專(zhuān)利名稱(chēng):驅(qū)動(dòng)電路、有源矩陣基板和液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及由薄膜晶體管構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路、有源矩陣基板和采用 它們的液晶顯示裝置,以及減小薄膜晶體管的截止漏電流的方法。在 下文中,薄膜晶體管以TFT指代。
背景技術(shù):
在有源矩陣顯示裝置中,TFT形成在透明基板例如玻璃或石英上, 并用作像素的幵關(guān)。當(dāng)TFT在預(yù)定電壓寫(xiě)入像素電極之后被斷開(kāi)時(shí), 用作像素開(kāi)關(guān)的TFT須保持這個(gè)電壓直至下一次寫(xiě)入。但是,如果TFT 的截止漏電流較大,則寫(xiě)入的電壓經(jīng)由TFT就會(huì)下降,使得對(duì)比度等 等減弱。
當(dāng)今,已開(kāi)發(fā)出在玻璃基板上不僅形成像素晶體管而且形成若干 驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)。在這一技術(shù)中,n-溝道型或p-溝道型TFT被選用作 像素晶體管,而CMOS (互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)電路則常用作驅(qū) 動(dòng)電路。雖然為保持上述電壓要求像素晶體管有低的截止漏電流特性, 但構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路一般不要求有像素晶體管那樣低的截止 漏電流特性。
在使用CMOS電路作為驅(qū)動(dòng)電路的情況下,為了減小像素晶體管 的截止漏電流,已經(jīng)知道一種減少包含在源區(qū)或漏區(qū)的雜質(zhì)的技術(shù)(例 如參見(jiàn)日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No.2005-223347和No.2003-115498)。當(dāng)在 同一基板上形成像素晶體管和CMOS驅(qū)動(dòng)電路時(shí),需要作多次處理, 因?yàn)樾纬蒼-溝道型和p-溝道型TFT。因此,為了減少處理,己經(jīng)開(kāi)發(fā)出了使用導(dǎo)電類(lèi)型與像素晶體管相同的TFT形成驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)(例 如參見(jiàn)日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No.2006-351165 )。
為了只使用單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路,常使用一種叫做 自舉(bootstrap)的技術(shù)。在這一技術(shù)中,已經(jīng)知道當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路的截 止漏電流大的時(shí)候,不能輸出預(yù)期的驅(qū)動(dòng)電壓,如后面所要敘述的。 因此,在僅包含單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT的驅(qū)動(dòng)電路中,要求它的截止漏 電流足夠地減小。例如,在用CMOS形成驅(qū)動(dòng)電路的情況下,當(dāng)TFT 的截止漏電流為1*10'6八或更低時(shí), 一般能防止錯(cuò)誤操作。與此同時(shí), 在僅用單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路的自舉技術(shù)中,不能輸出預(yù) 期的標(biāo)準(zhǔn)電壓,除非TFT的截止漏電流為1*101或更低。否則,引 起錯(cuò)誤操作的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此,在用單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT形成所有像 素晶體管和驅(qū)動(dòng)電路的情況下,必不可少的是不僅要減小像素晶體管 的TFT的截止漏電流,而且要減小驅(qū)動(dòng)電路的TFT的截止漏電流。
單一漏結(jié)構(gòu)的TFT有著截止漏電流大的問(wèn)題。截止漏電流是由從 硅的價(jià)帶到導(dǎo)帶所發(fā)生的隧道現(xiàn)象引起的,這是因?yàn)楫?dāng)晶體管處于截 止?fàn)顟B(tài)時(shí)漏區(qū)末端電場(chǎng)變得特別強(qiáng)的緣故。此外,由于多晶硅所特有 的貫穿隙內(nèi)能級(jí)的隧道現(xiàn)象引發(fā)這個(gè)問(wèn)題,便存在這樣一個(gè)問(wèn)題,即 在玻璃基板上形成的多晶硅TFT中的截止漏電流特別大。為了解決這 個(gè)問(wèn)題,通過(guò)在漏區(qū)末端也就是溝道區(qū)和漏區(qū)之間提供LDD (輕摻雜 漏)區(qū)以抑制漏區(qū)末端的電場(chǎng), 一般可減小截止漏電流。
但是,實(shí)現(xiàn)LDD結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟在玻璃基板上形 成基礎(chǔ)膜,在其上淀積硅膜;通過(guò)熱處理例如激光退火使硅膜多晶化, 在其上淀積柵極絕緣膜,用光致抗蝕劑作掩模摻入雜質(zhì)形成源區(qū)和漏 區(qū),形成柵電極,用柵電極作掩模摻入具有與源區(qū)和漏區(qū)雜質(zhì)相同極 性的低濃度雜質(zhì)形成LDD區(qū),形成層間絕緣膜,應(yīng)用熱處理以激活源 區(qū)和漏區(qū)以及LDD區(qū)中的雜質(zhì),將它們暴露于氫化等離子體中以使它 們與氫化合;以及在源區(qū)、漏區(qū)和柵電極上面的層間絕緣膜和柵極絕 緣膜中形成連接過(guò)道并且連接金屬線。因此,為了實(shí)現(xiàn)LDD結(jié)構(gòu),必 須至少在形成柵極線之后進(jìn)行激活,并且激活溫度應(yīng)低于柵極材料的 熔點(diǎn)。作為別的減小截止漏電流的技術(shù),已知的一種技術(shù)是其中柵極簡(jiǎn) 單地串聯(lián)排列為雙柵極或三柵極的結(jié)構(gòu),并在各個(gè)柵極之間摻入雜質(zhì)。 這種結(jié)構(gòu)等效于串聯(lián)排列多個(gè)晶體管的結(jié)構(gòu),其目的是將加在一個(gè)晶 體管的漏極電壓分配給多個(gè)晶體管,以便減小截止漏電流。然而,在 這一技術(shù)中,雖然漏極電壓的分配使電壓電阻性能在導(dǎo)通狀態(tài)下能得 到改善,但因?yàn)樵诮刂範(fàn)顟B(tài)下更大的電壓被分配給晶體管漏極側(cè),所 以漏電流的減小不是明顯有效的。
如上所述,因?yàn)樵趩我宦┙Y(jié)構(gòu)中截止漏電流大,所以通常采用
LDD結(jié)構(gòu)來(lái)抑制截止漏電流。那樣的話,包含下面兩個(gè)問(wèn)題。 一個(gè)問(wèn) 題是簡(jiǎn)單地增加步驟數(shù)量,因?yàn)榘粋€(gè)LDD步驟。
第二個(gè)問(wèn)題是,由于LDD結(jié)構(gòu)是在柵極形成以后使用柵電極作掩 模摻入雜質(zhì)形成的,所以需要在柵電極形成以后進(jìn)行激活熱處理和氫 化處理。因此,在柵極形成以后進(jìn)行激活(熱處理)和氫化時(shí),柵電 極下面的部分即溝道區(qū)的重組是不充分的。這是因?yàn)橛蔁釕?yīng)力等等引 起的非均勻應(yīng)力作用于柵極下面的部分,以及氫原子團(tuán)的擴(kuò)散被柵電 極阻擋。
另一方面,在不包括LDD結(jié)構(gòu)的單一漏結(jié)構(gòu)中,由于只需要進(jìn)行 源區(qū)和漏區(qū)的激活(熱處理),所以能在柵電極形成之前進(jìn)行激活和氫 化。
另外,在為了降低制造成本而減少步驟只用導(dǎo)電類(lèi)型與像素晶體 管相同的TFT形成驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)中,必須減小與像素晶體管和驅(qū)動(dòng) 電路兩者有關(guān)的TFT的截止漏電流,如果有可能,最好減小所有TFT 的截止漏電流。在CMOS驅(qū)動(dòng)電路中,可充分減小至少與像素晶體管 有關(guān)的截止漏電流。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)示例性目的是提供一種驅(qū)動(dòng)電路,其能以簡(jiǎn)單的制 造步驟實(shí)現(xiàn)單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路所要求的TFT截止漏 電流。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性方面的驅(qū)動(dòng)電路,是一種包括單一導(dǎo)電類(lèi)型的薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電路,其中薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的雜質(zhì)
濃度在2*10180^3至2*10190^3之間。
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的TFT截面圖2是具有與圖1所示TFT相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT截止漏電流和
導(dǎo)通狀態(tài)電流與S/D雜質(zhì)濃度的關(guān)系曲線圖3是具有與圖1所示TFT相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT截止漏電流和
導(dǎo)通狀態(tài)電流與柵極結(jié)構(gòu)的關(guān)系曲線圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的TFT截面圖; 圖5是根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的TFT截面圖; 圖6是根據(jù)第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的TFT截面圖; 圖7是根據(jù)第五實(shí)施例的有源矩陣基板和液晶顯示裝置的方框圖
和電路圖8是構(gòu)成圖7柵極線驅(qū)動(dòng)電路的掃描電路的方框圖; 圖9是構(gòu)成圖8掃描電路的移位寄存器的電路圖; 圖10是圖9的移位寄存器的操作時(shí)序圖11是根據(jù)第六實(shí)施例的減小TFT截止漏電流的方法的效果曲 線圖12是根據(jù)第七實(shí)施例的減小TFT截止漏電流的方法的效果曲 線圖13是根據(jù)第八實(shí)施例的有源矩陣基板的第一實(shí)例的方框圖; 圖14是根據(jù)第八實(shí)施例的有源矩陣基板的第二實(shí)例的方框圖; 圖15是根據(jù)第九實(shí)施例的有源矩陣基板的第一實(shí)例的方框圖; 圖16是根據(jù)第九實(shí)施例的有源矩陣基板的第二實(shí)例的方框圖;以
及
圖17是根據(jù)第十實(shí)施例的有源矩陣基板的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。(第一實(shí)施例)
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路中的TFT截面圖。圖2 是具有與圖1TFT相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT的截止漏電流和導(dǎo)通狀態(tài)電 流與S/D雜質(zhì)濃度的關(guān)系曲線圖。圖3是具有與圖1TFT相同的基本 結(jié)構(gòu)的TFT的截止漏電流和導(dǎo)通狀態(tài)電流與柵極結(jié)構(gòu)的關(guān)系曲線圖。 下面將基于這些附圖進(jìn)行描述。注意,"S/D"是英文"source region and drainregion(源區(qū)和漏區(qū))"的縮寫(xiě)。
雖然圖1中所示的TFT10是像素晶體管,但本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路 是由具有與TFT10相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT構(gòu)成的。換句話說(shuō),本實(shí)施 例的驅(qū)動(dòng)電路由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT10構(gòu)成,形成有源矩陣基板29 的一部分。在TFT10中,源區(qū)17和漏區(qū)18的雜質(zhì)濃度在2*1018cm'3 至2*10 111-3之間。TFT10具有一種結(jié)構(gòu),其中硅膜14、柵極絕緣膜 15和柵電極16按順序?qū)盈B。源區(qū)17和漏區(qū)18在硅膜14中形成。由 TFT10構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路是一種例如由自舉掃描電路制成的柵極線驅(qū)動(dòng) 電路。
參考圖2,垂直軸表示截止漏電流(A)和導(dǎo)通狀態(tài)電流(A)。 例如,垂直軸上的1E-10表示1*10_1()。圖2中的水平軸示出的不是設(shè) 定的劑量,而是在硅膜14中作為有效劑量的有效雜質(zhì)濃度(cm'3)。 圖2中的TFT是p-溝道型,具有單一的漏結(jié)構(gòu),這些都與TFT10相同。 TFT的尺寸如下溝道寬度和溝道長(zhǎng)度分別為4pm,柵極絕緣膜的膜 厚度為120nm,多晶硅膜的膜厚度為50nm。當(dāng)漏電壓為-10V且柵電 壓為+5V時(shí),"截止漏電流"是漏極電流。當(dāng)漏電壓為-10V且柵電壓 為-10V時(shí),"導(dǎo)通狀態(tài)電流"是漏極電流。此外,所用雜質(zhì)是硼。
從圖2顯然可見(jiàn),當(dāng)S/D雜質(zhì)濃度為2"0"cn^或更低時(shí),截止 漏電流迅速減小。這意味著使S/D雜質(zhì)濃度為2*1019^11-3或更低能得 到顯著的效果。注意,當(dāng)S/D雜質(zhì)濃度變成2H0^m-s或更低時(shí),截 止漏電流變成約20pA或更小,而導(dǎo)通狀態(tài)電流則顯著減小,這可能 引起晶體管操作上的問(wèn)題。就此而論,S/D雜質(zhì)濃度優(yōu)選地在 2*1018cm-3至2*1019cm_3之間。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施例,如果使TFT10的源區(qū)17和漏區(qū)18的雜質(zhì)濃度在2*1018咖'3至2*1019咖-3之間,則TFT10的截止漏電流充 分減小,即使是單柵結(jié)構(gòu)。因此,用單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT10構(gòu)成的驅(qū) 動(dòng)電路所要求的TFT10的截止漏電流,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的制造步驟得以 實(shí)現(xiàn)。另外,本實(shí)施例的TFT10那樣的單一漏結(jié)構(gòu)具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),當(dāng) 光輻射時(shí)引起的光漏電流比LDD結(jié)構(gòu)的光漏電流小。因此,采用低 S/D劑量的單一漏結(jié)構(gòu),也能獲得減小光漏電流的優(yōu)點(diǎn)。
參考圖3,垂直軸表示截止漏電流(A)和導(dǎo)通狀態(tài)電流(A)。 圖3中的水平軸自左至右表示具有單柵結(jié)構(gòu)、雙柵結(jié)構(gòu)和三柵結(jié)構(gòu)的 各TFT。每個(gè)TFT都是p-溝道型,其中S/D雜質(zhì)濃度為4*1018cm—3。 單柵結(jié)構(gòu)的TFT具有與圖1中的TFT10相同的基本結(jié)構(gòu)。雙柵結(jié)構(gòu)的 TFT除了兩個(gè)柵電極串聯(lián)排列以外,具有與單柵結(jié)構(gòu)的TFT相同的結(jié) 構(gòu)。三柵結(jié)構(gòu)的TFT除了三個(gè)柵電極串聯(lián)排列以外,具有與單柵結(jié)構(gòu) 的TFT相同的結(jié)構(gòu)。測(cè)量截止漏電流和導(dǎo)通狀態(tài)電流的條件與圖2的 情況相同。
從圖3顯然可見(jiàn),雙柵結(jié)構(gòu)和三柵結(jié)構(gòu)與單柵結(jié)構(gòu)相比,可以抑 制更大的截止漏電流。從這個(gè)結(jié)果明顯看出,TFT可以是四柵型,進(jìn) 而可以具有更多數(shù)目的柵電極。
下面,將利用圖1描述TFTIO的制造方法。
首先,在透明絕緣基板11上,順序?qū)盈B基礎(chǔ)氮化物膜12和基礎(chǔ) 氧化物膜13,并在其上淀積硅膜14。在這一階段,通過(guò)離子摻雜,按 需要將確定溝道濃度的雜質(zhì)摻入硅膜14。然后,對(duì)硅膜14進(jìn)行熱處 理例如激光退火使其多晶化。接著,為了電氣分離多個(gè)晶體管,利用 光刻技術(shù)將硅膜14構(gòu)圖成島形,然后淀積柵極絕緣膜15。接著,淀 積柵電極材料并采用光刻技術(shù)形成柵電極16。
然后,以柵電極16作掩模進(jìn)行離子摻雜,將低濃度的硼摻入硅膜 14。作為離子摻雜的條件,加速電壓為80kev,設(shè)定劑量在5"0^m一2 和2*1014cm-2之間的范圍內(nèi)。因此,雜質(zhì)濃度在l*1018cm'3與4*1019cm-3 (優(yōu)選地在2*1018(^3與2*1019(^1'3之間)之間時(shí)形成源區(qū)17和漏區(qū) 18。
接著,淀積層間絕緣膜19,為了主要激活源區(qū)17和漏區(qū)18,以45(TC進(jìn)行熱處理。然后,通過(guò)將整個(gè)基板暴露于氫化等離子體中進(jìn)行 氫化。在這一階段,特別促進(jìn)終止存在于由多晶硅制成的硅膜14的晶 界的懸空鍵,以及終止存在于硅膜14與柵極絕緣膜15之間邊界的懸 空鍵,以改善電流傳輸特性。接著,在源區(qū)17和漏區(qū)18上面形成接 觸孔20,并在其上形成導(dǎo)線21和22以及絕緣膜23和24。與源區(qū)17 連接的導(dǎo)線21和22用作源電極27,與漏區(qū)18連接的導(dǎo)線21和22 用作漏電極28。
最后,在導(dǎo)線22的上面形成接觸孔25,并在其上進(jìn)一步形成導(dǎo) 線26。由此,包含TFT10的有源矩陣基板29完全形成。
采用上述制造步驟制造的p-溝道型TFT10的特性如圖2和3所示。 結(jié)果發(fā)現(xiàn),用2*10 111-3或更小的有效硼濃度能顯著地抑制TFT10的 截止漏電流。
下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的操作和效果。 在本實(shí)施例中,其中降低了 S/D雜質(zhì)濃度的TFT10用于每一個(gè)p-溝道型像素晶體管和由p-溝道型TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。因此,由于在 每一TFT10處于截止?fàn)顟B(tài)下,漏極末端的電場(chǎng)能變?nèi)?,所以能抑制?價(jià)帶至導(dǎo)帶的隧道現(xiàn)象。
S/D雜質(zhì)濃度指的是注入硅膜14中的源區(qū)17和漏區(qū)18中的雜質(zhì) (摻雜劑)濃度。根據(jù)本TFTIO,可以抑制在玻璃基板上形成的多晶 硅所特有的經(jīng)過(guò)隙內(nèi)能級(jí)的隧道現(xiàn)象。因此,在溝道區(qū)14a與漏區(qū)18 之間不提供LDD區(qū)域,也能減小截止漏電流。由于當(dāng)S/D.雜質(zhì)濃度降 低時(shí)寄生電阻增加,所以S/D雜質(zhì)濃度不能盲目地減小。但是,通過(guò) 在源區(qū)17和漏區(qū)18上疊加?xùn)烹姌O16,可以抑制寄生電阻的增加(參 見(jiàn)第二實(shí)施例)。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施例,在驅(qū)動(dòng)電路也是由具有與像素晶體管 相同的導(dǎo)電類(lèi)型的TFT組成的結(jié)構(gòu)中,使與像素晶體管和驅(qū)動(dòng)電路兩 者有關(guān)的TFT (優(yōu)選地使所有的TFT)的S/D雜質(zhì)濃度為2*1019cm'3 或更小,可以減小截止漏電流。此外,通過(guò)使用S/D雜質(zhì)濃度小的雙 柵結(jié)構(gòu)或三柵結(jié)構(gòu),可以進(jìn)一步減小截止漏電流。
當(dāng)截止漏電流大的時(shí)候,寫(xiě)入像素存儲(chǔ)電容器和像素電容器的電壓變得較低,引起對(duì)比度較低、亮點(diǎn)缺陷、暗點(diǎn)缺陷、柵極線驅(qū)動(dòng)電 路故障等等問(wèn)題。但是采用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu),這些問(wèn)題能得到解決。
注意,如果S/D雜質(zhì)濃度進(jìn)一步減小至2nO"cm^或更小,則導(dǎo)通狀 態(tài)電流將顯著地減小,從而引起晶體管操作的問(wèn)題。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施例,通過(guò)以低S/D劑量降低S/D雜質(zhì)濃度, 可以減小截止漏電流從而抑制漏區(qū)末端的電場(chǎng)。但是,這會(huì)使源區(qū)17 和漏區(qū)18的電阻增加。也就是說(shuō),由于寄生電阻增加,導(dǎo)通狀態(tài)電流 的減小可能成為一個(gè)問(wèn)題。盡可能地避免這個(gè)問(wèn)題的一種方法是老化, 這將在后面的第六和第七實(shí)施例中進(jìn)行描述。
除上述方法外,還能用一些其他方法來(lái)解決。第一個(gè)方法是與溝 道區(qū)14a的寬度相比,增加源區(qū)17和漏區(qū)18的寬度,以便盡可能地 減小寄生電阻。第二個(gè)方法是減小從溝道區(qū)14a與源區(qū)17和漏區(qū)18 之間的邊界所形成的結(jié)區(qū)至接觸孔20的距離,盡可能達(dá)到避免由制造 容差引起問(wèn)題的程度。第三個(gè)方法是盡可能地加大接觸孔20的直徑。 具體地說(shuō),第三個(gè)方法是將接觸孔20的直徑加大至與溝道寬度同樣 長(zhǎng),優(yōu)選地大于溝道寬度。特別是,關(guān)于接觸孔20的形狀,這種方法 是在溝道寬度方向上增加的長(zhǎng)度,比在溝道長(zhǎng)度方向上增加的長(zhǎng)度更 長(zhǎng)。
雖然在本實(shí)施例中使用的雜質(zhì)是硼,但當(dāng)然也可以使用第三族的 其他元素。另外,雖然TFT10為p-溝道型,但是采用n-溝道型也可以 實(shí)現(xiàn)同樣的操作和效果。
作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性?xún)?yōu)點(diǎn),TFT的源區(qū)與漏區(qū)的雜質(zhì)濃 度在2*1018咖-3至2*1019011-3之間,可以顯著地減小截止漏電流,即使
采用單柵結(jié)構(gòu)。因此,可以用簡(jiǎn)單的制造步驟實(shí)現(xiàn)由單一導(dǎo)電類(lèi)型的 TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路所要求的TFT截止漏電流。 (第二實(shí)施例)
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路中的TFT截面圖。下面 將基于圖4進(jìn)行描述。注意,與圖1中相同的元件用相同的參考數(shù)字 表示,這里對(duì)它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
雖然圖4中所示的TFT30是像素晶體管,但本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路是由具有與TFT30相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT構(gòu)成的。換句話說(shuō),本實(shí)施 例的驅(qū)動(dòng)電路是由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT30構(gòu)成,形成有源矩陣基板39 的一部分。在TFT30中,源區(qū)17和漏區(qū)18的雜質(zhì)濃度在2*1018cm-3 至2*1019(:1^3之間。此外,TFT30具有的結(jié)構(gòu)是,其中硅膜14、柵極 絕緣膜15和柵電極36按順序?qū)盈B,柵電極36的至少一部分和在硅膜 14中形成的源區(qū)17和漏區(qū)18的至少一部分,經(jīng)過(guò)柵極絕緣膜15重 疊。因此,由于在柵極絕緣膜15下面的溝道直接連接源區(qū)17或漏區(qū) 18,所以源電阻或漏電阻減小。由TFT30構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路例如是自舉 掃描電路制成的柵極線驅(qū)動(dòng)電路。 下面將描述TFT30的制造方法。
在本實(shí)施例中,在形成柵電極36之前,利用光致抗蝕劑作掩模摻 入低濃度硼,由此形成源區(qū)17和漏區(qū)18。這意味著,在淀積柵極絕 緣膜15之前,利用光致抗蝕劑作掩模通過(guò)離子摻雜摻入低濃度硼,從 而形成源區(qū)17和漏區(qū)18。此時(shí)雜質(zhì)濃度在1*1018咖-3至4*1019011-3之 間,優(yōu)選地在2*1018cm-3至2*1019cm'3之間。
也可接受的是,在摻雜之前形成犧性層,并在摻雜以后添加除去 犧性層的處理。由于犧性層的厚度通常是薄的,所以使用例如20kev 的加速電壓進(jìn)行離子摻雜,因?yàn)樗^經(jīng)過(guò)的氧化物膜是薄的。在這種 情況下,在構(gòu)成柵電極36之前,可進(jìn)行450'C的熱處理以激活源區(qū)17 和漏區(qū)18,隨后進(jìn)行氫化。
然后,形成柵電極36。此時(shí),因?yàn)闁烹姌O36與源區(qū)17和漏區(qū)18 重疊,所以也能獲得用于形成源區(qū)17和漏區(qū)18的光致抗蝕劑與用于 形成柵電極36的光致抗蝕劑之間位移減小的輔助效果。
注意,即使在本實(shí)施例中,也能在淀積層間絕緣膜19之后進(jìn)行激 活處理和氫化處理,這與第一實(shí)施例相同。由此,包含TFT30的有源 矩陣基板39完全形成。
即使在如上所述形成的TFT30中,當(dāng)以水平軸表示有效硼濃度或 柵結(jié)構(gòu),對(duì)截止漏電流等進(jìn)行測(cè)量時(shí),得到了與圖2和3所示相同的 特性。因此,在TFT30中,用2*1019011'3或更低的8/0雜質(zhì)濃度能顯 著地抑制截止漏電流。除此以外,因?yàn)樵谠磪^(qū)17和漏區(qū)18中經(jīng)過(guò)柵極絕緣膜15與柵電 極36重疊的部分,在TFT30導(dǎo)通狀態(tài)下不起寄生電阻的作用(電阻 降低),所以能抑制導(dǎo)通狀態(tài)電流的下降。因此,根據(jù)本實(shí)施例,可以 得到包含具有高驅(qū)動(dòng)能力的TFT驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)能抑制截止漏電流。 本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)、操作和效果與第一實(shí)施例相同。 (第三實(shí)施例)
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的TFT截面圖。下面將基于圖5進(jìn) 行描述。注意,與圖1中相同的元件用相同的參考數(shù)字表示,這里對(duì) 它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
雖然圖5所示的TFT40是像素晶體管,但本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路由 具有與TFT40相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT構(gòu)成。換句話說(shuō),本實(shí)施例的驅(qū) 動(dòng)電路是由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT40構(gòu)成的,形成有源矩陣基板49的 一部分。在TFT40中,源區(qū)17和漏區(qū)18的雜質(zhì)濃度在2"0"cm-3至 2*1019咖'3之間。此外,TFT40具有的結(jié)構(gòu)是,其中輔助柵電極46、 輔助柵極絕緣膜43、硅膜14、柵極絕緣膜15和柵電極16按順序?qū)盈B, 并且輔助柵電極46的至少一部分與在硅膜14中形成的源區(qū)17和漏區(qū) 18的至少一部分經(jīng)過(guò)輔助柵極絕緣膜43重疊。輔助柵電極46和柵電 極16通過(guò)未示出部分的導(dǎo)體相互連接以致電短路。由TFT40構(gòu)成的 驅(qū)動(dòng)電路是例如由自舉掃描電路制成的柵極線驅(qū)動(dòng)電路。
在本實(shí)施例中,為了抑制由低S/D劑量引起的導(dǎo)通狀態(tài)龜流減小, 除柵電極16以外,還提供有輔助柵電極46。經(jīng)過(guò)輔助柵極絕緣膜43, 輔助柵電極46設(shè)置在相對(duì)于硅膜14與柵電極16相對(duì)的側(cè)面。換句話 說(shuō),本實(shí)施例這樣配置以致施加到柵電極16上的同一電壓也施加到另 一輔助柵電極46上。根據(jù)本實(shí)施例,因?yàn)闇系莱嗽诠枘?4a的柵電 極16側(cè)形成以外,也在輔助柵電極46側(cè)形成,所以即使源區(qū)17和漏 區(qū)18中雜質(zhì)的摻入量減少,也能抑制導(dǎo)通狀態(tài)電流的降低。本實(shí)施例 的其他結(jié)構(gòu)、操作和效果與第一實(shí)施例相同。 (第四實(shí)施例)
圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的TFT截面圖。下面將 基于圖6進(jìn)行描述。注意圖4和5中相同的元件用相同的參考數(shù)字表示,這里對(duì)它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
雖然圖6中所示的TFT50是像素晶體管,但是本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電 路是由具有與TFT50相同的基本結(jié)構(gòu)的TFT構(gòu)成的。換句話說(shuō),本實(shí) 施例的驅(qū)動(dòng)電路是由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT50構(gòu)成的,形成有源矩陣基 板59的一部分。在TFT50中,源區(qū)17和漏區(qū)18的雜質(zhì)濃度在 2*1018咖-3至2*1019(^3之間。此夕卜,TFT50具有的結(jié)構(gòu)是,其中輔助 柵電極46、輔助柵極絕緣膜43、硅膜14、柵極絕緣膜15和柵電極36 按順序?qū)盈B,并且柵電極36的至少一部分與源區(qū)17和漏區(qū)18的至少 一部分通過(guò)柵極絕緣膜15重疊,輔助柵電極46的至少一部分與源區(qū) 17和漏區(qū)18的至少一部分通過(guò)輔助柵極絕緣膜43重疊。源區(qū)17和 漏區(qū)18在硅膜14中形成。輔助柵電極46和柵電極36通過(guò)未示出部 分的導(dǎo)體相互連接以致電短路。由TFT50構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路是由例如自 舉掃描電路制成的柵極線驅(qū)動(dòng)電路。
經(jīng)過(guò)輔助柵極絕緣膜43,輔助柵電極46設(shè)置在相對(duì)于硅膜14與 柵電極36相對(duì)的側(cè)面。柵電極36經(jīng)過(guò)柵極絕緣膜15與源區(qū)17和漏 區(qū)18重疊。因此,當(dāng)接通電壓施加到柵電極36時(shí),重疊的源區(qū)17和 漏區(qū)18的載流子濃度增加以致源區(qū)17和漏區(qū)18中的電阻下降。根據(jù) 本實(shí)施例,即使源區(qū)17和漏區(qū)18中的雜質(zhì)摻入量減少,也能抑制導(dǎo) 通狀態(tài)電流的降低。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)、操作和效果與第二和第三 實(shí)施例相同。
(第五實(shí)施例)
下面將基于圖7至IO描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的有源矩陣基板 和液晶顯示裝置。
如圖7所示,本實(shí)施例的有源矩陣基板8基本上包括多條柵極線 Gl至Gn,多條數(shù)據(jù)線Sl至Sm,設(shè)置在柵極線Gl至Gn與數(shù)據(jù)線 Sl至Sm之間的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的像素晶體管4,以及將驅(qū)動(dòng)電壓順序施 加到柵極線Gl至Gn的柵極線驅(qū)動(dòng)電路2。柵極線驅(qū)動(dòng)電路2是上述 第一至第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路中的一個(gè)。構(gòu)成像素晶體管4和柵極線 驅(qū)動(dòng)電路2的TFT是p-溝道型TFT,并且該p-溝道型TFT的源區(qū)和 漏區(qū)的雜質(zhì)濃度在2*1018cm-3至2*1019cnr3之間。如圖7所示,本實(shí)施例的液晶顯示裝置9,包括有源矩陣基板8, 與有源矩陣基板8相對(duì)的對(duì)置基板(公共電極9),以及插入對(duì)置基板 和有源矩陣基板8之間的液晶(像素電容器6)。
下面將詳細(xì)描述有源矩陣基板8和液晶顯示裝置9。
如圖7所示,有源矩陣基板8包括像素單元1,柵極線驅(qū)動(dòng)電路2 和數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3。像素單元1、柵極線驅(qū)動(dòng)電路2和數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電 路3僅由在同一玻璃基板上的p-溝道型TFT構(gòu)成。
在像素單元1中,柵極線Gl至Gn和數(shù)據(jù)線Sl至Sm相互形成 直角。各柵極線Gl至Gn與柵極線驅(qū)動(dòng)電路2的相應(yīng)端子相連。各數(shù) 據(jù)線Sl至Sm與數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3的相應(yīng)端子相連。在像素單元1的 柵極線Gl至Gn與數(shù)據(jù)線Sl至Sm之間的每一節(jié)點(diǎn)上,淀積由像素 晶體管4 (它是多晶硅TFT)構(gòu)成的像素電路、像素存儲(chǔ)電容器5以 及由液晶制成的像素電容器6。
柵極線驅(qū)動(dòng)電路2由通過(guò)與像素晶體管4相同的制作工藝制造的 p-溝道型TFT組成的掃描電路構(gòu)成。垂直起始脈沖信號(hào)ST和時(shí)鐘信 號(hào)從外部輸入至構(gòu)成柵極線驅(qū)動(dòng)電路2的掃描電路,掃描電路輸出輸 出信號(hào),其中垂直起始脈沖信號(hào)ST與時(shí)鐘信號(hào)同步并通過(guò)一級(jí)移相。 從而使連接公共柵極線的像素電路處于導(dǎo)通狀態(tài),結(jié)果使要輸出到數(shù) 據(jù)線的視頻信號(hào)被收進(jìn)像素電路。
圖8示出柵極線驅(qū)動(dòng)電路2的掃描電路的配置。兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CL1 和CL2以及垂直起始脈沖信號(hào)ST從外部輸入至圖8所示的柵極線驅(qū) 動(dòng)電路2的掃描電路。圖8所示的柵極線驅(qū)動(dòng)電路2的掃描電路包括 串聯(lián)連接的多個(gè)移位寄存器SR (SR1、 SR2、 SR3、 SR4、……)。
在第一級(jí)移位寄存器SR1中,垂直脈沖信號(hào)ST輸入至它的輸入 端IN,并且在第二和后隨級(jí)的每一移位寄存器SR2、 SR3、 SR4、…… 中,前一級(jí)的輸出信號(hào)OUT輸入至輸入端IN。兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CL1和 CL2也輸入至各個(gè)移位寄存器。
第一級(jí)移位寄存器SR1輸出一個(gè)輸出信號(hào)OUTl,其中利用時(shí)鐘 信號(hào)CL1使垂直起始脈沖信號(hào)ST移相。下一級(jí)移位寄存器SR2輸出 一個(gè)輸出信號(hào)OUT2,其中利用時(shí)鐘信號(hào)CL2使來(lái)自移位寄存器SR1的輸出移相。此后,各個(gè)輸出以同樣的方式與時(shí)鐘信號(hào)同步移相,并 且垂直起始脈沖信號(hào)ST被順序傳送。
圖9示出移位寄存器SR1的內(nèi)部電路。雖然圖9示出的是第一級(jí) 移位寄存器SR1,但是后面的移位寄存器SR2、 SR3、 SR4、……的電 路結(jié)構(gòu)除了輸入的信號(hào)以外是相同的。具體地說(shuō),在移位寄存器SR2 中,前一級(jí)的輸出信號(hào)0UT1替代垂直起始脈沖信號(hào)ST輸入至輸入 端IN,時(shí)鐘信號(hào)CL2替代時(shí)鐘信號(hào)CL1輸入,而時(shí)鐘信號(hào)CL1則替 代時(shí)鐘信號(hào)CL2輸入。在每一個(gè)后面的移位寄存器中,前一級(jí)的輸出 信號(hào)OUT輸入至輸入端IN,時(shí)鐘信號(hào)則在各級(jí)交替輸入。
圖9所示的移位寄存器SR1包括8個(gè)p-溝道型晶體管Trl至Tr8。 當(dāng)垂直起始脈沖信號(hào)ST以低電平輸入至輸入端IN時(shí),晶體管Tr3處 于導(dǎo)通狀態(tài),向節(jié)點(diǎn)Nl提供VSS電源電壓。當(dāng)VSS電源電壓與低電 平的電壓相同時(shí),向節(jié)點(diǎn)Nl提供從低電平升高閾值Vt的電壓。雖然 在本實(shí)施例中VSS電源電壓是與低電壓相同的電壓,但是該電壓也可 以是不同的。另外,也可以接受的是,采用輸入至晶體管Tr3柵電極 (輸入端IN)的垂直起始脈沖信號(hào)ST代替VSS電源電壓。
當(dāng)來(lái)自下一級(jí)移位寄存器SR2的輸出信號(hào)OUT2為低電平時(shí),晶 體管Tr5處于導(dǎo)通狀態(tài),向節(jié)點(diǎn)N3提供從低電平升高閾值Vt的電壓。 當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CL2為低電平時(shí),晶體管Tr6處于導(dǎo)通狀態(tài),提供高電平 電壓(VDD電源電壓)作為輸出信號(hào)OUTl。當(dāng)節(jié)點(diǎn)N1的電壓為低 電壓(低于VSS+Vt的自舉電壓或低電平)時(shí),晶體管Tr7處于導(dǎo)通 狀態(tài),向其時(shí)鐘信號(hào)CL1的電壓,作為輸出信號(hào)OUTl。
因?yàn)榫w管Tr6和Tr7驅(qū)動(dòng)連接至移位寄存器SR1輸出端的電容 性負(fù)載,所以通過(guò)設(shè)置溝道寬度比其他晶體管Trl至Tr5大一位數(shù)或 更多來(lái)提高它們的電流驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)垂直起始脈沖信號(hào)ST為低電平 時(shí),晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài),向節(jié)點(diǎn)N3提供高電平電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn) N3的電壓為VSS+Vt時(shí),晶體管Trl和Tr2處于導(dǎo)通狀態(tài),向節(jié)點(diǎn) Nl提供高電平電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn)N1為低電壓(低于VSS+Vt的自舉電壓 或低電平)時(shí),晶體管Tr8處于導(dǎo)通狀態(tài),向晶體管Trl和Tr2的連 接節(jié)點(diǎn)即節(jié)點(diǎn)N2提供電壓,作為輸出信號(hào)OUTl。當(dāng)輸出信號(hào)0UT1的電壓通過(guò)晶體管Tr8提供給節(jié)點(diǎn)N2時(shí),施 加在晶體管Trl和Tr2的源電極和漏電極之間的電壓變成電源電壓或 較低(=高電平與低電平之間的電壓差)。在其他的晶體管Tr3至Tr8 中,由于施加在源電極和漏電極之間的電壓為電源電壓或較低,所以 全部晶體管Td至Tr8中滿足電源電壓或較低電壓的條件。
下面將利用圖10的時(shí)序描述移位寄存器的操作。在圖10中,時(shí) 鐘信號(hào)CL1和CL2以及垂直起始脈沖信號(hào)ST的高電平電壓為VDD, 它們的低電平電壓為VSS。
下面將參考圖10描述移位寄存器SR1的操作。首先,在圖10中 的時(shí)刻tl,當(dāng)垂直起始脈沖信號(hào)ST變成低電平時(shí),晶體管Tr3和Tr4 處于導(dǎo)通狀態(tài)。與此同時(shí),節(jié)點(diǎn)N1的電壓從垂直起始脈沖信號(hào)ST的 低電平電壓改變至升高閾值Vt的電壓。另外,節(jié)點(diǎn)N3變成高電平。
此時(shí),雖然晶體管Tr7處于導(dǎo)通狀態(tài),但是由于時(shí)鐘信號(hào)CL1為 高電平,所以輸出信號(hào)OUTl保持高電平。另外,由于時(shí)鐘信號(hào)CL2 為低電平,所以也從晶體管Tr6提供高電平電壓。
然后,在時(shí)刻t2,時(shí)鐘信號(hào)CL1改變至低電平。于是,因?yàn)樵诰?體管Tr7的柵極和漏電極以及柵極和源電極之間存在電容,所以由于 每一電容自舉效應(yīng),節(jié)點(diǎn)N1的電壓降低為低于VSS+Vt的電壓,以致 變成低于低電平的電壓。結(jié)果,閾值電壓或更高的電壓加在晶體管Tr7 的柵電極與源電極之間。因此,晶體管Tr7保持導(dǎo)通狀態(tài),并提供時(shí) 鐘信號(hào)CL1的低電平電壓作為輸出信號(hào)0UT1。
然后,在時(shí)刻t3,后一級(jí)的輸出信號(hào)OUT2的電壓改變至低電平。 于是,晶體管Tr5變成導(dǎo)通狀態(tài),節(jié)點(diǎn)N3的電壓從高電平電壓改變?yōu)?VSS+Vt的電壓,它是從低電平電壓升高閾值Vt的電壓。結(jié)果,晶體 管Trl和Tr2變成導(dǎo)通狀態(tài),節(jié)點(diǎn)N1的電壓從低電平改變至高電平。 此時(shí),因?yàn)榫w管Tr7的柵極與源極之間的電壓差變成零,所以晶體 管Tr7變成非導(dǎo)通狀態(tài)。
在時(shí)刻t3以后,因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)CL2以恒定的頻率輸入至晶體管 Tr6,所以輸出信號(hào)OUTl保持高電平。另外,由于節(jié)點(diǎn)N3通過(guò)晶體 管Trl和Tr2的柵極電容保持VSS+Vt的電壓,直至下次低電平垂直起始脈沖信號(hào)ST輸入,所以晶體管Trl和Tr2處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此, 節(jié)點(diǎn)Nl的電壓從下一低電平的垂直起始脈沖信號(hào)ST輸入的時(shí)刻t3 開(kāi)始直至下一時(shí)刻tl為高電平,所以晶體管Tr7的柵極和源極之間的 電壓被置于零,以致晶體管Tr7處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
如上所述,在本驅(qū)動(dòng)電路的配置中,因?yàn)槊總€(gè)時(shí)刻都沒(méi)有電流從 正電源(高電平)流向負(fù)電源(低電平)的通路,所以實(shí)現(xiàn)了低功耗 電路。
雖然已經(jīng)描述了移位寄存器SR1的操作,但是,除了輸入的信號(hào) 以夕卜,將在有別于移位寄存器SR1的移位寄存器SR2、 SR3、 SR4、…… 中進(jìn)行相同的操作。因此,垂直起始脈沖信號(hào)ST被順序地移相并被 移位寄存器輸出。
注意,在柵極線驅(qū)動(dòng)電路2中,雖然描述了 "節(jié)點(diǎn)N3通過(guò)晶體 管Trl和Tr2的柵極電容保持VSS+Vt的電壓",但已發(fā)現(xiàn),如果晶體 管Tr4或Tr5的截止漏電流大的話,電壓就不能保持,以致引起故障。 然而,在本實(shí)施例中,通過(guò)只使用根據(jù)第一至第四實(shí)施例中的任一實(shí) 施例的p-溝道型TFT,可以減小構(gòu)成柵極線驅(qū)動(dòng)電路2的TFT的截止 漏電流,這樣就能制造沒(méi)有故障的高清晰度的有源矩陣基板8。
此外,即使對(duì)于像素單元1的像素晶體管4也要求截止漏電流小 的特性,以便充分可靠地對(duì)像素存儲(chǔ)電容器5和像素電容器6進(jìn)行充 電。比較起來(lái),在本實(shí)施例中,因?yàn)橥ㄟ^(guò)只使用根據(jù)第一至第四實(shí)施 例中的任一實(shí)施例所用的p-溝道型TFT,可以抑制所有TFT的截止漏 電流,所以可以制造沒(méi)有顯示不勻和閃爍的高清晰度有源矩陣基板8。
注意,雖然本實(shí)施例的有源矩陣基板8只由p-溝道型TFT構(gòu)成, 但是有源矩陣基板8也可由n-溝道型TFT構(gòu)成。即使那樣,也能實(shí)現(xiàn) 與本實(shí)施例相同的操作和效果。另外,有源矩陣基板8不限于液晶, 也可用于如EL (電發(fā)光)的其他的顯示裝置。 (第六實(shí)施例)
圖11是根據(jù)第六實(shí)施例的減小TFT截止漏電流的方法的效果曲 線圖。下面將基于圖1和圖11進(jìn)行描述。
下面將利用圖1所示的TFT10進(jìn)行描述。已經(jīng)知道,當(dāng)深度(絕對(duì)值大)截止?fàn)顟B(tài)電壓在源電極27和漏電極28的電位不一致的狀態(tài) 下施加至柵電極16時(shí),截止漏電流減小(參見(jiàn)例如Technical Digest of AM-FPD2007,PP.227-230)。這是由于漏區(qū)末端的強(qiáng)電場(chǎng)使載流子被注 入或被俘獲于柵極絕緣膜15或在柵極絕緣膜15和硅膜14之間的邊 界,所以,在那個(gè)部分產(chǎn)生正的固定電荷。下面將把本實(shí)施例的截止 泄漏減小稱(chēng)為"老化效果"。因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)預(yù)先向柵電極16施加深度截 止?fàn)顟B(tài)電壓而獲得"老化效果",所以能制造具有截止漏電流減小的 TFT10的有源矩陣基板。
另外,當(dāng)源電極27和漏電極28之間的電壓差的極性被反轉(zhuǎn)時(shí), 就極性反轉(zhuǎn)的電壓而言,得不到減小截止漏電流的效果。因此,優(yōu)選 地同樣地進(jìn)行老化,同時(shí)替代施加至源電極27和漏電極28的電壓。
下面將詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施例的減小截止漏電流的方法。
在本實(shí)施例的減小截止漏電流的方法中,在正常截止?fàn)顟B(tài)電壓施 加到TFT10的柵電極16之前,將絕對(duì)值大于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì) 值的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16。此時(shí),當(dāng)絕對(duì)值大于正常截止?fàn)?態(tài)電壓絕對(duì)值的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16時(shí),將極性反轉(zhuǎn)的恒定 電壓或脈沖電壓加在源電極27和漏電極28之間。
在圖11中,垂直軸表示截止漏電流和導(dǎo)通狀態(tài)電流,水平軸表示 截止?fàn)顟B(tài)電壓。在水平軸中,初始狀態(tài)指的是施加"正常截止?fàn)顟B(tài)電 壓(例如+10V)"的狀態(tài),+15V或+20V的電壓是"絕對(duì)值大于正常 截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的電壓"。
現(xiàn)在,假定源電極27和漏電極28兩者之一為電極A,另一為電 極B。首先,在OV的連續(xù)電壓施加到電極A以及-10V的連續(xù)電壓施 加到電極B的狀態(tài)下,將截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16達(dá)IO秒進(jìn)行 老化。然后,切換施加至電極A和電極B的直流電壓,在-10V的連 續(xù)電壓施加到電極A以及OV連續(xù)電壓施加到電極B的狀態(tài)下,將截 止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16達(dá)10秒進(jìn)行老化。截止?fàn)顟B(tài)電壓包括三 種電壓也就是+10V、十15V和+20V。圖11示出已經(jīng)過(guò)這三種電壓老化 的TFT10的截止漏電流和導(dǎo)通狀態(tài)電流的測(cè)量結(jié)果。
從結(jié)果可明顯看出,通過(guò)至少將0V直流電壓施加到源電極27,將-10V直流電壓施加到漏電極28,并且將+15V或更高的電壓施加到 柵電極16達(dá)10秒,然后交換施加至源電極27和漏電極28的所述電 壓,并進(jìn)一步同樣地施加截止?fàn)顟B(tài)電壓達(dá)10秒,發(fā)現(xiàn)能減小截止漏電 流。
經(jīng)過(guò)這個(gè)老化步驟,對(duì)于截止漏電流大的TFT,截止漏電流能得 到改善。另外,經(jīng)過(guò)這個(gè)老化步驟,例如S/D雜質(zhì)濃度設(shè)置得太高的 TFT的截止漏電流也能得到改善。用于老化的電壓大于有源矩陣基板 的正常驅(qū)動(dòng)電壓。這意味著,由于截止漏電流決不會(huì)通過(guò)正常驅(qū)動(dòng)而 逐漸減小,所以必須有意地施加用于老化的電壓。
在這個(gè)老化步驟中,可接受的是向源電極27和漏電極28施加脈 沖電壓來(lái)代替替代施加至源電極27和漏電極28的直流電壓的方法。 一個(gè)例子是施加周期性脈沖電壓,其中電極A變成OV以及電極B變 成-10V的時(shí)間周期為1秒,電極A變成-10V以及電極B變成OV的 時(shí)間周期為1秒。在這一脈沖電壓施加到源電極27和漏電極28的狀 態(tài)下,將截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16達(dá)20秒。采用這種方法,可 以以一個(gè)序列進(jìn)行所希望的電壓施加。
TFT,它是根據(jù)本實(shí)施例的減小截止漏電流的方法的目標(biāo),可以 是第一至第四實(shí)施例中的一種或者其他的TFT。 (第七實(shí)施例)
圖12是根據(jù)第七實(shí)施例的減小TFT截止漏電流的方法的效果曲 線圖。下面將基于圖1和圖12進(jìn)行描述。
下面將利用圖1所示的TFT10進(jìn)行描述。當(dāng)源電極27和漏電極 28二者中的任何一個(gè)處于浮置狀態(tài),并且將深度(絕對(duì)值大)截止?fàn)?態(tài)電壓以脈沖方式施加到柵電極16時(shí),截止漏電流減小,如同第六實(shí) 施例中的老化效果那樣。下面將詳細(xì)描述本實(shí)施例的截止漏電流減小 方法。
在本實(shí)施例的截止漏電流減小方法中,在正常截止?fàn)顟B(tài)電壓施加 到TFT10的柵電極16之前,將絕對(duì)值大于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值 的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵電極16。此時(shí),源電極27和漏電極28二者 中的任何一個(gè)處于浮置狀態(tài),而絕對(duì)值大于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的截止?fàn)顟B(tài)電壓被設(shè)置為脈沖電壓。
在圖12中,垂直軸表示漏電流,水平軸表示柵電極電壓。換句話
說(shuō),圖12示出TFT的柵極電壓-漏電流特性。在本實(shí)施例中采用的TFT 處于圖12所示的"老化(AC)浮置"。注意,處在"初始狀態(tài)"、"老 化(DC)"和"老化(AC)"的各個(gè)TFT也在圖12中作為參考示出。 假定源電極27和漏電極28 二者中的任何一個(gè)為電極A,另一個(gè) 為電極B。當(dāng)電極A處于浮置狀態(tài),即使不處于浮置狀態(tài)的電極B固 定于0V,并且向柵電極16施加+20V的直流電壓時(shí),截止漏電流也不 會(huì)改變。但是,當(dāng)不處于浮置狀態(tài)的電極B固定于OV,并且向柵電極 16施加由低電壓0V和高電壓+20V組成的脈沖電壓達(dá)IO秒時(shí),不管 漏電極28是電極A還是電極B,截止漏電流都能減小。本實(shí)施例的其 他結(jié)構(gòu)、操作和效果與第六實(shí)施例相同。 (第八實(shí)施例)
圖13和14是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的有源矩陣基板的方框圖, 其中圖13示出第一實(shí)例,圖14示出第二實(shí)例。下面將基于圖13和 14進(jìn)行描述。但是與圖7中相同的元件用相同的參考數(shù)字表示,這里 對(duì)它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
在圖13中,有源矩陣基板60基本上包括電壓施加端61,其上 被施加絕對(duì)值大于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及開(kāi)關(guān)單元62,其 在施加到電壓施加端61的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路2輸出的電壓之間 進(jìn)行切換,并將這兩個(gè)電壓中的任一電壓供給柵極線Gl至Gn。有源 矩陣基板60還包括電壓施加端63,其上被施加絕對(duì)值大于正常驅(qū)動(dòng) 電壓絕對(duì)值的電壓;以及開(kāi)關(guān)單元64,其在施加到電壓施加端63的 電壓與從數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3輸出的電壓之間進(jìn)行切換,并將這兩個(gè)電 壓中的任一電壓供給數(shù)據(jù)線Sl至Sm。
像素單元1、柵極線驅(qū)動(dòng)電路2和數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3與圖7至10 所示第五實(shí)施例的相同。開(kāi)關(guān)單元62和64能用與其他電路相同的TFT 實(shí)現(xiàn)。構(gòu)成開(kāi)關(guān)單元62的一個(gè)幵關(guān)可以由用于在觸點(diǎn)"a"與觸點(diǎn)"b" 之間打開(kāi)/閉合的第一TFT,和用于在觸點(diǎn)"a"與觸點(diǎn)"e"之間打開(kāi) /閉合的第二 TFT組成。當(dāng)從另一電路輸出的接通/斷開(kāi)控制電壓被施加至這些TFT的柵電極時(shí),這些觸點(diǎn)之間的空隙被打開(kāi)或閉合。電壓 施加端61和63像其他的電路一樣由形成在同一基板上的導(dǎo)體制成, 連接至每個(gè)開(kāi)關(guān)的一個(gè)觸點(diǎn),并且從有源矩陣基板60的外部施加一個(gè) 預(yù)定的電壓。
雖然在第六實(shí)施例和第七實(shí)施例中所述的老化方法基本上可在源 電極、漏電極和柵電極形成之后的任何時(shí)間進(jìn)行,但是在面板測(cè)試時(shí) 進(jìn)行更有效。因此,在本實(shí)施例中,采用電壓施加端61和63以及開(kāi) 關(guān)單元62和64,在進(jìn)行正常驅(qū)動(dòng)與進(jìn)行老化電壓施加之間,將輸入 通道的信號(hào)切換至像素單元1,在面板測(cè)試時(shí)實(shí)行老化。這一老化的 目標(biāo)是圖7中的像素晶體管4。
如附圖中所示,特定的電壓施加序列是,開(kāi)關(guān)單元62和64處于 接觸狀態(tài)以輸入老化電壓,首先,用于接通p-溝道型TFT的電壓被施 加到電壓施加端61,并且正電壓A被施加到電壓施加端63。其次, 大于正常驅(qū)動(dòng)電壓的正電壓被施加到電壓施加端61,以斷開(kāi)p-溝道型 TFT,然后,負(fù)電壓B被施加到電壓施加端63。在這一狀態(tài)下,絕對(duì) 值為IA-BI的電壓被施加在p-溝道型TFT的源極和漏極之間,并且施加 到電壓施加端61的電壓被施加到柵極,由此能獲得老化效果。
圖14中的有源矩陣基板65基本上包括電壓施加端61,其上被 施加絕對(duì)值大于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及開(kāi)關(guān)單元62,其在 施加到電壓施加端61的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路2輸出的電壓之間進(jìn) 行切換,并將這兩個(gè)電壓中的任一電壓供給柵極線Gl至Gn。但是, 省略了圖13中的電壓施加端63和開(kāi)關(guān)單元64。
在有源矩陣基板65中,在正常驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3所能得到 的最大電壓被輸出的顯示狀態(tài)下,由于在p-溝道型TFT的源極和漏極 之間產(chǎn)生電位差,所以通過(guò)向電壓施加端61施加大于正常驅(qū)動(dòng)電壓的 正電壓,也能得到老化效果。有源矩陣基板65的其他結(jié)構(gòu)、操作和效 果與圖13中的有源矩陣基板60相同。 (第九實(shí)施例)
圖15和16是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的有源矩陣基板的方框圖, 其中圖15示出第一實(shí)例,圖16示出第二實(shí)例。下面將基于圖15和16進(jìn)行描述。但是,與圖7和13中相同的元件用相同的參考數(shù)字表 示,這里對(duì)它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
圖15中的有源矩陣基板70基本上包括電源電路71,其輸出絕 對(duì)值高于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及開(kāi)關(guān)單元62,其在從電源 電路71輸出的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路2輸出的電壓之間進(jìn)行切換, 并將這兩個(gè)電壓中的任一電壓供給柵極線Gl至Gn。此外,有源矩陣 基板70包括電源電路72,其輸出絕對(duì)值大于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的 電壓;以及開(kāi)關(guān)單元64,其在從電源電路72輸出的電壓和從數(shù)據(jù)線 驅(qū)動(dòng)電路3輸出的電壓之間進(jìn)行切換,并將這兩個(gè)電壓中的任一電壓 供給數(shù)據(jù)線Sl至Sm。因?yàn)殡娫措娐?1和72是典型的直流電源電路, 所以省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。
在上述老化方法中,因?yàn)楫?dāng)環(huán)境溫度變高時(shí)返回初始狀態(tài)(截止 漏電流增加),所以?xún)?yōu)選地將用于老化的電源電路提供給有源矩陣基 板,以便必要時(shí)能在任何時(shí)間進(jìn)行老化。因此,本實(shí)施例的有源矩陣 基板70包括電源電路71和72以及開(kāi)關(guān)單元62和64,以便開(kāi)關(guān)單元 62和64在正常電壓的信號(hào)與電源電路71和72的信號(hào)之間進(jìn)行切換, 并向像素單元1提供電壓。因此,不僅能在面板測(cè)試時(shí),而且能在任 何時(shí)間進(jìn)行老化。即使在溫度升高以致老化效果逐漸消失的情況下, 也能再次進(jìn)行老化。具體的老化方法與第八實(shí)施例中所述的方法相同。 有源矩陣基板70的其他結(jié)構(gòu)、.操作和效果與圖13中所示的有源矩陣 基板60相同。
圖16中的有源矩陣基板75基本上包括電源電路71,其輸出絕 對(duì)值高于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及開(kāi)關(guān)單元62,其在從電源 電路71輸出的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路2輸出的電壓之間進(jìn)行切換, 并將這兩個(gè)電壓中任一電壓供給柵極線G1至Gn。但是,不包括圖15 中所示的電源電路72和開(kāi)關(guān)單元64。
在有源矩陣基板75中,可以接受的是設(shè)置用于輸出最大電壓的顯 示狀態(tài),這能利用正常驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3,并由電源電路71施 加一個(gè)大于正常驅(qū)動(dòng)電壓的正電壓來(lái)實(shí)現(xiàn),與圖14中的有源矩陣基板 65的情況相同。有源矩陣基板75的其他結(jié)構(gòu)、操作和效果與圖15中的有源矩陣基板70相同。
(第十實(shí)施例)
圖17是根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的有源矩陣基板的方框圖。下面 將基于圖17進(jìn)行描述。但是,與圖7中相同的元件用相同的參考數(shù)字 表示,這里對(duì)它們不做重復(fù)的說(shuō)明。
本實(shí)施例的有源矩陣基板80基本上包括電源電路81,其輸出 正常驅(qū)動(dòng)電壓;電源電路82,其輸出絕對(duì)值高于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值 的電壓;以及開(kāi)關(guān)電路83,其在從電源電路81輸出的電壓與從電源 電路82輸出的電壓之間進(jìn)行切換,并將這兩個(gè)電壓中的任一 電壓供給 柵極線驅(qū)動(dòng)電路2。有源矩陣基板80還包括電源電路84,其輸出正 常驅(qū)動(dòng)電壓;電源電路85,其輸出絕對(duì)值高于正常驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的 電壓;以及開(kāi)關(guān)單元86,其在從電源電路84輸出的電壓與從電源電 路85輸出的電壓之間進(jìn)行切換,并將這兩個(gè)電壓中的任一電壓供給數(shù) 據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3。
在本實(shí)施例中,不僅對(duì)像素晶體管而且對(duì)構(gòu)成每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的 TFT以更加容易而有效的方法進(jìn)行老化。因此,本實(shí)施例的配置除了 有在正常驅(qū)動(dòng)的任何時(shí)間向柵極線驅(qū)動(dòng)電路2供給電壓的電源電路81 以外,還提供有向柵極線驅(qū)動(dòng)電路2供給較高電壓的另一電源電路82, 并且,從電源電路81輸出的電壓和從電源電路82輸出的電壓通過(guò)開(kāi) 關(guān)單元83切換而被供給柵極線驅(qū)動(dòng)電路2。采用這種配置,可在任何 時(shí)間進(jìn)行老化。
電源電路81和82各自的輸出電壓用作例如圖9中的所述的VSS 和VDD,優(yōu)選地除VSS和VDD以外,也用作CL1、 CL2,以及起始 脈沖信號(hào)ST。開(kāi)關(guān)單元83能采用與其他電路中相同的TFT實(shí)現(xiàn)。例 如,在采用電源電路81和82各自的輸出電壓作VSS的情況下,開(kāi)關(guān) 單元83包括將電源電路81的輸出端與VSS端相連的TFT,以及將電 源電路82的輸出端與VSS端相連的TFT。具體的老化方法與第八實(shí) 施例中所述的方法相同。另外,利用圖9中所示的輸出信號(hào)0UT1, 也能進(jìn)行像素晶體管的老化。
注意,電源電路81和82可用具有兩者功能的單一電源來(lái)代替,以便根據(jù)控制信號(hào)在電壓之間進(jìn)行切換并輸出。因?yàn)殡娫措娐?1和 82是典型的直流電源電路,所以省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。
同樣,本實(shí)施例的配置除了有在正常驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下向數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電 路3供給電壓的電源電路84以外,還提供有向數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3供給 較高電壓的另一電源電路85,并且,從電源電路84輸出的電壓和從 電源電路85輸出的電壓被開(kāi)關(guān)單元86切換而被供給數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路 3,因此可在任何時(shí)間進(jìn)行老化。但是,電源電路84和85以及開(kāi)關(guān)單 元86不總是必需的,如第八和第九實(shí)施例中所述的那樣。 (其他)
如上所述,在使用p-溝道型TFT作像素晶體管以及只使用p-溝道 型TFT作驅(qū)動(dòng)掃描線用的所有驅(qū)動(dòng)電路的配置中,通過(guò)將所有TFT的 S/D雜質(zhì)濃度設(shè)置為2"0^n^或更小,能夠解決上述問(wèn)題,優(yōu)選地, 使用其中所有TFT的多個(gè)柵極串聯(lián)排列的多柵結(jié)構(gòu),更優(yōu)選地,包括 用于進(jìn)行老化的驅(qū)動(dòng)電路。另外,在因制造容差問(wèn)題某些TFT中的截 止漏電流不能充分減小的情況下,可進(jìn)行老化使截止漏電流減小,從 而穩(wěn)定地解決這個(gè)問(wèn)題。
雖然已參考上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明不限于 這些實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解,其中能在形式和細(xì)節(jié)上做出各 種改變。另外,本發(fā)明包括將上述實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合在一起的部分和 整體配置。
根據(jù)本發(fā)明,對(duì)于單柵結(jié)構(gòu)的TFT,可以充分地減小截止漏電流, 并且通過(guò)簡(jiǎn)單的制造步驟,可以實(shí)現(xiàn)由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT制成的驅(qū) 動(dòng)電路所要求的TFT的截止漏電流。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)電路,包括單一導(dǎo)電類(lèi)型的薄膜晶體管,其中薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的雜質(zhì)濃度在2*1018cm-3至2*1019cm-3之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路,其中薄膜晶體管是p-溝道 型晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路,其中薄膜晶體管是雙柵型、 三柵型或四柵型晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路,其中薄膜晶體管包括順序?qū)盈B的輔助柵電極、輔助柵極絕緣膜、硅膜、 柵極絕緣膜和柵電極,所述輔助柵電極與所述柵電極之間形成電短路, 以及輔助柵電極的至少一部分與在硅膜中形成的源區(qū)和漏區(qū)的至少一 部分,通過(guò)輔助柵極絕緣膜重疊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路,其中薄膜晶體管包括順序?qū)盈B的硅膜、柵極絕緣膜和柵電極,以及 柵電極的至少一部分與在硅膜中形成的源區(qū)和漏區(qū)的至少一部 分,通過(guò)柵極絕緣膜重疊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動(dòng)電路,其中驅(qū)動(dòng)電路是包括自舉 掃描電路的柵極線驅(qū)動(dòng)電路。
7. —種有源矩陣基板,包括多條柵極線; ' 多條數(shù)據(jù)線;像素晶體管,形成在多條柵極線和多條數(shù)據(jù)線之間的每一個(gè)節(jié)點(diǎn) 上;以及柵極線驅(qū)動(dòng)電路,順序地將驅(qū)動(dòng)電壓施加至多條柵極線,其中 柵極線驅(qū)動(dòng)電路是根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源矩陣基板,其中 像素晶體管和構(gòu)成柵極線驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管分別是p-溝道型薄膜晶體管;以及p-溝道型薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的雜質(zhì)濃度在2*1018cm—3至 2*1019(:111-3之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源矩陣基板,還包括 電壓施加端,向該電壓施加端施加電壓;以及開(kāi)關(guān)單元,在施加到電壓施加端的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路輸出 的電壓之間進(jìn)行切換,并將任一電壓供給柵極線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源矩陣基板,還包括 電源電路,輸出絕對(duì)值高于驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及 開(kāi)關(guān)單元,在從電源電路輸出的電壓與從柵極線驅(qū)動(dòng)電路輸出的.電壓之間進(jìn)行切換,并將任一電壓供給柵極線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源矩陣基板,還包括 第一電源電路,輸出驅(qū)動(dòng)電壓;第二電源電路,輸出絕對(duì)值高于驅(qū)動(dòng)電壓絕對(duì)值的電壓;以及 開(kāi)關(guān)單元,在從第一電源電路輸出的電壓與從第二電源電路輸出 的電壓之間進(jìn)行切換,并將任一電壓供給柵極線。
12. —種液晶顯示裝置,包括 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源矩陣基板; 與有源矩陣基板相對(duì)的對(duì)置基板;以及 插入對(duì)置基板與有源矩陣基板之間的液晶。
13. —種減小薄膜晶體管的截止漏電流的方法,包括 薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的雜質(zhì)濃度在2*1018cm'3至2*1019cm-3之間,在將正常截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到薄膜晶體管的柵電極之前,將絕對(duì)值高于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到柵 電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,還包括當(dāng)將絕對(duì)值高于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到 柵電極時(shí),將極性反轉(zhuǎn)的恒定電壓或脈沖電壓施加到薄膜晶體管的源電極與 漏電極之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,還包括當(dāng)將絕對(duì)值高于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的截止?fàn)顟B(tài)電壓施加到 柵電極時(shí),使得薄膜晶體管的源電極和漏電極兩者中的任何一個(gè)處于浮置狀 態(tài),以及施加脈沖電壓,作為絕對(duì)值高于正常截止?fàn)顟B(tài)電壓絕對(duì)值的截止 狀態(tài)電壓。
全文摘要
公開(kāi)了一種驅(qū)動(dòng)電路、有源矩陣基板和液晶顯示裝置,其中采用簡(jiǎn)單的制造步驟,實(shí)現(xiàn)由單一導(dǎo)電類(lèi)型的TFT構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路所要求的TFT的截止漏電流。TFT的源區(qū)和漏區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)置在2*10<sup>18</sup>cm<sup>-3</sup>至2*10<sup>19</sup>cm<sup>-3</sup>之間,因此,即使是在單一柵電極的結(jié)構(gòu)中,TFT的截止漏電流也能充分地減小。
文檔編號(hào)H01L29/36GK101593758SQ20091020285
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者齋藤總一, 是成貴弘, 鹽田國(guó)弘 申請(qǐng)人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社