專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有形成在玻璃、塑料等絕緣表面上的薄膜晶體管(下文稱做TFT)的半導(dǎo)體器件。具體地，這些半導(dǎo)體器件中包括如移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路和電平移動(dòng)電路等的脈沖輸出電路，和如放大器等的放大電路，每個(gè)用做顯示器件的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，將具有形成在例如玻璃襯底等絕緣體上的半導(dǎo)體薄膜的顯示器件，特別是用TFT制造的電子電路用在各種領(lǐng)域中。電子電路經(jīng)常用在顯示器件中。有源矩陣顯示器件例如LCD(液晶顯示)用在許多產(chǎn)品中并且廣泛分布。在用TFT形成的有源矩陣顯示器件中，幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)的像素排列成矩陣形，通過(guò)設(shè)置在每個(gè)像素的TFT來(lái)控制每個(gè)像素的電荷，由此顯示圖像。
隨著技術(shù)的進(jìn)一步更新，開(kāi)發(fā)了多晶硅TFT技術(shù)，其中使用TFT并包括構(gòu)成像素的像素TFT的像素部分在襯底上的像素部分的周邊區(qū)域中形成驅(qū)動(dòng)器電路。這非常有助于減少器件的尺寸和降低器件的功耗，因此對(duì)于近些年來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域顯著拓寬的移動(dòng)信息終端中提供的顯示單元，這種器件是必不可少的。
順便提及，近些年來(lái)，顯示器件被采用在各種電子設(shè)備的顯示單元中，它的應(yīng)用領(lǐng)域正穩(wěn)步擴(kuò)大。近來(lái)，積極采用較便宜的電子設(shè)備，進(jìn)一步地減少了成本。
通常，在半導(dǎo)體器件中，采用n溝道TFT和p溝道TFT結(jié)合使用的CMOS電路。具有多層結(jié)構(gòu)的顯示器件的制造如下重復(fù)地進(jìn)行膜形成；用光掩模曝光；以及腐蝕。這些步驟極復(fù)雜，由此增加了制造成本。此外，在襯底上如上所述整體地形成驅(qū)動(dòng)電路和像素部分時(shí)，由于缺陷部分導(dǎo)致產(chǎn)品整體缺陷，這些步驟嚴(yán)重地影響了成品率。
減少制造成本的方法包括盡可能多地減少步驟的數(shù)量并以簡(jiǎn)單的方式和短時(shí)間周期制造器件。這里，不是用CMOS結(jié)構(gòu)制造顯示器件，而是使用n溝道TFT或p溝道TFT的單極TFT的結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)制造顯示器件。由此，將一種導(dǎo)電類型引入半導(dǎo)體層的摻雜雜質(zhì)的步驟的數(shù)量在數(shù)學(xué)上減少到一半，而且，光掩模的數(shù)量也可以減少，在很大程度上有效。此外，制造步驟變得更簡(jiǎn)單，也有助于提高成品率。
圖2示出了由兩個(gè)n溝道TFT形成的反相器的一個(gè)例子。該反相器為雙輸入型，其中信號(hào)輸入到TFT201和202的柵電極，一個(gè)TFT的輸入信號(hào)的反相信號(hào)為另一個(gè)TFT的輸入。
現(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹圖2所示反相器的工作。應(yīng)該注意在本說(shuō)明書中，介紹電路的結(jié)構(gòu)和操作時(shí)，TFT的三個(gè)電極適當(dāng)?shù)夭捎昧瞬煌拿Q，即“柵電極，輸入電極和輸出電極”或“柵電極，源區(qū)和漏區(qū)”。當(dāng)介紹TFT的操作時(shí)，在許多情況中考慮柵-源電壓。然而，由于它的結(jié)構(gòu)，很難嚴(yán)格區(qū)分TFT的源區(qū)和漏區(qū)。如果指定統(tǒng)一的名稱，相反會(huì)造成混淆。這就是這里使用不同名稱的原因。當(dāng)介紹信號(hào)的輸入/輸出時(shí)，電極是指輸入電極和輸出電極。當(dāng)介紹TFT等的柵-源電壓時(shí)，輸入電極和輸出電極中的一個(gè)稱做源區(qū)，另一個(gè)稱做漏區(qū)。
此外，“TFT為ON”是指TFT的柵-源電壓絕對(duì)值超過(guò)了閾值電壓，在源和漏之間有電流流動(dòng)的狀態(tài)。另一方面，“TFT為OFF”是指TFT的柵-源電壓絕對(duì)值沒(méi)有達(dá)到閾值電壓，在源和漏之間沒(méi)有電流流動(dòng)的狀態(tài)。對(duì)于閾值，為簡(jiǎn)化說(shuō)明，假設(shè)各TFT中沒(méi)有起伏。n溝道TFT的閾值統(tǒng)一設(shè)置為VthN，p溝道TFT的閾值統(tǒng)一設(shè)置為VthP。
首先，當(dāng)H電平輸入到輸入端(In)和L電平輸入到反相輸入端(Inb)，TFT201變?yōu)镺FF，TFT202變?yōu)镺N。則，L電平出現(xiàn)在輸出端(Out)，它的電壓變?yōu)閂SS。另一方面，當(dāng)L電平輸入到輸入端(In)，H電平輸入到反相輸入端(Inb)，TFT201變?yōu)镺N，TFT202變?yōu)镺FF。則，H電平出現(xiàn)在輸出端(Out)。
此時(shí)，考慮當(dāng)輸出端(Out)變?yōu)镠電平時(shí)的電位。
在圖2中，當(dāng)H電平輸入到TFT201的柵電極時(shí)，L電平輸入到TFT202的柵電極。則TFT201變?yōu)镺N，TFT202變?yōu)镺FF，因此輸出端(Out)的電位開(kāi)始增加。當(dāng)輸出端(Out)的電位達(dá)到(VDD-VthN)時(shí)，TFT201的柵-源電壓等于閾值VthN。即，此時(shí)，TFT201變?yōu)镺FF，由此輸出端(Out)的電位不再增加。
當(dāng)考慮反相器多級(jí)連接的情況時(shí)，如圖12A所示。在圖12A的反相器中，僅有初始反相器(InvA)為單輸入和單輸出型，如圖12B所示。每個(gè)隨后的反相器(InvB)為圖12C所示的雙輸入和單輸出型，以便盡可能地抑制電路工作時(shí)的擊穿電流。應(yīng)該指出只要TFT1201的柵-源電壓低于閾值，TFT1201的柵電極就連接到高電位側(cè)電源VDD，并保持在ON狀態(tài)。因此，即使TFT1202變?yōu)镺N，通過(guò)設(shè)置TFT1202的電流能力大于TFT1201的電流能力，可以得到L電平輸出，盡管該輸出不會(huì)完全等于VSS。
此時(shí)，即使當(dāng)輸入信號(hào)的幅值在VDD到VSS的范圍中時(shí)，由于TFT1201和1211的閾值電壓的影響，穿過(guò)一個(gè)接一個(gè)的反向器級(jí)之后，幅值衰減，如圖12D所示。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問(wèn)題開(kāi)發(fā)了本發(fā)明，因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種由單極TFT形成的電路，能夠操作同時(shí)輸出信號(hào)不會(huì)如上所述那樣地幅值衰減。
為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明使用了以下措施。
在圖2所示的反相器中，產(chǎn)生輸出幅值衰減的原因如下。即，當(dāng)L電平輸入到輸入端(In)并且H電平輸入到反相輸入端(Inb)時(shí)，施加到TFT的柵電極的電位等于TFT201輸入電極一側(cè)上的電位，即，高電位側(cè)電源VDD。因此，輸出端(Out)的電位僅允許增加到(VDD-VthN)。
換句話說(shuō)，當(dāng)H電平出現(xiàn)在輸出端(Out)時(shí)，為了得到它的電位等于VDD的狀態(tài)，施加到TFT201柵電極的電位需要高于VDD，或更精確地，高于(VDD+VthN)。
因此，在本發(fā)明中，為了解決以上問(wèn)題，使用電容器裝置預(yù)先存儲(chǔ)等于TFT201的閾值電壓的電荷。當(dāng)信號(hào)輸入到該處時(shí)，將如此存儲(chǔ)的電荷添加到輸入信號(hào)，由此使施加到TFT201柵電極的電位升高到(VDD+VthN)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體器件，包括第一到第四晶體管和電容器裝置，特征在于第一到第四晶體管每個(gè)具有相同的導(dǎo)電類型；電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；第三晶體管的柵電極和輸出電極每個(gè)電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及第四晶體管的柵電極和輸出電極每個(gè)電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極。
此外，根據(jù)本發(fā)明，一種半導(dǎo)體器件，包括第一到第四晶體管和電容器裝置，特征在于第一到第四晶體管每個(gè)具有相同的導(dǎo)電類型；電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；第三晶體管的柵電極和輸出電極每個(gè)電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及第四晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極，第四晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端。
根據(jù)本發(fā)明，電容器裝置為存儲(chǔ)第四晶體管的閾值電壓的電容器裝置，特征在于存儲(chǔ)的電壓添加到由第一信號(hào)輸入端輸入的信號(hào)的電位上，將如此得到的電位施加到第一晶體管的柵電極。采用此結(jié)構(gòu)，第一晶體管的柵-源電壓至少總是閾值，由此可以得到不會(huì)產(chǎn)生幅值衰減的輸出。
此外，根據(jù)本發(fā)明，其特征在于該半導(dǎo)體器件由單極晶體管組成，即僅由n溝道晶體管或僅由p溝道晶體管組成。采用此結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)化顯示器件的制造步驟。
在本發(fā)明的顯示器件中，電容器裝置可以由第四晶體管的柵電極和輸入電極之間的電容形成，或由選自有源材料、形成柵電極的材料、布線材料組成的組中的兩種材料以及該兩種材料之間的絕緣層形成。
在本發(fā)明的顯示器件中，特征在于通過(guò)將輸入到第一信號(hào)輸入端的信號(hào)極性反相可以得到輸入到第二信號(hào)輸入端的信號(hào)。采用此結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)在輸出端的信號(hào)為H電平或L電平時(shí)，在電路中電源VDD和電源VSS之間沒(méi)有產(chǎn)生擊穿電流，可以減少消耗的電流。


在附圖中圖1A和1B為介紹本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)和工作的圖；圖2為由單極TFT形成的反相器及它的工作的圖；圖3A和3B為介紹本發(fā)明的實(shí)施方式中電路工作時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電位的圖；圖4示出了與該實(shí)施方式結(jié)構(gòu)不同的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖；圖5A和5B為介紹下柵極型TFT和雙柵極型TFT的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖6A到6G示出了本發(fā)明適用的電子器件的各例；圖7A到7C示出了液晶顯示器件的制造步驟的一個(gè)例子；圖8A到8C示出了液晶顯示器件的制造步驟的一個(gè)例子；圖9A到9C示出了包括由p溝道TFT形成的電路的有源矩陣襯底的制造步驟的一個(gè)例子；圖10A和10B示出了發(fā)光器件的制造步驟的一個(gè)例子；圖11A和11B示出了發(fā)光器件的制造步驟的一個(gè)例子；圖12A到12D示出了單極TFT組成的反相器多極連接的結(jié)構(gòu)及它的工作的圖；圖13A和13B示出了由p溝道TFT組成的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本電路結(jié)構(gòu)顯示在圖1A中。電路以圖2所示的反相器相同的方式工作。通過(guò)將輸入到輸入端(In)的信號(hào)的極性反相得到的信號(hào)出現(xiàn)在輸出端(Out)。
電路為TFT101到104和電容器裝置105組成的結(jié)構(gòu)。
下面介紹電路的工作。在圖3A和3B中，示出了電路工作時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電位。首先，當(dāng)L電平輸入到第一輸入端(In1)并且H電平輸入到第二輸入端(In2)時(shí)，TFT102導(dǎo)通，輸出端(Out)的電位開(kāi)始朝VSS降低。這里，輸出端(Out)的電位不會(huì)降低到L電平，由此TFT103保持在ON狀態(tài)。然后，電流從輸出端(Out)流到電容器裝置105，施加到TFT104的柵電極的電位升高。因此，TFT104也導(dǎo)通。隨著輸出端(Out)的電位進(jìn)一步降低，TFT103的柵-源電壓等于VthN，TFT103變?yōu)榻刂埂４藭r(shí)，即使TFT104仍處于ON狀態(tài)，那么聚集在電容器裝置105中的電荷通過(guò)TFT104放電。然后，TFT104的柵-源電壓進(jìn)一步降低，由此不久TFT104變?yōu)榻刂埂?br> 采用此結(jié)構(gòu)，TFT104的閾值電壓Vt hN存儲(chǔ)在電容器裝置105中。在第一輸入端(In1)，出現(xiàn)L電平，它的電位為VSS。因此施加到TFT101的柵電極的電位比VSS高一個(gè)在電容器裝置105中存儲(chǔ)的電壓。即，此時(shí)施加到TFT101的柵電極的電位為(VSS+VthN)。由于L電平出現(xiàn)在輸出端(Out)并且它的電位為VSS，因此TFT101的柵-源電壓為VthN，TFT101變?yōu)榻刂?圖3A)。
此外，介紹當(dāng)H電平輸入到第一輸入端(In1)并且L電平輸入到第二輸入端(In2)時(shí)的電路操作。首先，在第二輸入端(In2)，H電平轉(zhuǎn)變成L電平，TFT102變?yōu)榻刂?。另一方面，在第一輸入?In1)，L電平轉(zhuǎn)變成H電平。此時(shí)，TFT103保持在OFF狀態(tài)，由此在電容器裝置105中沒(méi)有發(fā)生電荷的傳遞。對(duì)于TFT104，它的源區(qū)電位增加，而柵-源電壓為VthN，保持不變，TFT104保持在OFF狀態(tài)。因此，即使在第一輸入端(In1)L電平轉(zhuǎn)變成H電平，電容器裝置105的兩個(gè)電極之間的電壓不變。因此，由于第一輸入端(In1)的電位由VSS增加到VDD，那么施加到TFT101柵電極的電位由(VSS+VthN)增加到(VDD+VthN)。因此，H電平出現(xiàn)在輸出端(Out)，它的電位等于VDD(圖3B)。
根據(jù)以上介紹的操作，可以正常地得到具有VDD到VSS范圍幅值的信號(hào)輸入，具有相同范圍幅值的信號(hào)輸出，同時(shí)沒(méi)有幅值衰減。由此，可以使用以上介紹的方法制造單極TFT形成的半導(dǎo)體器件。這有助于減少制造步驟的數(shù)量以及制造成本。
實(shí)施例本發(fā)明的各實(shí)施例描述如下。
實(shí)施例1圖4示出了圖1A所示電路連接部分改變的電路結(jié)構(gòu)。在圖1A中，TFT104的輸出電極連接到TFT101的柵電極，而在圖4中連接到輸出端(Out)。
電路的工作與實(shí)施方式中介紹的相同，因此在這里省略了介紹?，F(xiàn)在在電路結(jié)構(gòu)中考慮TFT101的柵電極。在圖1A所示的電路中，即使TFT103變?yōu)镺FF，電荷在某種程度上通過(guò)TFT104轉(zhuǎn)移。然而，在圖4所示的電路中，當(dāng)TFT103變?yōu)榻刂箷r(shí)，聚集在TFT101的柵電極中的電荷沒(méi)有轉(zhuǎn)移通路。如果假設(shè)在形成電路的TFT103的閾值電壓中產(chǎn)生波動(dòng)，那么有可能TFT101的柵-源電壓不會(huì)充分降到等于TFT101閾值的電平。鑒于以上，通過(guò)將TFT102的電流能力設(shè)置大于TFT101的電流能力，即使TFT101沒(méi)有完全變?yōu)榻刂?，可以得到正常的L電平輸出。
實(shí)施例2下面介紹在相同的襯底上同時(shí)制造提供在像素部分和它的周邊中的驅(qū)動(dòng)電路部分的TFT的方法。雖然液晶顯示器件的制造步驟顯示在本實(shí)施例中，但本發(fā)明不限于以上提到的液晶顯示器件。
首先，如圖7A所示，由如氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜等的絕緣膜制成的底膜5002形成在由如鋇硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃等的玻璃制成的襯底5001上，Corning Inc的#7059玻璃或#1737玻璃為代表。例如，在圖中沒(méi)有特別示出，形成10到200nm(優(yōu)選50到100nm)厚度通過(guò)等離子體CVD由SiH4、NH3和N2O制造的氮氧化硅膜，與厚度50到200nm(優(yōu)選100到150nm)由SiH4和N2O類似制造的氫化的氮氧化硅膜形成疊層。
島形半導(dǎo)體層5003到5005由晶體半導(dǎo)體膜形成，所述晶體半導(dǎo)體膜通過(guò)在具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜上使用激光晶化法或使用公知的熱晶化法制造而成。島形半導(dǎo)體層5003到5005的厚度設(shè)置為25到80nm(優(yōu)選在30和60之間)。對(duì)晶體半導(dǎo)體膜材料沒(méi)有任何限制，但優(yōu)選由硅或硅鍺(SiGe)合金形成膜。
使用例如脈沖震蕩型或連續(xù)的發(fā)射型受激準(zhǔn)分子激光、YAG激光或YVO4激光等的激光制造激光晶化法中的晶體半導(dǎo)體膜。當(dāng)使用這些類型的激光時(shí)，使用通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將激光震蕩器發(fā)出的激光聚光為線形然后用光照射半導(dǎo)體膜的方法。晶化條件由操作者適當(dāng)?shù)剡x擇，當(dāng)使用受激準(zhǔn)分子激光時(shí)，脈沖震蕩頻率設(shè)置為30Hz，激光能量密度設(shè)置為100到400mJ/cm2(通常在200和300mJ/cm2之間)。此外，當(dāng)使用YAG激光時(shí)，利用第二諧波，脈沖振蕩頻率設(shè)置為1到10kHz，激光能量密度設(shè)置為300到600mJ/cm2(通常在350和500mJ/cm2之間)。已聚光為100到1000μm，例如400μm寬度的線形激光照射到襯底的整個(gè)表面上?？梢杂?0-98％的覆蓋率進(jìn)行。
接下來(lái)，形成柵絕緣膜5006覆蓋島形半導(dǎo)體層5003到5005。通過(guò)等離子體CVD法或?yàn)R射法用厚度40到150nm的含硅絕緣膜形成柵絕緣膜5006。在本實(shí)施例中形成120nm厚的氮氧化硅膜。柵絕緣膜不限于所述氮氧化硅膜，當(dāng)然，也可以使用其它單層或疊層結(jié)構(gòu)的含硅絕緣膜。例如，當(dāng)使用氧化硅膜時(shí)，可以通過(guò)等離子體CVD法，用TEOS(四乙基原硅酸鹽)和O2，反應(yīng)壓力為40Pa，襯底溫度為300到400℃，用0.5到0.8W/cm2的電功率密度(13.56MHz)高頻放電形成氧化硅膜。通過(guò)隨后進(jìn)行400到500℃的熱退火如此制造作為柵絕緣膜的氧化硅膜，得到良好特性。
然后在柵絕緣膜5006上形成第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008形成柵電極。在本實(shí)施例中，由鉭(Ta)形成第一導(dǎo)電膜5007，厚度為50到100nm，由鎢(W)形成第二導(dǎo)電膜5008，厚度為100到300nm(圖7A)。
使用Ar濺射Ta靶，通過(guò)濺射形成Ta膜。如果濺射期間適量的Xe或Kr添加到Ar，那么可以釋放Ta膜的熱應(yīng)力，并且可以防止膜剝離。α相Ta膜的電阻率在20μΩcm數(shù)量級(jí)，α相Ta膜可以用做柵電極，但β相Ta膜的電阻率在180μΩcm數(shù)量級(jí)，β相Ta膜不適合作為柵電極。如果形成厚度10到50nm的具有接近α相Ta晶體結(jié)構(gòu)的氮化鉭(TaN)膜作為Ta的基底以便形成α相Ta膜，那么可以容易得到α相Ta膜。
用W作靶通過(guò)濺射形成W膜。也可以使用六氟化鎢(WF6)通過(guò)熱CVD形成W膜。無(wú)論使用那種，都需要使膜為低阻以便用它作為柵電極，優(yōu)選W膜的電阻率設(shè)置在2μΩcm以下。通過(guò)增大W膜的晶?？梢越档碗娮杪?，但當(dāng)W膜內(nèi)有許多例如氧的雜質(zhì)元素時(shí)，抑制了晶化，膜變?yōu)楦咦?。因此，在濺射中使用純度為99.9999％的W靶。此外，通過(guò)形成W膜同時(shí)非常小心形成膜時(shí)不引入氣體相中的雜質(zhì)，那么可以獲得9到20μΩcm的電阻率。
注意雖然第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008分別由Ta和W形成，但導(dǎo)電膜不限于此。第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008可以由選自Ta、W、Mo、Al和Cu組成的族中的元素，或具有這些元素中的一個(gè)作為它的主要成分的的合金材料或化合物材料形成。此外，也可以使用通常摻有例如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅膜作為半導(dǎo)體膜。除本實(shí)施例中之外的其它優(yōu)選組合的例子包括由TaN形成的第一導(dǎo)電膜和由W形成的第二導(dǎo)電膜；由TaN形成的第一導(dǎo)電膜和由Al形成的第二導(dǎo)電膜；以及由TaN形成的第一導(dǎo)電膜和由Cu形成的第二導(dǎo)電膜。
接下來(lái)，由抗蝕劑形成掩模5009，進(jìn)行第一腐蝕工藝以便形成電極和布線。在本實(shí)施例中使用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)腐蝕法。CF4和Cl2的氣體混合物用做腐蝕氣體，通過(guò)在1Pa將500W RF的電功率(13.56MHz)施加到線圈形電極產(chǎn)生等離子體。100W RF的電功率也施加到襯底側(cè)(測(cè)試樣品臺(tái))，實(shí)際上將負(fù)自偏壓施加其上。當(dāng)CF4和Cl2混合作為腐蝕氣體時(shí)，W膜和Ta膜的腐蝕在相同的級(jí)別。
通過(guò)在以上腐蝕條件下使用適當(dāng)?shù)目刮g劑掩模形狀和施加到襯底側(cè)的偏置電壓的影響，將第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的邊緣部分制成錐形。錐形部分的角度為15到45°。腐蝕時(shí)間增加約10到20％，以便進(jìn)行腐蝕同時(shí)不在柵絕緣膜上留下任何殘留物。氮氧化硅膜相對(duì)于W膜的選擇率為2比4(通常為3)，因此通過(guò)所述過(guò)腐蝕工藝腐蝕約20到50nm的氮氧化硅膜的露出表面。通過(guò)第一腐蝕工藝，由第一導(dǎo)電層5010a到5013a和第二導(dǎo)電層5010b到5013b形成第一形狀的導(dǎo)電層5010到5013。此時(shí)，通過(guò)腐蝕，沒(méi)有被第一形狀的導(dǎo)電層5010到5013覆蓋的柵絕緣膜5006的區(qū)域制得很薄，約20到50nm(圖7B)。
然后，進(jìn)行第一摻雜工藝添加雜質(zhì)元素引入n型導(dǎo)電型50nm(圖7B)。通過(guò)離子摻雜法或離子注入法進(jìn)行摻雜。離子摻雜法的條件為劑量1×1013到5×1014atom/cm2，加速電壓為60到100keV。對(duì)于引入n型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素，使用屬于15族的元素，通常為磷(P)或砷(As)，但這里使用磷。此時(shí)，導(dǎo)電層5010到5013摻雜雜質(zhì)元素引入n型導(dǎo)電型，以自對(duì)準(zhǔn)方式形成第一雜質(zhì)區(qū)5014到5016。將濃度為1×1020到1×1021atom/cm2引入n型導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素添加到第一雜質(zhì)區(qū)5014到5016。
接下來(lái)，如圖7C所示，進(jìn)行第二腐蝕工藝。類似地使用ICP腐蝕法，由此將CF4、Cl2和O2與腐蝕氣體混合，在1Pa的壓力下將500W的RF電功率提供到線圈型電極以產(chǎn)生等離子體。50W的電功率提供到襯底側(cè)(測(cè)試樣品臺(tái))，對(duì)其施加與第一腐蝕工藝中的自偏置電壓相比較低的自偏置電壓。在所述條件下進(jìn)行各向異性腐蝕作為第二導(dǎo)電層的W膜，在低于各向異性腐蝕W膜的腐蝕速度下進(jìn)行各向異性腐蝕作為第一導(dǎo)電層的Ta膜，由此形成第二形狀的導(dǎo)電層5017到5020(第一導(dǎo)電層5017a到5020a和第二導(dǎo)電層5017b到5020b)。進(jìn)一步腐蝕約20到50[nm]的沒(méi)有被第二形狀的導(dǎo)電層5017到5020覆蓋的柵絕緣膜5006的區(qū)域，由此形成較薄的區(qū)域。
通過(guò)CF4和Cl2的混合氣體的W膜或Ta膜的腐蝕反應(yīng)可以猜測(cè)是由于產(chǎn)生的基或離子種類(species)和反應(yīng)產(chǎn)物的蒸汽壓。當(dāng)W和Ta的氟化物和氯化物的蒸汽壓相比時(shí)，為W的氟化物的WF6的蒸汽壓極高，其它的WCl5、TaF5和TaCl5幾乎具有相同的蒸汽壓。由此，在CF4和Cl2的混合氣體中，W膜和Ta膜都被腐蝕。然而，當(dāng)適量的O2添加到該混合氣體中時(shí)，CF4和O2相互反應(yīng)形成CO和F，產(chǎn)生大量的F基或F離子。由此，具有高蒸汽壓氟化物的W膜的腐蝕速率增加。另一方面，與Ta相比，即使F增加，腐蝕速率的增加也較小。此外，由于與W相比Ta容易氧化，因此通過(guò)添加O2可以氧化Ta的表面。由于Ta的氧化物不與氟化物或氯化物反應(yīng)，因此Ta膜的腐蝕速率進(jìn)一步降低。因此，可以使W膜和Ta膜的腐蝕速率不同，并且可以使W膜的腐蝕速率高于Ta膜的腐蝕速率。
然后，如圖7C所示，進(jìn)行第二摻雜工藝。此時(shí)，劑量低于第一摻雜工藝的劑量并且在高加速電壓條件下，摻雜引入n型導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。例如，在加速電壓設(shè)置為70到120keV，劑量為1×1013atoms/cm2，進(jìn)行工藝，由此新的雜質(zhì)區(qū)形成在第一雜質(zhì)區(qū)內(nèi)，第一雜質(zhì)區(qū)位于圖7B中的島形半導(dǎo)體層內(nèi)。進(jìn)行摻雜，第二導(dǎo)電層5017b到5020b用做雜質(zhì)元素的掩模，雜質(zhì)元素也添加到第一導(dǎo)電層5017a到5020a下面的區(qū)域。以此方式，形成與第一導(dǎo)電層重疊的第二雜質(zhì)區(qū)5021和5023。
如圖8A所示，進(jìn)行第三腐蝕工藝。這里使用Cl2作為腐蝕氣體，通過(guò)ICP腐蝕裝置進(jìn)行第三腐蝕工藝。在本實(shí)施例中，在Cl2的氣體流速設(shè)置為60sccm以及在1Pa的壓力下350W的RF電功率提供到線圈型電極以產(chǎn)生等離子體的條件下進(jìn)行70秒的腐蝕。RF電功率也提供到襯底側(cè)(測(cè)試樣品臺(tái))，實(shí)質(zhì)上提供的是負(fù)自偏壓。根據(jù)第三腐蝕工藝，第一導(dǎo)電層減少，由此形成第三形狀的導(dǎo)電層5024到5027(第一導(dǎo)電層5024a到5027a和第二導(dǎo)電層5024b到5027b)。此時(shí)，部分第二雜質(zhì)區(qū)5021到5023為第三雜質(zhì)區(qū)5028到5030，沒(méi)有與第一導(dǎo)電層重疊。
通過(guò)以上提到的步驟，雜質(zhì)區(qū)形成各島形半導(dǎo)體層。與島形半導(dǎo)體膜重疊的第三形狀的導(dǎo)電層5024到5027作為TFT的柵電極。
進(jìn)行添加到各島形半導(dǎo)體層中以控制導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的激活步驟。通過(guò)熱退火法使用退火爐進(jìn)行該步驟。此外，可以使用激光退火法或快速熱退火法(RTA法)。在具有1ppm以下優(yōu)選0.1ppm以下的氧氣濃度和400到700℃，通常500到600℃的氮?dú)夥罩羞M(jìn)行熱退火法。在本實(shí)施例中，在500℃下進(jìn)行4小時(shí)的熱處理。然而，當(dāng)布線材料用做第三導(dǎo)電層5024到5027不耐熱時(shí)，優(yōu)選形成層間絕緣膜(含硅作為它的主要成分)以保護(hù)布線等之后進(jìn)行激活。
此外，在含有3到100％的氫氣的氣氛中進(jìn)行300到450℃1到12小時(shí)的熱處理，進(jìn)行氫化島形半導(dǎo)體層的步驟。該步驟為通過(guò)熱激活氫終止半導(dǎo)體層中懸掛鍵的步驟。對(duì)于熱氫化的另一方式，進(jìn)行等離子體氫化(使用等離子體激活的氫)。
然后，如圖8B所示，形成厚度為100到200nm由氮氧化硅膜制成的第一層間絕緣膜5031。然后在其上形成由有機(jī)絕緣材料制成的第二層間絕緣膜5032。穿過(guò)第一層間絕緣膜5031、第二層間絕緣膜5032以及柵絕緣膜5006形成接觸孔，由布線材料形成膜。通過(guò)構(gòu)圖形成各布線5033到5036，然后通過(guò)構(gòu)圖形成像素電極5037。
接下來(lái)，由有機(jī)樹(shù)脂制成的膜用做第二層間絕緣膜5032。對(duì)于有機(jī)樹(shù)脂，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯(acryl)、BCB(苯并環(huán)丁烯)等。特別是，由于第二層間絕緣膜5032的平坦性非常重要，因此需要平坦性極好的丙烯。在本實(shí)施例中，將丙烯膜形成到由TFT形成的臺(tái)階部分能充分平坦的厚度。厚度優(yōu)選為1到5μm(更優(yōu)選2到4μm)。
形成接觸孔時(shí)，使用干腐蝕或濕腐蝕，分別形成到達(dá)n型雜質(zhì)區(qū)5014到5016的接觸孔，到達(dá)源信號(hào)線(未示出)的接觸孔，到達(dá)柵信號(hào)線(未示出)的接觸孔，到達(dá)電源線的接觸孔，以及到達(dá)柵電極5024到5026的接觸孔。
此外，通過(guò)濺射連續(xù)地形成由三層疊層組成的膜，包括100nm厚的Ti膜，含Ti的300nm厚的Al膜以及150nm厚的Ti膜，通過(guò)構(gòu)圖成需要的形狀形成布線5033到5036。當(dāng)然也可以使用其它的導(dǎo)電材料。當(dāng)顯示器件為反射型時(shí)，像素電極5037由具有反射率的材料形成。此時(shí)，與布線同時(shí)形成。另一方面，對(duì)于傳輸型顯示器件，像素電極5037由透明導(dǎo)電材料例如氧化銦錫(ITO)形成。在本說(shuō)明書中，通過(guò)各步驟得到圖8B所示狀態(tài)的襯底稱做有源矩陣襯底。
然后，制備相對(duì)襯底5038。光屏蔽膜5039形成在相對(duì)襯底5038上。光屏蔽膜5039由鉻(Cr)等制成，厚度為100到200nm。
另一方面，相對(duì)電極5040形成在像素部分中。相對(duì)電極由透明導(dǎo)電材料例如ITO制成。此外，相對(duì)電極的膜厚度希望為100到120nm，以盡可能傳輸可見(jiàn)光。
在有源矩陣襯底和相對(duì)襯底上，形成取向膜5041和5042。優(yōu)選取向膜5041和5042具有30到80nm的厚度。對(duì)于取向膜，例如可以使用Nissan Chemical Industries Ltd.制造的SE7792。通過(guò)使用高預(yù)傾斜角的取向膜，可以抑制用有源矩陣法驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。
然后，摩擦取向膜5041和5042。優(yōu)選，完成液晶顯示器件時(shí)，摩擦的方向?yàn)轫槙r(shí)針TW(扭轉(zhuǎn)向列)取向。
雖然在實(shí)施例2中沒(méi)有特別示出，但可以通過(guò)分散或構(gòu)圖形成間隔層，由此改善單元間隙的均勻性。在實(shí)施例2中，形成光敏樹(shù)脂膜，然后進(jìn)行構(gòu)圖形成高度4.0μm的間隔層。
此外，用密封劑5043將有源矩陣襯底和相對(duì)襯底相互粘合。對(duì)于密封劑，可以使用由Mitsui Chemicals制造的熱固型的XN-21S。在密封劑中，混合填料。填料的高度為4.0μm。固化密封劑之后，有源矩陣襯底和相對(duì)襯底同時(shí)切成需要的尺寸。
隨后，注入液晶5044。對(duì)于液晶材料，考慮到高速響應(yīng)性等，優(yōu)選具有低粘性的液晶材料。在實(shí)施例2中，使用容易進(jìn)行取向控制的向列型液晶。不必說(shuō)，可以使用高速響應(yīng)的鐵電液晶或反鐵電液晶。
注入液晶之后，用UV固化樹(shù)脂等密封注入入口。然后，使用公知的方法附加上起偏振板。最后，安裝連接器(柔性印制電路板FPC)，將形成在襯底上的元件或電路引出的端子與外部信號(hào)端相連，由此完成了產(chǎn)品(圖8C)。在本說(shuō)明書中，以上介紹的容易運(yùn)輸狀態(tài)的產(chǎn)品稱做液晶顯示器件。
根據(jù)實(shí)施例2中所示的步驟，僅需要四個(gè)掩模形成有源矩陣襯底(即，島形半導(dǎo)體層圖形、第一布線圖形(柵電極、島形源線和電容器布線)、接觸孔圖形、以及第二布線圖形(包括像素電極和連接電極))。由此，步驟的數(shù)量減少，有助于減少制造成本并提高成品率。
在實(shí)施例2中，頂柵型TFT作為一個(gè)例子介紹。此外，通過(guò)使用包括形成在有源層下的柵電極的低柵型TFT，如圖5A所示，或含垂直設(shè)置的柵電極以將有源層夾在其間的雙柵型TFT，如圖所示5B所示可以實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。
實(shí)施例3以像素和周邊驅(qū)動(dòng)電路由n溝道TFT為例介紹了實(shí)施例2中的步驟。然而，可以使用p溝道TFT實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
對(duì)于n溝道TFT，稱做重疊區(qū)的雜質(zhì)區(qū)提供在與柵電極重疊的區(qū)域中，以抑制熱載流子退化等。另一方面，對(duì)于p溝道TFT，由于熱載流子退化的影響很小，因此不需要特別提供重疊區(qū)。此時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單的步驟就可以制造像素和周邊驅(qū)動(dòng)電路。
如圖9A所示，根據(jù)實(shí)施例2，底膜6002形成在由玻璃等制成的絕緣襯底6001上。然后，島形半導(dǎo)體層6003到6005，柵絕緣膜6006，以及導(dǎo)電層6007和6008形成其上。雖然這里為導(dǎo)電層6007和6008的疊層，但也可以為單層。
然后，如圖9B所示，形成抗蝕劑掩模6009進(jìn)行第一腐蝕處理。在實(shí)施例2中，利用疊置導(dǎo)電層材料之間的選擇率進(jìn)行各向異性腐蝕。然而，由于在本例中不需要提供起重疊區(qū)作用的區(qū)域，可以交替地進(jìn)行通常的腐蝕。此時(shí)，在柵絕緣膜6006中，形成與其它區(qū)相比由于腐蝕薄約20到50nm的區(qū)域。
隨后，進(jìn)行第一摻雜處理將引入p導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素?fù)诫s到島形半導(dǎo)體層。導(dǎo)電層6010到6013用做掩蔽雜質(zhì)元素的掩模，以自對(duì)準(zhǔn)方式形成雜質(zhì)區(qū)。硼(B)等為引入p導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素的代表。在本例中，通過(guò)用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜形成雜質(zhì)區(qū)，由此半導(dǎo)體層具有2×1020到2×1021atoms/cm3的雜質(zhì)濃度。
除去抗蝕劑掩模得到圖9C所示的狀態(tài)。從該階段開(kāi)始，根據(jù)實(shí)施例2的圖8B中的步驟和隨后的步驟制造像素和周邊驅(qū)動(dòng)電路。由此，通過(guò)使用p溝道TFT進(jìn)行本發(fā)明。
電路結(jié)構(gòu)類似于圖1A中所示的n溝道TFT的結(jié)構(gòu)。然而，電源與圖1A中的電源有不同的電源連接，其中高電位側(cè)電源VDD和低電位側(cè)電源VSS轉(zhuǎn)換。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，介紹了在像素部分中使用例如場(chǎng)致發(fā)光(EL)元件等發(fā)光元件的發(fā)光器件的制造步驟。
根據(jù)實(shí)施例2所示的制造步驟，得到至此形成第一和第二層間絕緣膜的狀態(tài)，如圖8A和8B所示。
然后，開(kāi)出接觸孔，如圖10A所示。通過(guò)干腐蝕或濕腐蝕形成接觸孔，由此分別到達(dá)雜質(zhì)區(qū)、源信號(hào)線、柵信號(hào)線、電源線和柵電極。
通過(guò)淀積由ITO代表的透明導(dǎo)電膜并將它構(gòu)圖為需要的形狀可以形成EL元件的陽(yáng)極7001。形成由Ti層、含Ti的Al膜以及Ti膜組成的疊層膜，優(yōu)選構(gòu)圖成需要的形狀，形成布線電極7002到7005和像素電極7006。各層的厚度與實(shí)施例2的相同。形成像素電極7006以部分覆蓋在早些階段形成的陽(yáng)極7001，由此在其間形成接觸。
接下來(lái)，通過(guò)制備由例如丙烯的有機(jī)樹(shù)脂材料制成的絕緣膜并在對(duì)應(yīng)EL元件陽(yáng)極7001的位置形成開(kāi)口部分形成第三層間絕緣膜7007。優(yōu)選形成開(kāi)口部分具有輕微的錐形側(cè)壁。如果開(kāi)口部分的側(cè)壁的錐形不是很輕微，那么由于這些步驟的存在EL的退化和切割步驟變成嚴(yán)重的問(wèn)題，由此應(yīng)該予以注意。
形成EL層7008之后，EL元件的陰極7009由厚度為2nm以下的銫(Cs)或厚度為10nm以下的銀(Ag)形成。通過(guò)使EL元件的陰極7009的膜變得極薄，在EL層產(chǎn)生的光穿過(guò)陰極7009發(fā)出。
隨后，形成保護(hù)膜7010以保護(hù)EL元件。此后，進(jìn)行FPC的附加和其它操作由此完成發(fā)光器件。
圖10B示出了根據(jù)實(shí)施例4的圖10A中發(fā)光器件中EL元件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。EL元件的陽(yáng)極7101由ITO膜代表的透明導(dǎo)電膜制成。EL元件的陰極由Cs膜7103和Ag膜制成，每個(gè)都形成的極薄。參考數(shù)字7105表示的是保護(hù)膜。
通過(guò)將陰極側(cè)上的EL元件的區(qū)域制得極薄，在EL層7102產(chǎn)生的光穿過(guò)形成陰極的Cs膜7103和Ag膜向上發(fā)出。即，形成TFT的區(qū)域不會(huì)覆蓋發(fā)光表面的區(qū)域，由此孔徑比可以設(shè)置為幾乎100％。
在本例中，光的發(fā)射方向面向形成陰極的一側(cè)。如果不需要將光發(fā)射到ITO制成的陽(yáng)極一側(cè)，那么優(yōu)選第二層間絕緣膜7000由黑色或類似顏色的不透明膜形成。
在以上步驟中，介紹了陰極就形成在EL層上并且陽(yáng)極就形成在EL層下的結(jié)構(gòu)。如果EL層下的像素電極由TiN等制成，EL層上的電極由ITO等制成，那么可以將陽(yáng)極就設(shè)置在EL層上，陰極就設(shè)置在EL層下。
也可以采用以下結(jié)構(gòu)，盡管孔徑比稍低。陽(yáng)極就設(shè)置在EL層下，陰極設(shè)置在EL層上，EL層下的電極由ITO等制成，與實(shí)施例4不同，EL層上的電極由MaAg等制成，由此在EL層處產(chǎn)生的光朝形成TFT的襯底側(cè)發(fā)出，或朝下發(fā)出。
實(shí)施例5在實(shí)施例5中，發(fā)光器件的制造步驟與實(shí)施例4中的方式不同。
根據(jù)實(shí)施例2所示的制造步驟，得到至此形成第一和第二絕緣膜的狀態(tài)，如圖8A和8B所示。
然后，開(kāi)出接觸孔，如圖11A所示。通過(guò)干腐蝕或濕腐蝕形成分別到達(dá)n型雜質(zhì)區(qū)、源信號(hào)線、柵信號(hào)線、電源線以及柵電極的接觸孔。
接下來(lái)，形成布線7204，用做EL元件陽(yáng)極的像素電極7205形成疊置膜，由Ti層、含Ti的Al膜、Ti膜以及透明導(dǎo)電膜組成。
然后，通過(guò)制備由例如丙烯的有機(jī)樹(shù)脂材料制成的絕緣膜并在對(duì)應(yīng)EL元件陽(yáng)極7205的位置形成開(kāi)口部分形成第三層間絕緣膜7206。優(yōu)選形成開(kāi)口部分具有輕微的錐形側(cè)壁。如果開(kāi)口部分的側(cè)壁的錐形不是很輕微，那么由于這些步驟的存在EL的退化和切割步驟變成嚴(yán)重的問(wèn)題，由此應(yīng)該予以注意。
形成EL層7207之后，EL元件的陰極7208由厚度為2nm以下的銫(Cs)或厚度為10nm以下的銀(Ag)形成。通過(guò)使EL元件的陰極7208的膜變得極薄，在EL層產(chǎn)生的光穿過(guò)陰極7208發(fā)出。
隨后，形成保護(hù)膜7209以保護(hù)EL元件。此后，進(jìn)行FPC的附加和其它操作由此完成發(fā)光器件。
圖11B示出了根據(jù)實(shí)施例5的圖11A中發(fā)光器件中EL元件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。EL元件的陽(yáng)極由Ti、Al和Ti膜的疊層制成的金屬膜7301以及由ITO膜代表的透明導(dǎo)電膜7302制成。參考數(shù)字7303表示含發(fā)光層的EL層。EL層的陰極由Cs膜7304和Ag膜7305制成，每個(gè)都形成的極薄。參考數(shù)字7306表示的是保護(hù)膜。
根據(jù)實(shí)施例5制造的發(fā)光器件中，和下面介紹的實(shí)施例4的顯示器件中一樣，孔徑比可以有利地設(shè)置為約100％。此外，當(dāng)形成布線電極和像素電極時(shí)，可以用公用的光掩模在包括Ti膜、Al膜和Ti膜的疊層制成的金屬膜上以及透明導(dǎo)電膜上構(gòu)圖。由此，可以減少光掩模的數(shù)量并簡(jiǎn)化制造步驟。
在以上步驟中，介紹了陰極就形成在EL層上并且陽(yáng)極就形成在EL層下的結(jié)構(gòu)。如果EL層下的像素電極由TiN等制成，EL層上的電極由ITO等制成，那么可以將陽(yáng)極就設(shè)置在EL層上，陰極就設(shè)置在EL層下。
也可以采用以下結(jié)構(gòu)，盡管孔徑比稍低。陽(yáng)極就設(shè)置在EL層下，陰極設(shè)置在EL層上，EL層下的電極由ITO等制成，與實(shí)施例5不同，EL層上的電極由MaAg等制成，由此在EL層處產(chǎn)生的光朝形成TFT的襯底側(cè)發(fā)出，或朝下發(fā)出。
實(shí)施例6使用p溝道TFT實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在實(shí)施例6中，介紹結(jié)構(gòu)和操作。
圖13A示出了電路的結(jié)構(gòu)。電路為由TFT1301到1304和電容器裝置1305構(gòu)成的雙輸入和單輸出型反相器結(jié)構(gòu)。通過(guò)將輸入到輸出端(In)的信號(hào)極性反相得到的信號(hào)出現(xiàn)在輸出端(Out)。
下面說(shuō)明電路的操作。首先，當(dāng)H電平輸入到第一輸入端(In1)并且L電平輸入到第二輸入端(In2)時(shí)，TFT1302變?yōu)閷?dǎo)通，輸出端(Out)的電位開(kāi)始朝VDD增加。此時(shí)，輸出端(Out)的電位不會(huì)高達(dá)H電平，由此TFT1303保持ON狀態(tài)。電路由電容器裝置1305流向輸出端(Out)，施加到TFT1304的柵電極的電位減少，TFT1304也導(dǎo)通。隨著輸出端(Out)電位的進(jìn)一步增加，TFT1303的柵-源電壓等于VthP，TFT1303變?yōu)榻刂?。此時(shí)，即使TFT1304仍處于ON狀態(tài)，聚集在電容器裝置1305中的電荷會(huì)通過(guò)TFT1304放電。然后，TFT1304的柵-源電壓連續(xù)下降，由此不久TFT1304變成截止。
采用此結(jié)構(gòu)，TFT1304的閾值電壓VthP存儲(chǔ)在電容器裝置1305中。在第一輸入端(In1)，出現(xiàn)H電平，它的電位為VDD。因此施加到TFT1301的柵電極的電位比VDD低一個(gè)在電容器裝置1305中存儲(chǔ)的電壓。即，此時(shí)施加到TFT1301的柵電極的電位為(VDD-VthP)。由于H電平出現(xiàn)在輸出端(Out)并且它的電位為VDD，因此TFT1301的柵-源電壓為VthP，TFT1301變?yōu)榻刂埂?br> 此外，介紹當(dāng)L電平輸入到第一輸入端(In1)并且H電平輸入到第二輸入端(In2)時(shí)的電路操作。首先，在第二輸入端(In2)，L電平轉(zhuǎn)變成H電平，TFT1302變?yōu)榻刂埂Ａ硪环矫?，在第一輸入?In1)，H電平轉(zhuǎn)變成L電平。此時(shí)，TFT1303保持在OFF狀態(tài)，由此在電容器裝置1305中沒(méi)有發(fā)生電荷的傳遞。對(duì)于TFT1304，它的源區(qū)電位降低，而柵-源電壓為VthP，保持不變，TFT1304保持在OFF狀態(tài)。因此，即使在第一輸入端(In1)H電平轉(zhuǎn)變成L電平，電容器裝置1305的兩個(gè)電極之間的電壓不變。因此，由于第一輸入端(In1)的電位由VDD降低到VSS，那么施加到TFT1301柵電極的電位由(VDD-VthP)降低到(VSS-VthP)。因此，L電平出現(xiàn)在輸出端(Out)，它的電位等于VSS。
根據(jù)以上介紹的操作，即使電路由p溝道TFT構(gòu)成，也可以正常地得到具有VDD到VSS范圍幅值的信號(hào)輸入，具有相同范圍幅值的信號(hào)輸出，同時(shí)沒(méi)有幅值衰減。
實(shí)施例7本發(fā)明適用于制造各種電子設(shè)備的顯示器件。對(duì)于所述電子設(shè)備，可指出的是便攜信息終端(電子書、移動(dòng)式計(jì)算機(jī)、便攜式電話等)、攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、便攜式電話等。它們的例子顯示在圖6A到6G。
圖6A示出了液晶顯示器或OLED顯示器，包括外殼3001、支撐座3002、顯示部分3003等。本發(fā)明適用于顯示部分3003。
圖6B示出了攝像機(jī)，包括主體3011，顯示部分3012，音頻輸入部分3013，操作開(kāi)關(guān)3014，電池3015，圖象接收部分3016等。本發(fā)明適用于顯示部分3012。
圖6C示出了筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括主體3021，外殼3022，顯示部分3023，鍵盤3024等。本發(fā)明適用于顯示部分3023。
圖6D示出了便攜信息終端，包括主體3031，輸入筆3032，顯示部分3033，操作開(kāi)關(guān)3034，外部接口3035等。本發(fā)明適用于顯示部分3033。
圖6E示出了音頻再現(xiàn)裝置，具體為安裝在機(jī)動(dòng)車中的音頻裝置，包括主體3041，顯示部分3042，操作開(kāi)關(guān)3043和3044等。本發(fā)明適用于顯示部分3042。本發(fā)明適用于除以上介紹的安裝在機(jī)動(dòng)車中的音頻裝置以外的任何便攜或家庭音頻裝置。
圖6F示出了數(shù)字照相機(jī)，包括主體3051，顯示部分(A)3052，目鏡3053，操作開(kāi)關(guān)3054，顯示部分(B)3055，電池3056等。本發(fā)明適用于顯示部分(A)3052和顯示部分(B)3055中的任何一種。
圖6G示出了便攜式電話，包括主體3061，音頻輸入部分3062，音頻輸入部分3063，顯示部分3064，操作開(kāi)關(guān)3065，天線3066等。本發(fā)明適用于顯示部分3064。
注意本實(shí)施例的以上介紹的操作僅為例子，本發(fā)明不僅僅適用于這些。
采用本發(fā)明的電路，可以正常地得到具有VDD到VSS范圍幅值的信號(hào)輸入，具有相同范圍幅值的信號(hào)輸出，同時(shí)沒(méi)有幅值衰減。因此，可以根據(jù)以上介紹的方法制造具有單極TFT的顯示器件的驅(qū)動(dòng)電路。這有助于減少制造步驟和降低制造成本。
權(quán)利要求
1.一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括鍵盤；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極和輸出電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極。
2.一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括鍵盤；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極，第四晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其中個(gè)人計(jì)算機(jī)是筆記本式個(gè)人計(jì)算機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其中個(gè)人計(jì)算機(jī)是筆記本式個(gè)人計(jì)算機(jī)。
7.一種照相機(jī)，包括操作開(kāi)關(guān)；電池；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極和輸出電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極。
8.一種照相機(jī)，包括操作開(kāi)關(guān)；電池；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極，第四晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的照相機(jī)，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的照相機(jī)，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的照相機(jī)，其中照相機(jī)是視頻照相機(jī)或數(shù)字照相機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的照相機(jī)，其中照相機(jī)是視頻照相機(jī)或數(shù)字照相機(jī)。
13.一種便攜式信息終端，包括操作開(kāi)關(guān)；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極和輸出電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極。
14.一種便攜式信息終端，包括操作開(kāi)關(guān)；包括襯底上第五晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二、第三和第四晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三、第四和第五晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到第一信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第二晶體管的柵電極電連接到第二信號(hào)輸入端；其中第一晶體管的輸入電極電連接到第一電源，第一晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的輸入電極電連接到第二電源，第二晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第三晶體管的柵電極和輸出電極電連接到信號(hào)輸出端，第三晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第四晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第四晶體管的輸入電極電連接到電容器裝置的第一電極，第四晶體管的輸出電極電連接到信號(hào)輸出端。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的便攜式信息終端，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的便攜式信息終端，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的便攜式信息終端，其中便攜式信息終端是選自電子圖書、移動(dòng)計(jì)算機(jī)和蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的便攜式信息終端，其中便攜式信息終端是選自電子圖書、移動(dòng)計(jì)算機(jī)和蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
19.一種半導(dǎo)體器件，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二和第三晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極和第一電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極。
20.一種半導(dǎo)體器件，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二和第三晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極，第三晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置具有將存儲(chǔ)在所述電容器裝置中的電壓加到從所述第一信號(hào)輸入端輸入并輸入到所述第一晶體管的柵電極的信號(hào)的功能。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置具有將存儲(chǔ)在所述電容器裝置中的電壓加到從所述第一信號(hào)輸入端輸入并輸入到所述第一晶體管的柵電極的信號(hào)的功能。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電類型為n溝道類型。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電類型為n溝道類型。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電類型為p溝道類型。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中所述導(dǎo)電類型為p溝道類型。
27.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置由所述第三晶體管的柵電極和第二電極之間的電容形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置由所述第三晶體管的柵電極和第二電極之間的電容形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置由選自有源層材料、形成柵電極的材料以及布線材料組成的組中的兩種材料和所述兩種材料之間的絕緣層形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中所述電容器裝置由選自有源層材料、形成柵電極的材料以及布線材料組成的組中的兩種材料和所述兩種材料之間的絕緣層形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件，其中通過(guò)將輸入到所述第一信號(hào)輸入端的信號(hào)極性反相得到輸入到所述第二信號(hào)輸入端的信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件，其中通過(guò)將輸入到所述第一信號(hào)輸入端的信號(hào)極性反相得到輸入到所述第二信號(hào)輸入端的信號(hào)。
33.一種包括權(quán)利要求19的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
34.一種包括權(quán)利要求20的半導(dǎo)體器件的顯示器件。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的顯示器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的顯示器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
37.一種顯示器件，包括包括襯底上第四晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三和第四晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極和第一電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極。
38.一種顯示器件，包括包括襯底上第四晶體管的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三和第四晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極，第三晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的顯示器件，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的顯示器件，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器電路、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的顯示器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
42.根據(jù)權(quán)利要求38的顯示器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
43.一種發(fā)光器件，包括包括襯底上第四晶體管和電致發(fā)光元件的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三和第四晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極和第一電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極。
44.一種發(fā)光器件，包括包括襯底上第四晶體管和電致發(fā)光元件的像素部分；襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路，包括第一、第二和第三晶體管和電容器裝置；其中第一、第二、第三和第四晶體管為相同導(dǎo)電類型；其中電容器裝置的第一電極電連接到信號(hào)輸入端，電容器裝置的第二電極電連接到第一晶體管的柵電極；其中第一晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端；其中第二晶體管的柵電極和第一電極電連接到信號(hào)輸出端，第二晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第二電極；以及其中第三晶體管的柵電極電連接到電容器裝置的第二電極，第三晶體管的第二電極電連接到電容器裝置的第一電極，第三晶體管的第一電極電連接到信號(hào)輸出端。
45.根據(jù)權(quán)利要求43的發(fā)光器件，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的發(fā)光器件，其中該驅(qū)動(dòng)電路包括選自移位寄存器、鎖存電路、緩沖器電路、電平轉(zhuǎn)移電路和放大器組成的組中的至少一種電路。
47.根據(jù)權(quán)利要求43的發(fā)光器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的發(fā)光器件，其中將該顯示器件應(yīng)用于選自液晶顯示器、OLED顯示器、攝像機(jī)、筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置、數(shù)字照相機(jī)、以及蜂窩電話組成的組中的電子設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件。要解決的問(wèn)題是當(dāng)制造具有單極TFT的電路時(shí)，由于TFT的閾值輸出幅值衰減的問(wèn)題。在電容器(105)中，存儲(chǔ)了等于TFT(104)閾值的電荷。當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，存儲(chǔ)在電容器(105)中的閾值加入到輸入信號(hào)的電位。如此得到的電位施加到TFT(101)的柵電極。因此，可以從輸出端(Out)得到具有正常幅值的輸出，同時(shí)不會(huì)在TFT(101)中引起幅值衰減。
文檔編號(hào)G09G3/20GK101083258SQ20061010755
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者木村肇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所