專利名稱：圖像顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管及其制造方法，特別是涉及內(nèi)部安裝了由薄膜晶體管構(gòu)成的電路的圖像顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在具有薄膜晶體管(以下稱TFT)的TFT方式的液晶顯示裝置中，例如在日本專利特開(kāi)昭64-2088號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種由多晶硅TFT構(gòu)成了像素開(kāi)關(guān)元件和顯示像素區(qū)域外圍電路的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置。
在該電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置中，為了提高電路的高性能化，作為提高TFT的遷移率的方法，例如在特開(kāi)平11-121753號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了這樣一種裝置通過(guò)使晶體沿特定的方向生長(zhǎng)得很長(zhǎng)，使源極、漏極的配置方向(電流方向)與該晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，提高了TFT的遷移率。
另外，例如在特開(kāi)2000-243970號(hào)公報(bào)中的實(shí)施例中公開(kāi)的液晶顯示裝置中，TFT的源極、漏極的配置方向(電流方向)與晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，從陣列基板的表面一側(cè)看，在顯示像素陣列外圍部各個(gè)TFT被縱橫配置成塊狀(水平方向和垂直方向)。可是，關(guān)于像素部，沒(méi)有TFT配置方法的具體例示。
在從漏極朝向源極的電流方向和晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致的TFT構(gòu)成的上述的特開(kāi)平11-121753號(hào)公報(bào)中，雖然提高了各個(gè)TFT的性能，但由于電流方向被限定在水平(橫塊)方向或垂直(縱塊)方向，所以進(jìn)行像素陣列或外圍電路的布局設(shè)計(jì)時(shí)，TFT的配置受到制約，增加了電路專有面積。
為了在某種程度上避免這樣的制約，在上述的特開(kāi)2000-243970號(hào)公報(bào)中的圖1中所示的實(shí)施例中，通過(guò)沿水平方向和垂直方向這兩個(gè)方向進(jìn)行用來(lái)使非晶硅結(jié)晶化的激光照射，配置了水平(橫塊)方向的TFT和垂直(縱塊)方向的TFT。在該公知例中，在水平方向或垂直方向的同一直線上看TFT配置的情況下，水平方向的TFT和垂直方向的TFT的源極、漏極的配置方向(電流方向)不混合，另外，在顯示裝置的角上和像素陣列部上不配置通過(guò)照射激光形成的TFT，限制了高性能的TFT的配置。
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題而完成的，提供這樣一種圖像顯示裝置在顯示像素陣列部、或其外圍的電路部、或顯示裝置的角的全部或一部分上配置其源極、漏極的配置方向(電流方向)和晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致的高性能的TFT，在硅膜表面內(nèi)看其電流方向，呈現(xiàn)源極、漏極沿橫向排列配置的水平(橫塊)方向的TFT(以下稱水平方向的TFT)、或垂直(縱塊)方向的TFT(以下稱垂直方向的TFT)、或在水平方向或垂直方向的同一直線上看，水平方向的TFT塊和垂直方向的TFT塊混合存在。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種能簡(jiǎn)單地制造水平方向的TFT和垂直方向的TFT混合存在的圖像顯示裝置的圖像顯示裝置的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)單地說(shuō)明本發(fā)明的概要如下。
即，本發(fā)明是由在基板上形成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的圖像顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管由在上述基板上形成的多晶硅膜構(gòu)成，該多晶硅膜的晶粒在該硅膜的表面內(nèi)沿特定的方向生長(zhǎng)，所以沿生長(zhǎng)方向長(zhǎng)，而沿大致與其垂直的方向短，上述薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)與上述晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，上述多晶硅膜在該硅膜表面內(nèi)被劃分成至少包含一個(gè)以上的薄膜晶體管的塊，在顯示像素陣列的外圍至少存在一個(gè)上述塊，上述塊中包含的多個(gè)薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)在同一塊內(nèi)部沿硅膜表面內(nèi)的水平方向或垂直方向?qū)R，在硅膜表面內(nèi)的水平方向或垂直方向的同一直線上看，有多個(gè)上述塊，該塊內(nèi)包含的薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)呈水平方向的塊和垂直方向的塊混合存在的地方至少有一個(gè)以上。
另外，本發(fā)明是由在基板上形成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的圖像顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管由在上述基板上形成的多晶硅膜構(gòu)成，上述多晶硅膜的晶粒在該硅膜的表面內(nèi)沿特定的方向生長(zhǎng)，所以沿生長(zhǎng)方向長(zhǎng)，而沿大致與其垂直的方向短，上述薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)與上述晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，上述多晶硅膜在該硅膜表面內(nèi)被劃分成至少包含一個(gè)以上的薄膜晶體管的長(zhǎng)方形的塊，在圖像顯示裝置的至少一個(gè)角上或顯示像素陣列的外圍的一部分上至少有一個(gè)上述塊，上述塊中包含的多個(gè)薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)在同一塊內(nèi)部沿硅膜表面內(nèi)的水平方向或垂直方向?qū)R，上述塊內(nèi)包含的薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向(電流方向)呈水平方向、或垂直方向、或者水平方向的塊和垂直方向的塊混合存在。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，其特征在于上述塊包含驅(qū)動(dòng)顯示像素部的薄膜晶體管用的像素陣列部的外圍電路，更詳細(xì)地說(shuō)，包含緩沖電路、取樣開(kāi)關(guān)電路、預(yù)充電電路、移位寄存電路、譯碼電路、時(shí)鐘波形整形電路、數(shù)字模擬變換電路、電源變換電路、電平移位電路、時(shí)序控制電路、放大電路、存儲(chǔ)器、處理器、門(mén)陣列、通信電路中的至少一個(gè)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，其特征在于上述塊包含像素陣列內(nèi)部的像素驅(qū)動(dòng)電路、或像素存儲(chǔ)器、或像素轉(zhuǎn)換電路。
本發(fā)明還提供由在基板上形成的由多晶硅膜構(gòu)成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的圖像顯示裝置的制造方法，其特征在于包括在上述基板上淀積非晶硅膜的工序；進(jìn)行兩次以上使上述非晶硅膜結(jié)晶化用的激光照射的工序中的、使激光或基板在基板面內(nèi)沿水平方向或垂直方向掃描的第一次激光照射工序；以及使激光或基板沿著與上述掃描方向垂直的方向進(jìn)行掃描的第二次激光照射工序，在上述兩次激光照射工序中，任意一次被激光照射的基板區(qū)域至少為一個(gè)地方以上。
另外，本發(fā)明的另一種圖像顯示裝置的制造方法的特征在于有在上述基板上淀積非晶硅膜的工序；以及一邊照射使上述非晶硅膜結(jié)晶用的激光，一邊使激光或基板在基板面內(nèi)沿水平方向或垂直方向掃描的激光照射工序，上述激光照射工序?yàn)橐淮巍?br> 如果采用本發(fā)明，則能使外圍電路或像素陣列的TFT等需要高性能的TFT在電流方向上的晶體粒徑長(zhǎng)，能降低晶體缺陷密度。因此，能提高TFT的遷移率，提高可靠性，減少漏電流，所以能實(shí)現(xiàn)由電路的高性能化和電源電壓的降低而導(dǎo)致的低功率化。
另外，由于允許水平方向的TFT的塊和垂直方向的TFT的塊混合存在，所以布局的制約變少，布局面積減少，還能將水平方向的TFT的塊或垂直方向的TFT的塊配置在裝置的四個(gè)角上或像素陣列部上。
另外，如果采用本發(fā)明的制造方法，則由于通過(guò)沿水平方向和垂直方向兩次進(jìn)行激光掃描，形成上述水平方向的TFT或垂直方向的TFT的多晶硅膜，根據(jù)需要只照射一次激光，所以能對(duì)每個(gè)塊制作并劃分水平方向的TFT和垂直方向的TFT，各個(gè)塊中能實(shí)現(xiàn)高性能的TFT。另外，通過(guò)利用例如電氣激光的通/斷，反復(fù)進(jìn)行該激光的照射和非照射，能不降低激光掃描的速度，制作并劃分水平方向的TFT和垂直方向的TFT，所以能提高生產(chǎn)率。
另外，如果采用另一種制造方法，則通過(guò)沿水平方向或垂直方向?qū)ι鲜鏊椒较虻腡FT或垂直方向的TFT的多晶硅膜進(jìn)行一次激光掃描，就能在各個(gè)塊中實(shí)現(xiàn)高性能的TFT，能提高生產(chǎn)率。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1、2及3的電路內(nèi)安裝TFT方式的顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖5A、5B是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案1的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置中的TFT形成工藝用的示意剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方案1電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方案2電路內(nèi)安裝TFT方式的有機(jī)EL顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方案2電路內(nèi)安裝TFT方式的有機(jī)EL顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11A、11B是表示本發(fā)明的實(shí)施方案3電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖12A、12B是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案3電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置中的TFT形成工藝用的示意剖面圖。
實(shí)施發(fā)明的具體方式以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。另外，在說(shuō)明實(shí)施方案用的全部圖中，具有同一功能的元件標(biāo)以同一符號(hào)，重復(fù)說(shuō)明從略。
圖1是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方案1的電路內(nèi)安裝TFT方式的顯示裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的示意平面圖。圖2和圖3是電路圖，圖2表示圖1中用虛線包圍的區(qū)域A的像素及外圍電路的一部分電路，另外圖3表示圖1中用虛線包圍的區(qū)域B的像素及外圍電路的一部分電路。圖4是示意平面圖，表示將圖2中的外圍電路36的TFT排列起來(lái)的平面圖。圖5是說(shuō)明圖4中的點(diǎn)劃線AA’位置的制造方法示意剖面圖。圖6是示意平面圖，表示將圖3中的外圍電路37的TFT排列起來(lái)的平面圖。圖7及圖8是說(shuō)明外圍電路的TFT配置例的示意平面圖。
本液晶顯示裝置是在攜帶終端裝置中使用的部分透射型的液晶顯示裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，是在玻璃基板上形成的電路內(nèi)安裝TFT方式的液晶顯示裝置，利用由像素TFT驅(qū)動(dòng)的液晶層，控制來(lái)自光源的光的透射和來(lái)自外部的光的反射，在顯示畫(huà)面上顯示彩色圖像。如圖1所示，將由互補(bǔ)型MOS電路(以下稱CMOS電路)構(gòu)成的塊配置在玻璃基板20上的顯示像素塊1的外圍。具體地說(shuō)，配置了驅(qū)動(dòng)信號(hào)電極線用的取樣開(kāi)關(guān)和緩沖電路塊2、移位寄存電路塊3、帶有存儲(chǔ)器的數(shù)字模擬變換電路塊4、驅(qū)動(dòng)掃描電極線用的緩沖電路塊5、移位寄存電路塊6、預(yù)充電電路塊7、電源變換電路塊8、電平移位電路塊9、時(shí)序控制電路塊10、不易失存儲(chǔ)塊11、門(mén)陣列塊12、帶有放大電路的數(shù)據(jù)通信電路塊13。
在顯示像素塊1中，矩陣狀地配置各像素，該顯示區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度約為15cm左右。像素沿橫向配置了1280點(diǎn)左右、縱向1024點(diǎn)左右、合計(jì)131萬(wàn)個(gè)點(diǎn)左右。另外，對(duì)角線長(zhǎng)度和像素?cái)?shù)不限于本實(shí)施方案所述的值，也可以是攜帶電話用的對(duì)角線長(zhǎng)度約5cm左右的液晶顯示裝置、或筆記本電腦或監(jiān)視器用的對(duì)角線長(zhǎng)度在20cm以上的液晶顯示裝置等。
圖2表示圖1中的區(qū)域A的部分的兩個(gè)像素和外圍驅(qū)動(dòng)電路的一部分。在各個(gè)像素中，有彩色顯示用的紅色顯示用、綠色顯示用、藍(lán)色顯示用像素，各個(gè)像素上設(shè)置柵極長(zhǎng)度約為1微米的n型溝道像素TFT30。矩陣狀地配置的各像素TFT30的各列的漏極區(qū)域分別連接在信號(hào)電極線35上，另外各像素TFT30的各行的源極區(qū)域連接在像素電極(圖中未示出)上。各像素TFT30的各行的柵極分別連接在掃描電極線33上。另外，液晶層設(shè)置在像素電極和相對(duì)電極(公用電極)之間，所以液晶電容31等效地連接在各像素電極上。另外，保持電容32連接在像素電極和保持電容線34之間。驅(qū)動(dòng)信號(hào)電極線35用的取樣開(kāi)關(guān)和緩沖電路塊2與顯示像素塊1相鄰，由柵極長(zhǎng)度為1微米左右的p型溝道TFT和n型溝道TFT兩者構(gòu)成的電路36連接在各自的信號(hào)電極線35上。
圖2所示的信號(hào)電極線35分別通過(guò)取樣開(kāi)關(guān)電路連接在模擬信號(hào)輸入線上。來(lái)自移位寄存電路3的視頻信號(hào)取入用移位脈沖通過(guò)緩沖電路后被輸入該取樣開(kāi)關(guān)電路，取樣開(kāi)關(guān)電路被移位寄存電路3掃描。
圖3表示圖1中的區(qū)域B的部分的3個(gè)像素和外圍驅(qū)動(dòng)電路的一部分。像素的結(jié)構(gòu)與圖2相同。驅(qū)動(dòng)掃描電極線33用的緩沖電路塊5與顯示像素塊1相鄰，由柵極長(zhǎng)度為1微米左右的p型溝道TFT和n型溝道TFT兩者構(gòu)成的電路37連接在各自的掃描電極線35上。
圖3所示的掃描電極線33通過(guò)緩沖電路5，被連接在移位寄存電路6上。該移位寄存電路6進(jìn)行移位，輸出對(duì)掃描電極線33進(jìn)行掃描用的移位脈沖。
另外，這些圖2及圖3中的像素結(jié)構(gòu)雖然由液晶層、液晶驅(qū)動(dòng)TFT和保持電容構(gòu)成，但其中也能附加像素存儲(chǔ)器和像素電路。
在設(shè)置在玻璃基板上的多晶硅膜上形成了構(gòu)成這些電路塊和顯示像素塊的TFT。圖4中示出了將兩個(gè)圖2所示的電路36排列起來(lái)的部分的平面圖，圖5中示出了說(shuō)明點(diǎn)劃線A-A’部分的制造方法的剖面結(jié)構(gòu)。并列配置p型溝道TFT的多晶硅島50以及n型溝道TFT的多晶硅島51，并分別配置柵極52。用該p型溝道TFT和n型溝道TFT的對(duì)構(gòu)成電路36，沿顯示像素塊1且沿著水平方向配置這些TFT。
這些TFT的制造方法如下。如圖5(a)所示，采用等離子體CVD法(化學(xué)汽相淀積)，在玻璃基板70上淀積厚度約為50～100nm左右的非晶硅膜80，使利用例如波長(zhǎng)為532nm的第二高次諧波的固體激光器81進(jìn)行照射，使非晶硅膜80結(jié)晶，形成多晶硅膜。這時(shí)，通過(guò)使固體激光器一邊進(jìn)行照射，一邊從顯示裝置面內(nèi)看沿水平方向掃描，促使所希望的區(qū)域的晶體生長(zhǎng)，沿水平方向形成了長(zhǎng)的晶粒。此后，通過(guò)使固體激光器一邊進(jìn)行照射，一邊從顯示裝置面內(nèi)看沿垂直方向掃描，促使所希望的區(qū)域的晶體生長(zhǎng)，沿垂直方向形成了長(zhǎng)的晶粒。另外，結(jié)晶化用的激光器不限于固體激光器，也可以是例如波長(zhǎng)為308nm或248nm的受激準(zhǔn)分子激光器。
然后，如圖5(b)所示，利用光刻技術(shù)及硅刻蝕技術(shù)，對(duì)形成p型溝道TFT和n型溝道TFT的多晶硅島50及51構(gòu)圖，采用等離子體CVD法淀積厚度約為50～100nm左右的由氧化硅膜構(gòu)成的柵極氧化膜76。此后，淀積厚度約為100～200nm左右的將例如鉬作為母材的第一金屬電極，通過(guò)進(jìn)行構(gòu)圖和加工，形成了柵極52。這時(shí)，柵極加工長(zhǎng)度約為1微米左右。柵極寬度約為1～20微米左右的值，以便對(duì)應(yīng)于電路規(guī)格獲得必要的功能。
此后，用掩模將雜質(zhì)導(dǎo)入多晶硅膜50及51中，對(duì)該柵極進(jìn)行600℃以下的熱處理，將雜質(zhì)激活，形成了p型溝道TFT的源極層71、漏極層72、n型溝道TFT的源極層73、漏極層74、以及使電場(chǎng)緩和用的LDD(輕攙雜漏)層75。另外，該LDD層75和源漏層(71、72、73、74)能采用以下方法形成使用抗蝕劑掩模有選擇地導(dǎo)入雜質(zhì)離子的方法、或利用自整合工藝有選擇地導(dǎo)入雜質(zhì)離子的方法。另外，加工柵極長(zhǎng)度或柵極寬度不限于本實(shí)施方案的值，只要能得到對(duì)應(yīng)于電路規(guī)格的必要的功能，當(dāng)然就可以。
此后，采用等離子體CVD法淀積厚度約為500nm左右的由氧化硅膜構(gòu)成的層間氧化膜77，形成接觸孔后，利用以例如鋁為主要材料的第二金屬電極，設(shè)置p型溝道TFT的源極54、n型溝道TFT的源極55、連接兩個(gè)TFT的漏極的電極56，完成TFT。同時(shí)，這些第一及第二金屬電極還作為形成電路用的布線利用。此后，設(shè)置層間膜、透明像素電極等，完成TFT基板。另外，本制造方法中使用的電極或絕緣膜的材料不限于本實(shí)施方案的材料，即使采用其他材料也能獲得同樣的效果。
利用這樣的制造方法，被夾在圖4中的虛線所示的晶粒的邊界57(以下稱晶界)中的晶粒沿著從漏極朝向源極的電流方向，形成了延伸10微米以上的TFT。這樣，由于晶粒的縱向長(zhǎng)度比柵極長(zhǎng)，能降低電流方向的晶體缺陷密度，所以能將TFT的遷移率提高到500cm2/Vs以上。
同樣，圖6中示出了將兩個(gè)圖3所示的電路37排列起來(lái)的部分的平面圖。與圖4相同的符號(hào)表示相同的功能。在此情況下，由于電路37沿顯示塊1且沿垂直方向排列配置，所以在緩沖電路塊5的區(qū)域中沿垂直方向進(jìn)行固體激光器81的掃描。在該區(qū)域中被夾在晶界57中的晶粒沿著從漏極朝向源極的電流方向，形成延伸10微米以上的TFT，由于晶粒的縱向長(zhǎng)度比柵極長(zhǎng)，所以能將TFT的遷移率提高到500cm2/Vs左右。
同樣，圖7中示出了設(shè)置在顯示裝置的右上角和右下角上的門(mén)陣列塊12的TFT配置的一例。另外，圖8中示出了帶有存儲(chǔ)器的數(shù)字模擬變換電路塊4的存儲(chǔ)器部分的TFT配置的一例。在這個(gè)例子中，晶粒沿水平方向延伸，從漏極朝向源極的電流方向和晶粒的長(zhǎng)度方向都一致，所以能將TFT的遷移率提高到500cm2/Vs左右。
如這些圖所示，在圖1所示的各電路塊中，使水平方向或垂直方向都一致，以便在每個(gè)塊中晶粒的長(zhǎng)度方向與TFT的電流方向一致。在本實(shí)施方案中，用垂直方向TFT構(gòu)成顯示像素塊1、緩沖電路塊5、移位寄存電路塊6、電源變換電路塊8、通信電路塊13，用水平方向TFT構(gòu)成取樣開(kāi)關(guān)和緩沖電路塊2、移位寄存電路塊3、帶有存儲(chǔ)器的數(shù)字模擬變換電路塊4、充電電路塊7、電平移位電路塊9、時(shí)序控制電路塊10、不易失存儲(chǔ)塊11、門(mén)陣列塊12。
進(jìn)行這些塊區(qū)域的結(jié)晶化用的固體激光器的掃描時(shí)，必須在水平方向TFT的區(qū)域只沿水平方向掃描，在垂直方向TFT的區(qū)域只沿垂直方向掃描。因此，將多臺(tái)固體激光裝置沿著與掃描方向垂直的方向排列起來(lái)，預(yù)先將每個(gè)塊的TFT配置信息輸入激光裝置中，通過(guò)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，沿水平方向進(jìn)行掃描時(shí)，在用垂直方向TFT構(gòu)成的塊區(qū)域中，電氣性地使激光裝置的振蕩停止，以便不照射激光。同樣沿垂直方向進(jìn)行掃描時(shí)，在用水平方向TFT構(gòu)成的塊區(qū)域中不照射激光。通過(guò)這樣處理，能使掃描速度恒定地進(jìn)行與塊區(qū)域?qū)?yīng)的有選擇的激光照射。
另外，作為這樣的有選擇的激光照射的另一種方法，可以是激光振蕩不停止，而用快門(mén)之類的機(jī)械方法進(jìn)行有選擇的激光照射、或者在塊區(qū)域上用能遮蔽激光的材料構(gòu)圖，有選擇地照射激光的方法。
在本實(shí)施方案中，沿著顯示像素塊1的四邊設(shè)置了塊2～7，在顯示裝置的四個(gè)角上設(shè)置了塊8～12。在各塊中，同一塊內(nèi)部構(gòu)成的TFT，不管是水平方向TFT還是垂直方向TFT都一致，因此電流方向也一致。如果從水平方向或垂直方向的同一直線上看，水平方向TFT的塊和垂直方向TFT的塊混合存在的地方至少有一個(gè)地方以上。即，例如如果在包含塊9、4、13的水平方向的直線上看，則塊9和4由水平方向TFT構(gòu)成，塊13由垂直方向TFT構(gòu)成。另外，如果在包含塊12、5、13的垂直方向的直線上看，則塊12由水平方向TFT構(gòu)成，塊5和13由垂直方向TFT構(gòu)成。這樣通過(guò)使TFT的配置混合存在，能進(jìn)行有效的配置，能縮小電路占有面積。另外，通過(guò)使用本發(fā)明的有選擇的激光照射方法，能在各個(gè)塊區(qū)域中將TFT的遷移率提高到500cm2/Vs左右。
在上述的實(shí)施方案1中，作為顯示裝置雖然以液晶顯示裝置為例，但此處結(jié)合圖1中的示意平面圖和圖9及圖10中的電路圖，說(shuō)明在把液晶替換成有機(jī)發(fā)光二極管的電路內(nèi)安裝TFT有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示裝置中實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案2。
本顯示裝置是在攜帶終端裝置中使用的自行發(fā)光型的顯示裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，是在玻璃基板上形成的電路內(nèi)安裝TFT方式的有機(jī)EL顯示裝置，利用由像素TFT驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光二極管，在顯示畫(huà)面上顯示彩色動(dòng)態(tài)圖像。在本實(shí)施方案2中，也與上述的實(shí)施方案1相同，如圖1所示，在顯示像素塊1的外圍配置由互補(bǔ)型MOS電路構(gòu)成的塊。
在顯示像素塊1中，矩陣狀地配置各像素，其顯示區(qū)域的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為10～15cm。像素沿橫向配置了1280點(diǎn)左右、縱向1024點(diǎn)左右、合計(jì)131萬(wàn)個(gè)點(diǎn)左右。另外，對(duì)角線長(zhǎng)度和像素?cái)?shù)不限于本實(shí)施方案所述的值，也可以是攜帶電話用的對(duì)角線長(zhǎng)度約5cm左右的液晶顯示裝置、或筆記本電腦或監(jiān)視器用的對(duì)角線長(zhǎng)度在20cm以上的有機(jī)EL顯示裝置等。
圖9表示圖1中的區(qū)域A的部分的兩個(gè)像素和外圍驅(qū)動(dòng)電路的一部分。在各個(gè)像素中，有彩色顯示用的紅色顯示用、綠色顯示用、藍(lán)色顯示用像素，各個(gè)像素上設(shè)置柵極長(zhǎng)度約為1微米的n型溝道像素TFT100、以及有機(jī)發(fā)光二極管103驅(qū)動(dòng)用的p型溝道像素TFT101。矩陣狀地配置的各n型溝道像素TFT100的各列的漏極區(qū)域分別連接在信號(hào)電極線105上，另外各n型溝道像素TFT100的源極區(qū)域連接在p型溝道像素TFT101的柵極、以及閾值電壓修正用電容102上。各n型溝道像素TFT100的各行的柵極分別連接在掃描電極線104上。另外，p型溝道像素TFT101連接在有機(jī)發(fā)光二極管103上，驅(qū)動(dòng)它。驅(qū)動(dòng)信號(hào)電極線105用的取樣開(kāi)關(guān)和緩沖電路塊2與顯示像素塊1相鄰，由柵極長(zhǎng)度為1微米左右的p型溝道TFT和n型溝道TFT兩者構(gòu)成的電路107連接在各自的信號(hào)電極線105上。
圖9所示的信號(hào)電極線105分別通過(guò)取樣開(kāi)關(guān)電路連接在模擬信號(hào)輸入線上。來(lái)自移位寄存電路3的視頻信號(hào)取入用移位脈沖通過(guò)緩沖電路后被輸入該取樣開(kāi)關(guān)電路，取樣開(kāi)關(guān)電路被移位寄存電路3掃描。
圖10表示圖1中的區(qū)域B的部分的3個(gè)像素和外圍驅(qū)動(dòng)電路的一部分。像素的結(jié)構(gòu)與圖9相同。驅(qū)動(dòng)掃描電極線104用的緩沖電路塊5與顯示像素塊1相鄰，由柵極長(zhǎng)度為1微米左右的p型溝道TFT和n型溝道TFT兩者構(gòu)成的電路108連接在各自的掃描電極線104上。
圖10所示的掃描電極線104通過(guò)緩沖電路5連接在移位寄存電路6上。該移位寄存電路6進(jìn)行移位，輸出對(duì)掃描電極線104進(jìn)行掃描用的掃描用移位脈沖。
用與實(shí)施方案1相同的制造方法形成構(gòu)成這些電路塊和顯示像素塊的TFT。另外，電路塊的TFT的配置和剖面結(jié)構(gòu)也與實(shí)施方案1相同。因此，晶?？v向的長(zhǎng)度比柵極長(zhǎng)，水平方向TFT和垂直方向TFT都能將遷移率提高到500cm2/Vs以上。另外，與實(shí)施方案1相同，從水平方向或垂直方向的同一直線上看，由于水平方向TFT塊和垂直方向TFT塊的配置混合存在，所以能有效地配置，能縮小電路占有面積。另外，在本實(shí)施方案2中，由于將本發(fā)明應(yīng)用于自行發(fā)光型的有機(jī)EL顯示裝置，所以能實(shí)現(xiàn)更適用于更加薄型輕量、功耗小的進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像顯示的顯示裝置。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方案3的TFT的示意平面圖，圖12是表示TFT的制造方法的示意剖面圖。用圖1、圖11和圖12說(shuō)明本實(shí)施方案3。
實(shí)施方案3是在玻璃基板上形成的電路內(nèi)安裝TFT方式的透射型液晶顯示裝置，是在對(duì)角線長(zhǎng)度40cm左右的全色監(jiān)視器中實(shí)施本發(fā)明的顯示裝置。在本實(shí)施方案3中，由電流方向和晶粒的縱向沿水平方向一致的高遷移率的水平方向TFT構(gòu)成圖1所示的四個(gè)角上的塊8、9、10、11、12、13。因此，構(gòu)成電路的TFT的柵極寬度沿垂直方向?qū)挄r(shí)，使TFT如圖11(a)所示地配置，而由于布局的制約，柵極寬度沿垂直方向無(wú)法加寬時(shí)，使TFT如圖11(b)所示地配置，所以能有效地降低電路專有面積。另外，如本實(shí)施方案3所示，不一定需要用高遷移率TFT構(gòu)成顯示裝置的四個(gè)角上的塊，例如即使利用高遷移率TFT只構(gòu)成門(mén)陣列塊12、或者只構(gòu)成通信電路塊13，也能獲得本發(fā)明的效果。另外，不限于顯示裝置的四個(gè)角，例如即使利用高遷移率TFT只構(gòu)成帶有存儲(chǔ)器的數(shù)字模擬變換電路塊4的一部分，也能獲得本發(fā)明的效果。另外，實(shí)施本發(fā)明的顯示裝置不限于本實(shí)施方案，也能在攜帶終端用的液晶顯示裝置、或有機(jī)EL顯示裝置等中實(shí)施。
在這些TFT中，采用與上述實(shí)施方案1相同的使用固體激光器的制造方法，使被夾在晶粒邊界125中的晶粒都沿水平方向生長(zhǎng)延伸，以便使其與從漏極朝向源極的電流方向一致方式，配置柵極121和接觸孔122。因此，在圖11(a)、(b)的任一種TFT的配置方法中，都能將遷移率提高到500cm2/Vs以上。本實(shí)施方案3的TFT的制造方法如下。如圖12(a)所示，在玻璃基板170上，淀積厚度約為100～200nm左右的將例如鉬作為母材的第一金屬電極，通過(guò)進(jìn)行構(gòu)圖和加工，形成柵極152。這時(shí)，加工柵極長(zhǎng)度約為1微米左右。柵極寬度約為1～20微米左右的值，以便獲得對(duì)應(yīng)于電路規(guī)格的必要的功能。
此后，用等離子體CVD法淀積了厚度約為50～100nm左右的由氧化硅膜構(gòu)成的柵極氧化膜176。接著，采用使用了催化劑的CVD法，在500℃以下的低溫淀積厚度約為50～100nm左右的多晶硅膜180。
此后，使利用例如波長(zhǎng)為532nm的第二高次諧波的固體激光器181只照射圖1所示的四個(gè)角上的塊區(qū)域8、9、10、11、12、13，使多晶硅膜再結(jié)晶。這時(shí)，通過(guò)使固體激光器一邊照射，一邊只在顯示裝置表面內(nèi)沿水平方向掃描，促使晶體生長(zhǎng)，沿水平方向形成了長(zhǎng)的晶粒。
然后，如圖12(b)所示，利用光刻技術(shù)及硅刻蝕技術(shù)，對(duì)形成p型溝道TFT和n型溝道TFT的多晶硅島150及151構(gòu)圖，有選擇地將雜質(zhì)導(dǎo)入多晶硅膜150及151中，進(jìn)行500℃以下的熱處理，將雜質(zhì)激活，形成了p型溝道TFT的源極層171和漏極層172、n型溝道TFT的源極層173、漏極層174、以及使電場(chǎng)緩和用的LDD層175。另外，該LDD層175和源漏層(171、172、173、174)能采用以下方法形成使用抗蝕劑掩模有選擇地導(dǎo)入雜質(zhì)離子的方法、或利用自整合工藝有選擇地導(dǎo)入雜質(zhì)離子的方法。另外，加工柵極長(zhǎng)度或柵極寬度不限于本實(shí)施方案的值，只要能獲得對(duì)應(yīng)于電路規(guī)格的必要的功能就可以。
此后，采用等離子體CVD法淀積厚度約為500nm左右的由氧化硅膜構(gòu)成的層間氧化膜177，形成接觸孔后，利用以例如鋁為主要材料的第二金屬電極，設(shè)置p型溝道TFT的源極154、n型溝道TFT的源極155、漏極156，完成TFT。同時(shí)，這些第一及第二金屬電極還作為形成電路用的布線利用。此后，設(shè)置層間膜、透明像素電極等，完成了TFT基板。另外，本制造方法中使用的電極或絕緣膜的材料不限于本實(shí)施方案的材料，即使采用其他材料也能獲得同樣的效果。另外使TFT成為n型溝道TFT或p型溝道TFT兩者中的任意一者，也能構(gòu)成電路。
利用這樣的制造方法，在例如使固體激光器照射的顯示裝置的四個(gè)角上的電路塊中，被夾在圖11中的虛線所示的晶界125中的晶粒沿著從漏極朝向源極的電流方向，形成了延伸10微米以上的TFT。這樣，由于晶粒的縱向長(zhǎng)度比柵極長(zhǎng)，能降低電流方向的晶體缺陷密度，所以能將TFT的遷移率提高到500cm2/Vs以上。另外，即使在不使固體激光器照射的塊區(qū)域中，由于淀積了多晶硅膜，所以也能形成遷移率為100cm2/Vs左右的TFT。
在本發(fā)明的實(shí)施方案3中，不需要如上述實(shí)施方案1或2所示地使固體激光器沿水平方向和垂直方向一邊進(jìn)行兩次照射一邊掃描，另外由于照射區(qū)域不是全部表面，所以能減少制造時(shí)間和制造工序數(shù)。另外，使固體激光器照射的塊的TFT配置情況如圖11(a)、(b)所示，固體激光器即使進(jìn)行一次照射掃描，也不會(huì)損壞TFT的性能，由于允許混合存在沿水平方向長(zhǎng)的TFT和沿垂直方向長(zhǎng)的TFT，所以能縮小電路專有面積。
以上，雖然根據(jù)上述實(shí)施方案具體地說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于以上的實(shí)施方案，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)當(dāng)然能進(jìn)行各種變更。
如果采用本發(fā)明的實(shí)施例，則能在顯示像素區(qū)域和包括顯示裝置的四個(gè)角的電路區(qū)域全部表面上，與該有源區(qū)域的目的對(duì)應(yīng)地，在每個(gè)塊中形成晶粒的長(zhǎng)度方向和電流方向一致的高性能TFT，能提供具有高性能集成電路的圖像顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，由在基板上形成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)，其特征在于上述薄膜晶體管由在上述基板上形成的多晶硅膜構(gòu)成，該多晶硅膜的晶粒在該硅膜的表面內(nèi)沿特定的方向生長(zhǎng)，從而沿生長(zhǎng)方向長(zhǎng)而沿與其大致垂直的方向短；上述薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向與上述晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，上述多晶硅膜在該硅膜表面內(nèi)被劃分成至少包含一個(gè)以上的薄膜晶體管的塊，在顯示像素陣列的外圍至少存在一個(gè)上述塊，上述塊中包含的多個(gè)薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向在同一塊內(nèi)部從上述硅膜表面內(nèi)看沿水平方向或垂直方向?qū)R，在水平方向或垂直方向的同一直線上看有多個(gè)上述塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述塊包含從緩沖電路、取樣開(kāi)關(guān)電路、預(yù)充電電路、移位寄存電路、譯碼電路、時(shí)鐘波形整形電路、數(shù)模變換電路、電源變換電路、電平移位電路、時(shí)序控制電路、放大電路、存儲(chǔ)器、處理器、門(mén)陣列、通信電路中選擇的至少一個(gè)顯示像素陣列部的外圍電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述塊包含像素陣列內(nèi)部的像素驅(qū)動(dòng)電路、或像素存儲(chǔ)器、或像素轉(zhuǎn)換電路。
4.一種圖像顯示裝置，由在基板上形成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)，其特征在于上述薄膜晶體管由在上述基板上形成的多晶硅膜構(gòu)成，該多晶硅膜的晶粒在該硅膜的表面內(nèi)沿特定的方向生長(zhǎng)，從而沿生長(zhǎng)方向長(zhǎng)而沿與其大致垂直的方向短，上述薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向與上述晶粒的長(zhǎng)度方向大致一致，上述多晶硅膜在該硅膜表面內(nèi)被劃分成至少包含一個(gè)以上的薄膜晶體管的長(zhǎng)方形的塊，在圖像顯示裝置的至少一個(gè)角上或顯示像素陣列的外圍的一部分上至少有一個(gè)上述塊，上述塊中包含的多個(gè)薄膜晶體管的源極、漏極的配置方向在同一塊內(nèi)部從上述硅膜表面內(nèi)看，沿水平方向或垂直方向?qū)R。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述塊包含從緩沖電路、取樣開(kāi)關(guān)電路、預(yù)充電電路、移位寄存電路、譯碼電路、時(shí)鐘波形整形電路、數(shù)字模擬變換電路、電源變換電路、電平移位電路、時(shí)序控制電路、放大電路、存儲(chǔ)器、處理器、門(mén)陣列、通信電路中選擇的至少一個(gè)顯示像素陣列部的外圍電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述塊包含像素陣列內(nèi)部的像素驅(qū)動(dòng)電路、或像素存儲(chǔ)器、或像素轉(zhuǎn)換電路。
7.一種圖像顯示裝置的制造方法，該顯示裝置由在基板上形成的由多晶硅膜構(gòu)成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)，其特征在于包括在上述基板上淀積非晶硅膜的工序；進(jìn)行兩次以上使該非晶硅膜結(jié)晶化形成多晶硅膜用的激光照射的工序中的、使激光或基板在基板面內(nèi)沿水平方向或垂直方向掃描的第一次激光照射工序；使激光或基板沿著與上述掃描方向垂直的方向進(jìn)行掃描的第二次激光照射工序；以及在上述多晶硅膜上形成薄膜晶體管的工序，在上述兩次激光照射工序中，任意一次被激光照射的基板區(qū)域至少為一個(gè)地方以上。
8.一種圖像顯示裝置的制造方法，該顯示裝置由在基板上形成的由多晶硅膜構(gòu)成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)，其特征在于包括在上述基板上淀積非晶硅膜的工序；一邊照射使該非晶硅膜結(jié)晶而形成多晶硅膜用的激光，一邊使激光或基板在基板面內(nèi)沿水平方向或垂直方向掃描的激光照射工序；以及利用上述多晶硅膜形成薄膜晶體管的工序，上述激光照射工序?yàn)橐淮巍?br> 全文摘要
一種電路內(nèi)安裝薄膜晶體管方式的圖像顯示裝置，在基板上有顯示像素塊以及包括顯示裝置的四個(gè)角的外圍電路塊，在上述顯示像素塊及電路塊的全部表面上或一部分上設(shè)有由晶體沿各向異性生長(zhǎng)的多晶硅膜的晶粒的長(zhǎng)度方向和電流方向一致的薄膜晶體管構(gòu)成的電路，其方向在塊內(nèi)部沿水平方向或垂直方向?qū)R，該沿水平方向和垂直方向?qū)R的塊從同一直線上看允許混合配置。
文檔編號(hào)H01L21/84GK1426043SQ02140598
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者芝健夫, 波多野睦子, 山口伸也, 樸成基 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所