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及び電気光学装置 |
| US7501653B2 (en) | 2001-04-06 | 2009-03-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device having a circuit including thin film transistors |
| KR100896599B1 (ko) * | 2007-10-26 | 2009-05-08 | 삼성전기주식회사 | 세라믹 다층 기판 및 그 제조 방법 |
| JP2010245366A (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Fujifilm Corp | 電子素子及びその製造方法、並びに表示装置 |
| KR101253485B1 (ko) * | 2000-05-09 | 2013-04-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 디바이스 및 그의 제조 방법 |
| US9059045B2 (en) | 2000-03-08 | 2015-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19938894A patent/JPH0864829A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9059045B2 (en) | 2000-03-08 | 2015-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9368514B2 (en) | 2000-03-08 | 2016-06-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9786687B2 (en) | 2000-03-08 | 2017-10-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| KR101253485B1 (ko) * | 2000-05-09 | 2013-04-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 디바이스 및 그의 제조 방법 |
| US9048146B2 (en) | 2000-05-09 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US9429807B2 (en) | 2000-05-09 | 2016-08-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7501653B2 (en) | 2001-04-06 | 2009-03-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device having a circuit including thin film transistors |
| JP2005084104A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-03-31 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及び電気光学装置 |
| KR100896599B1 (ko) * | 2007-10-26 | 2009-05-08 | 삼성전기주식회사 | 세라믹 다층 기판 및 그 제조 방법 |
| JP2010245366A (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Fujifilm Corp | 電子素子及びその製造方法、並びに表示装置 |
| US8680526B2 (en) | 2009-04-08 | 2014-03-25 | Fujifilm Corporation | Electronic device, method of producing the same, and display device |
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