專利名稱：D/a變換器電路和半導(dǎo)體設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一個(gè)D/A變換器(數(shù)字/模擬變換器)電路(DAC)。特別，本發(fā)明涉及一個(gè)用在半導(dǎo)體設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路中的DAC。更進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及使用DAC的一種半導(dǎo)體設(shè)備。
2.相關(guān)技術(shù)的描述在近幾年，使用在玻璃基底上形成的多晶硅薄膜作為活性層的薄膜晶體管(TFTs)的研究和開(kāi)發(fā)已經(jīng)活躍地取得了進(jìn)展。使用多晶硅薄膜的TFT具有的遷移率比使用非晶硅薄膜的TFT的遷移率高兩個(gè)或更多量級(jí)，因此電路工作所需的電流值能夠被充分地保持，即使TFT的門(mén)寬變小和被高度限定。相應(yīng)地，有可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)“面板上的系統(tǒng)”，其中一個(gè)矩陣型平面板顯示器的象素部分和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路被集成在同一基底上。
3因?yàn)轱@示器的制作步驟和檢查步驟能夠被減少，用“面板上的系統(tǒng)”有可能降低成本。此外，有可能使平面板顯示器的尺寸更小并具有更高的清晰度。
一個(gè)涉及制作更小并且清晰度更高的平面板顯示器的進(jìn)展的問(wèn)題是一個(gè)具有高速工作能力并在基底上占據(jù)小量表面積的DAC的實(shí)現(xiàn)。
有多種類型的DACs，典型地分為電容分配型和電阻分配型。與電阻分配型DACs相比，電容分配型DACs能夠具有相對(duì)小的表面積而高速工作。
圖11中顯示的是一個(gè)傳統(tǒng)的電容分配型DACs的例子。圖11中顯示的傳統(tǒng)的電容分配型DACs具有被一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)的各個(gè)位D1-Dn控制的n個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]-SW[n]、和連接到各個(gè)開(kāi)關(guān)的n個(gè)電容C，2C，…，2n-1C和一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR。此外，一個(gè)電源A(電壓VA)和一個(gè)電源B(電壓VB)被與該傳統(tǒng)的DAC連接。電源A和電源B保持在不同的電壓上。此外，來(lái)自DAC的一個(gè)模擬信號(hào)輸出的電壓VOUT被給予一個(gè)輸出線。
一個(gè)數(shù)字信號(hào)的相應(yīng)位被分別輸入到開(kāi)關(guān)SW[1]-SW[n]。然后根據(jù)輸入數(shù)字信號(hào)中包含的表示0或1的信息，選擇電容被接到電源A還是電源B。
傳統(tǒng)DAC的工作被按次序說(shuō)明。通過(guò)將它分為復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，傳統(tǒng)的DAC可以被說(shuō)明。
首先，在復(fù)位周期TR內(nèi)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被閉合。接著，根據(jù)一個(gè)數(shù)字信號(hào)，所有開(kāi)關(guān)SW[1]-SW[n]被連接到同一個(gè)電源上。這里假設(shè)它們都被與電源A連接。在復(fù)位周期結(jié)束前的瞬間的傳統(tǒng)DAC的一個(gè)等效電路圖被顯示在圖12A中。注意參考符號(hào)CA表示全部電容的組合電容。
在復(fù)位周期TR完成后一個(gè)寫(xiě)周期TA開(kāi)始，數(shù)字信號(hào)的各個(gè)位控制開(kāi)關(guān)SW[1]-SW[n]，其中各個(gè)位中有任意的0或1信息。然后，通過(guò)根據(jù)各個(gè)位中的信息連接電源A或電源B的電容，電荷被提供給n個(gè)電容。于是這成為正常狀態(tài)。該時(shí)刻的等效電路圖被顯示在圖12B中。注意，參考符號(hào)CT表示全部連接到電源A的電容的組合電容，參考符號(hào)CB表示全部連接到電源B的電容的組合電容。
通過(guò)重復(fù)上述的復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，就可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
如上所述，與電阻分配型DAC相比，電容分配型DAC能夠具有相對(duì)小的表面積而高速工作，因此在使平面板顯示器較小方面它被認(rèn)為是更可取的。然而，如果數(shù)字信號(hào)的位數(shù)增加，為了使平面板顯示器具有較高的清晰度，難以抑制在基底上占據(jù)的表面積的數(shù)量，甚至使用電容分配型DACs也是如此。
如果為了減小占據(jù)的表面積，一個(gè)電容分配型DAC的各個(gè)電容器被設(shè)計(jì)成具有減小的尺寸，那么，相應(yīng)于最低位的電容器表面積和它的電容值較小。由于在電容器形成中使用的掩模的位置的移動(dòng)、圖案形成和無(wú)法預(yù)料的寄生電容等原因，電容值的一個(gè)小偏移產(chǎn)生。因此，如果電容器被設(shè)計(jì)的較小，相應(yīng)最低位的電容器的電容值的偏移比變大，難以形成一個(gè)具有好的線性的電容分配型DAC。
此外，如果一個(gè)電阻分配型DAC的相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)位數(shù)增加，那么不僅難以較小表面積，而且輸出電阻也變高，高速工作變得困難。
發(fā)明概要考慮到上述的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是制造一個(gè)能夠具有有限制的表面積的DAC，即使數(shù)字信號(hào)位數(shù)增加，以便平面板顯示器的尺寸更小并具有高清晰度，并且該DAC在高速工作時(shí)具有好的線性。
本發(fā)明的申請(qǐng)人考慮使用一個(gè)電阻分配型DAC或者一個(gè)選擇器電路作為相應(yīng)較低位的電容器的替代品，相應(yīng)較低位的電容器影響一個(gè)電容分配型DAC的不一致的線性。
關(guān)于本發(fā)明，例如，相應(yīng)于一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)D1～Dn(m＜n)的較低的m位的一個(gè)電容器，和相應(yīng)于較高的n-m位的n-m個(gè)電容器，被在一個(gè)相應(yīng)于n位數(shù)字信號(hào)的DAC中形成。相應(yīng)于數(shù)字信號(hào)的較低的m位的該一個(gè)電容器此后被成為一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)電容器(CL)，相應(yīng)于較高的n-m位的n-m個(gè)電容器此后被成為較高位對(duì)應(yīng)電容器(CU)。
較低位對(duì)應(yīng)電容器的電容值被用C表示(這里C是常數(shù))，而n-m較高位對(duì)應(yīng)電容器的電容值從較高位的最低位起，依次用CU[1]＝C、CU[2]＝2C、CU[3]＝22C、…、CU[n-m-1]＝2n-m-2C表示。
本發(fā)明的DAC被與具有不同電壓的電源A(電壓VA)和電源B(電壓VB)連接。兩個(gè)電源對(duì)n-m較高位對(duì)應(yīng)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的較高的n-m位的各個(gè)位控制。
此外，數(shù)字信號(hào)的較低的m位在與本發(fā)明的DAC的較低m位對(duì)應(yīng)的電阻分配型DAC或選擇器電路中被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并作為相應(yīng)于較低位(電壓VL)的一個(gè)模擬信號(hào)被輸入到較低位輸出線。較低位對(duì)應(yīng)電容根據(jù)相應(yīng)于被輸入到較低位輸出線的模擬信號(hào)被充電。
本發(fā)明的DAC的電容器都被連接到一個(gè)輸出線，輸出線的電壓，即模擬信號(hào)的電壓，由根據(jù)數(shù)字信號(hào)的各位中的1或0信息而供給各個(gè)電容器的電荷決定。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)能夠處理一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)而且不損失線性的DAC能夠被生成，同時(shí)保持電容分配型的優(yōu)點(diǎn)，例如抑制表面積的相對(duì)數(shù)量而高速工作的能力，這是電容分配的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的構(gòu)造將在下面被描述。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)用于將n位(其中n是自然數(shù))數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于該D/A變換器具有n-m+1個(gè)電容器(其中m是小于n的自然數(shù))；n-m+1個(gè)電容器的其中一個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較低的m位控制；和n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)用于將n位(其中n是自然數(shù))數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于該D/A變換器具有n-m+1個(gè)電容器(其中m是小于n的自然數(shù))；n-m+1個(gè)電容器的其中一個(gè)具有電容值C(C為常數(shù))的電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較低的m位控制；n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制；和剩下的n-m個(gè)電容器具有的電容值分別用C、2C、22C、…、2n-m-1C表示。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)用于將n位(其中n是自然數(shù))數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于該D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器(其中m是小于n的自然數(shù))和2m個(gè)電阻器；由數(shù)字信號(hào)中n位中的較低的m位決定電荷，通過(guò)2m個(gè)電阻器被提供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)電容器；和由數(shù)字信號(hào)中n位中的較高的n-m位決定電荷，被供給n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)用于將n位(其中n是自然數(shù))數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于該D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器(其中m是小于n的自然數(shù))和2m個(gè)電阻器；由數(shù)字信號(hào)中n位中的較低的m位決定電荷，通過(guò)2m個(gè)電阻器被提供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)電容器；全部2m個(gè)電阻器的電阻值是相同的；和由數(shù)字信號(hào)中n位中的較高的n-m位決定電荷，被供給n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器。
依照本發(fā)明，提供了一個(gè)用于將n位(其中n是自然數(shù))數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于該D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器(其中m是小于n的自然數(shù))和2m個(gè)等級(jí)電壓線；2m個(gè)等級(jí)電壓線中的其中一個(gè)被數(shù)字信號(hào)n位中較低的m位選擇，通過(guò)選擇的等級(jí)電壓線的電壓，電荷被供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)具有電容值C(C為常數(shù))的電容器；n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制；和剩下的n-m個(gè)電容器具有的電容值分別用C、2C、22C、…、2n-m-1C表示。
本發(fā)明可能具有如此一個(gè)特征2m個(gè)電阻器被串聯(lián)連接。
本發(fā)明可能具有如此一個(gè)特征2m個(gè)電阻器中的兩個(gè)電阻器的一端沒(méi)有與其他電阻器連接，它們分別被連接到電源的一個(gè)低電壓端和電源的一個(gè)高電壓端。
本發(fā)明可能具有如此一個(gè)特征在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
本發(fā)明可能具有如此一個(gè)特征一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備包含該D/A變換器電路，D/A變換器電路被使用。
本發(fā)明可能具有如此一個(gè)特征本發(fā)明被應(yīng)用于一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)。
附圖簡(jiǎn)述圖1是顯示具有本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)DAC的結(jié)構(gòu)的一幅圖；圖2是說(shuō)明本發(fā)明的DAC的開(kāi)關(guān)的工作的一幅圖；圖3A和3B本發(fā)明的DACs的等效電路圖；圖4是顯示在本發(fā)明的一個(gè)DAC中，一個(gè)數(shù)字信號(hào)的位數(shù)和一個(gè)輸出模擬信號(hào)的電壓之間的關(guān)系的一幅圖；圖5是顯示具有本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)DAC的結(jié)構(gòu)的一幅圖；圖6是顯示具有實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的一個(gè)DAC的結(jié)構(gòu)的一幅圖7是顯示具有實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的一個(gè)DAC的結(jié)構(gòu)的一幅圖；圖8是實(shí)施例3的一個(gè)DAC中使用的一個(gè)開(kāi)關(guān)的電路圖；圖9A～9E顯示實(shí)施例4的一個(gè)TFT的制造過(guò)程的圖；圖10A～10H是使用實(shí)施例5的一個(gè)DAC的電子設(shè)備的圖；圖11是顯示一個(gè)傳統(tǒng)的電容分配型DAC的結(jié)構(gòu)的一幅圖；圖12A和12B是傳統(tǒng)的電容分配型DAC的等效電路圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述[實(shí)施例方式1]圖1中顯示了本發(fā)明的一個(gè)DAC的一種結(jié)構(gòu)。
圖1中所示的DAC通過(guò)在較低位對(duì)應(yīng)電阻分配DAC(R-DAC)101中將較低的m位數(shù)字信號(hào)變換成一個(gè)相應(yīng)于較低位的模擬信號(hào)，將一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)變換成一個(gè)模擬信號(hào)。
此外，該DAC具有一個(gè)相應(yīng)于較低m位的一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)電容器(CL)，和相應(yīng)于較高的n-m位的n-m個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器CU[1]、CU[2]、CU[3]、…、CU[n-m-1]和CU[n-m]。
較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的電容值用CL＝C表示(這里C是常數(shù))，而n-m較高位對(duì)應(yīng)電容器的電容值從較高位的最低位起，依次用CU[1]＝C、CU[2]＝2C、CU[3]＝22C、…、CU[n-m-1]＝2n-m-2C和CU[n-m]＝2n-m-1C表示。
在較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的兩個(gè)電極中，一個(gè)被連接到一個(gè)輸出線102，另一個(gè)被連接到相應(yīng)于較低m位數(shù)字信號(hào)的電阻分配DAC101(較低位對(duì)應(yīng)電阻分配DAC(R-DAC))的一個(gè)較低位輸出線103。
R-DAC 101具有2m個(gè)電阻器RL[1]、RL[2]、RL[3]、…、RL[2m]和2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]。
2m個(gè)電阻器都具有相同的電阻值，表示為RL[1]＝RL[2]＝RL[3]＝…＝RL[2m]＝R(這里R是常數(shù))。
此外，2m個(gè)電阻器RL[1]、RL[2]、RL[3]、…、RL[2m]都被串聯(lián)連接，位于連接兩端的電阻器RL[1]和RL[2m]分別被連接到電源A和電源B。
電源A的電壓和被串聯(lián)連接的各個(gè)電阻器的電壓被連接到配線，以分別通過(guò)2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]被輸給較低位輸出線103。注意，與圖1不同，電源B的電壓和被串聯(lián)連接的各個(gè)電阻器的電壓也可以被連接到配線，以分別通過(guò)2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]被輸給較低位輸出線103。
在各個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器的兩個(gè)電極中，一個(gè)電極依次通過(guò)從對(duì)應(yīng)較高的n-m位的最低位的電容器起的n-m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]分別被連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個(gè)電極都被與輸出線102相連接。
在一個(gè)寫(xiě)周期中，較高位對(duì)應(yīng)電容器的其中一個(gè)電極要么被連接到電源A要么被連接到電源B，這由分別輸入到開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]中的包含在較高n-m位的各位中的信息決定。
另外，輸出線102通過(guò)一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被連接到一個(gè)復(fù)位電源。注意，復(fù)位電源的電壓VR和電源A的電壓VA可以相同，也可以不同。此外，復(fù)位電源的電壓VR和電源B的電壓VB可以相同，也可以不同。復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR按照復(fù)位信號(hào)(Res)控制轉(zhuǎn)換。
注意，輸出線102具有線電容(CW)，參考符號(hào)VG表示一個(gè)地電壓。然而，線電容在地和輸出線102之間被形成并不總是必要的，它也可以在除地以外的電源和輸出線之間形成。
下面按照步驟次序，說(shuō)明圖1所示的本發(fā)明的DAC的工作。通過(guò)將它分為復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，本發(fā)明的DAC的工作可以被說(shuō)明。圖2中顯示了本發(fā)明的DAC的各個(gè)開(kāi)關(guān)在復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA內(nèi)的工作。
首先，在復(fù)位周期TR期間復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被復(fù)位信號(hào)(Res)接通。
進(jìn)一步，依照數(shù)字信號(hào)的較低的m位，R-DAC 101的2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]中只有開(kāi)關(guān)SW[1]被接通，其余的開(kāi)關(guān)保持?jǐn)嚅_(kāi)。
另外，依照數(shù)字信號(hào)的較高的n-m位，相應(yīng)于較高n-m位的n-m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]都被連接到電源A。
在復(fù)位周期TR即將完成的時(shí)刻，本發(fā)明的DAC的等效電路圖如圖3A所示。電容CT相當(dāng)于較低位對(duì)應(yīng)電容器CL和相應(yīng)于所有較高位的電容器CU[1]、CU[2]、…、和CU[n-m]的組合電容。電容CT的表達(dá)式如式1所示[式1]CT＝CL+CU[1]+…+CU[n-m]＝C+C+2C+…+2n-m-1C＝2n-mC在組合電容CT中累積的電荷QTO由下面的式2表示[式2]QTO＝CT(VR-VA)在復(fù)位周期TR內(nèi)在線電容(CW)內(nèi)累積的電荷QWO由下面的式3表示[式3]QWO＝CW·(VR-VG)復(fù)位周期TR完成后寫(xiě)周期TA開(kāi)始，開(kāi)關(guān)SW[1]～SW[2m+n-m]的工作依照數(shù)字信號(hào)被控制。
首先，相應(yīng)于較低m位的2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、…、SW[2m-1]和SW[2m]依照數(shù)字信號(hào)較低的m位D1、D2、…、Dm-1、Dm被控制。
特別地，數(shù)字信號(hào)較低的m位D1～Dm各自具有1或0信息，存在2m個(gè)數(shù)字信號(hào)較低m位的1或0信息組合。2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)依照2m個(gè)數(shù)字信號(hào)較低m位的1或0信息組合被選擇并被接通。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)的較低m位被輸入其中時(shí)，開(kāi)關(guān)SW[t](其中1≤t≤2m)被選擇并被接通。關(guān)于數(shù)字信號(hào)D1～Dm的以下關(guān)系式4被建立。t＝1+D1+2D2+22D3+…+2m-1Dm=1+Σi=1m2i-1Di]]>在開(kāi)關(guān)SW[t](其中1≤t≤2m)被選擇接通的情況下，較低位輸出線103的電壓VLOUT由下面的式5表示。注意RL
被定義成等于0。VLOUT=(RL[1]+…+RL[t-1])(RL[1]+…+RL[2m])(VB-VA)+VA]]>2m個(gè)電阻器RL[1]、RL[2]、RL[3]、…、RL[2m]的電阻值都相同，因此從式5推出了下面的式6。VLOUT=t-12m(VB-VA)+VA]]>如果將式6代入式4，那么由下面的式7給出并依照較低m位D1-Dm決定的電壓VLOUT被傳輸給較低位輸出線103。VLOUT=Σi=1m2i-1Di2m(VB-VA)+VA]]>另一方面，相應(yīng)于較高n-m位的n-m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]與n-m位數(shù)字信號(hào)Dm+1、Dm+2、…、Dn+1和Dn一一對(duì)應(yīng)，它們的工作依照各位的0或1信息被控制。
特別地，各個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器CU[1]、CU[2]、…、和CU[n-m]的一個(gè)電極通過(guò)n-m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]被連接到電源A或電源B。當(dāng)位信息是0時(shí)被與電源A連接，當(dāng)位信息是1時(shí)被與電源B連接。
寫(xiě)周期TA即將完成的瞬間本發(fā)明的DAC的等效電路圖如圖3B所示。注意，參考符號(hào)CA代表較高位對(duì)應(yīng)電容器之中連接到電源A的電容器的組合電容，參考符號(hào)CB代表較高位對(duì)應(yīng)電容器之中連接到電源B的電容器的組合電容。
組合電容CA和CB由下面的式8和式9表示。CA=Dm+1‾CU[1]+Dm+2‾CU[2]+···Dn‾CU[n-m]]]>=Dm+1‾·C+Dm+2‾·2C+···+Dn‾·2n-m-1C]]>=CΣi=M+1n2i-m-1Di‾]]>(當(dāng)Di＝1時(shí)， ；當(dāng)Di＝0時(shí)， [式9]CB=CΣi=m+1n2i-m-1Di]]>在寫(xiě)周期TA內(nèi)電容器CA內(nèi)累積的電荷QA由下面的式10表示。QA＝CA·(VOUT-VA)在寫(xiě)周期TA內(nèi)電容器CB內(nèi)累積的電荷QB由下面的式11表示。QB＝CB·(VOUT-VB)在寫(xiě)周期TA內(nèi)線電容器CW內(nèi)累積的電荷QW由下面的式12表示。QW＝CW·(VOUT-VG)另外，在寫(xiě)周期TA內(nèi)較低位對(duì)應(yīng)電容器CL內(nèi)累積的電荷QL由下面的式13表示。QL＝CL·(VOUT-VLOUT)CA和CB間形成下面的式14所示的關(guān)系。CA+CB＝C·(1+2+22+…+2n-m-1)＝C·(2n-m-1)根據(jù)電荷守恒原理，下面的式15被建立。QWO+QTO＝QW+QA+QB+QL下面的式16由式15推導(dǎo)出。VOUT=VR+Σi=1n2i-1Di2n+2m·CW/C(VB-VA)]]>關(guān)于n位數(shù)字信號(hào)的模擬信號(hào)的電壓被以圖的形式在圖4中給出。如圖4所示，一個(gè)關(guān)于n位數(shù)字信號(hào)具有線性關(guān)系的模擬信號(hào)的電壓VOUT被供給輸出線。
接連地執(zhí)行復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA就可能將一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)變換為一個(gè)模擬信號(hào)。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)的DAC能夠被形成，不損失線性，同時(shí)保持電容分配的在高速工作的同時(shí)抑制表面積的相對(duì)數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
注意，與圖1不同，在電源B的電壓和被串聯(lián)連接的各個(gè)電阻器的電壓被連接到配線，以分別通過(guò)2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]被輸給較低位輸出線103的情況下，VOUT由下面的式17表示。VOUT=VR+1+Σi=1n2i-1Di2n+2m·CW/C(VB-VA)]]>根據(jù)配線的連接適當(dāng)?shù)剡x擇式16或式17。本發(fā)明的一個(gè)DAC的一種為R-DAC使用選擇器電路作替代品的結(jié)構(gòu)在實(shí)施例方式2中被說(shuō)明。
本發(fā)明的DAC的一種使用選擇器電路的結(jié)構(gòu)被在圖5中給出。圖5中所示的DAC通過(guò)在較低位對(duì)應(yīng)選擇器電路201中將數(shù)字信號(hào)的較低m位變換成相應(yīng)于較低位的模擬信號(hào)，將n位數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)。
此外，該DAC具有一個(gè)相應(yīng)于較低m位的較低位對(duì)應(yīng)電容器(CL)，和n-m個(gè)相應(yīng)于較高n-m位的n-m個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器CU[1]、CU[2]、CU[3]、…、CU[n-m-1]和CU[n-m]。
較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的電容值用CL＝C表示(這里C是常數(shù))，而較高位對(duì)應(yīng)電容器的電容值從較高位的最低位起，依次用CU[1]＝C、CU[2]＝2C、CU[3]＝22C、…、CU[n-m-1]＝2n-m-2C和CU[n-m]＝2n-m-1C表示。
在較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的兩個(gè)電極中，一個(gè)被連接到一個(gè)輸出線202，另一個(gè)被連接到較低位對(duì)應(yīng)選擇器電路201的一個(gè)較低位輸出線203。
較低位對(duì)應(yīng)選擇器電路201具有2m個(gè)有等級(jí)的電壓線205，和2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]。
2m個(gè)有等級(jí)的電壓線205的電壓分別表示為VA+(VB-VA)/2m、VA+2(VB-VA)/2m、VA+3(VB-VA)/2m、…、VA+(2m-1)(VB-VA)/2m、VB。
此外配線被連接，從而各個(gè)有等級(jí)的電壓線205的電壓分別通過(guò)2m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]、…、SW[2m]被輸給較低位輸出線203。
在各個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器的兩個(gè)電極中，一個(gè)電極依次通過(guò)從對(duì)應(yīng)較高的n-m位的最低位的電容器起的n-m個(gè)開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]分別被連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個(gè)電極都被與輸出線202相連接。
較高位對(duì)應(yīng)電容器的其中一個(gè)電極要么被連接到電源A要么被連接到電源B，這由分別輸入到開(kāi)關(guān)SW[2m+1]、SW[2m+2]、…、SW[2m+n-m-1]、SW[2m+n-m]中的包含在較高n-m位的各位中的信息決定。
另外，輸出線202通過(guò)一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被連接到一個(gè)復(fù)位電源。注意，復(fù)位電源的電壓VR和電源A的電壓VA可以相同，也可以不同。此外，復(fù)位電源的電壓VR和電源B的電壓VB可以相同，也可以不同。復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR按照復(fù)位信號(hào)(Res)控制轉(zhuǎn)換。
注意，輸出線202具有線電容(CW)，參考符號(hào)VG表示一個(gè)地電壓。然而，線電容在地和輸出線202之間被形成并不總是必要的，它也可以在除地以外的電源和輸出線之間形成。
下面，通過(guò)分為復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，圖5所示的本發(fā)明的DAC的工作可以被說(shuō)明。各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作和實(shí)施例方式1中的是相同的，因此它的說(shuō)明在這里被省略。通過(guò)讓數(shù)字信號(hào)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作，輸入到輸出線的模擬信號(hào)的電壓和數(shù)字信號(hào)位具有線性關(guān)系。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)的DAC能夠被形成，不損失線性，同時(shí)保持電容分配的在高速工作的同時(shí)抑制表面積的相對(duì)數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的實(shí)施例在下面被說(shuō)明。圖1所示的本發(fā)明的DAC中m＝2的情況在實(shí)施例1中被說(shuō)明。
實(shí)施例1的DAC的一種結(jié)構(gòu)被在圖6中給出。圖6中所示的DAC通過(guò)在一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)電阻分配型DAC 301中將數(shù)字信號(hào)較低的兩位變換成相應(yīng)于較低位的模擬信號(hào)，將一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)變換成一個(gè)模擬信號(hào)。
該DAC具有相應(yīng)于較低2位的一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)電容器(CL)，和n-2個(gè)相應(yīng)于較高n-2位的較高位對(duì)應(yīng)電容器CU[1]、CU[2]、CU[3]、…、CU[n-3]和CU[n-2]。
較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的電容值用CL＝C表示(這里C是常數(shù))，而較高位對(duì)應(yīng)電容器的電容值從較高位的最低位起，依次用CU[1]＝C、CU[2]＝2C、CU[3]＝22C、…、CU[n-3]＝2n-4C和CU[n-2]＝2n-3C表示。
在較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的兩個(gè)電極中，一個(gè)被連接到一個(gè)輸出線302，另一個(gè)被連接到相應(yīng)于較低2位數(shù)字信號(hào)的電阻分配DAC 301(較低位對(duì)應(yīng)電阻分配DAC(R-DAC))的一個(gè)較低位輸出線303。
R-DAC 301具有4個(gè)電阻器RL[1]、RL[2]、RL[3]和RL[4]和4個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]和SW[4]。
4個(gè)電阻器都具有相同的電阻值，表示為RL[1]＝RL[2]＝RL[3]＝RL[4]＝R(這里R是常數(shù))。
此外，4個(gè)電阻器RL[1]、RL[2]、RL[3]和RL[4]都被串聯(lián)連接，位于連接的兩端的電阻器RL[1]和RL[4]分別被連接到電源A和電源B。
電源A的電壓和被串聯(lián)連接的各個(gè)電阻器的電壓被連接到配線，以分別通過(guò)22個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]和SW[4]被輸給較低位輸出線303。注意，與圖6不同，電源B的電壓和被串聯(lián)連接的各個(gè)電阻器的電壓也可以被連接到配線，以分別通過(guò)4個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]和SW[22]被輸給較低位輸出線303。
在各個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器的兩個(gè)電極中，一個(gè)電極依次通過(guò)從對(duì)應(yīng)較高的n-2位的最低位的電容器起的n-2個(gè)開(kāi)關(guān)SW[5]、SW[6]、…、SW[n+1]、SW[n+2]分別被連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個(gè)電極都被與輸出線302相連接。
較高位對(duì)應(yīng)電容器的其中一個(gè)電極要么被連接到電源A要么被連接到電源B，這由分別輸入到開(kāi)關(guān)SW[5]、SW[6]、…、SW[n+1]、SW[n+2]中的包含在較高n-2位的各位中的信息決定。
另外，輸出線302通過(guò)一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被連接到一個(gè)復(fù)位電源。注意，復(fù)位電源的電壓VR和電源A的電壓VA可以相同，也可以不同。此外，復(fù)位電源的電壓VR和電源B的電壓VB可以相同，也可以不同。復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR按照復(fù)位信號(hào)(Res)控制轉(zhuǎn)換。
注意，輸出線302具有線電容(CW)，參考符號(hào)VG表示一個(gè)地電壓。然而，線電容在地和輸出線302之間被形成并不總是必要的，它也可以在除地以外的電源和輸出線之間形成。
下面，通過(guò)分為復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，圖6所示的本發(fā)明的DAC的工作可以被說(shuō)明。各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作和實(shí)施例方式1中的是相同的，因此它的說(shuō)明在這里被省略。通過(guò)讓數(shù)字信號(hào)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作，輸入到輸出線的模擬信號(hào)的電壓和數(shù)字信號(hào)位具有線性關(guān)系。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)的DAC能夠被形成，不損失線性，同時(shí)保持電容分配的在高速工作的同時(shí)抑制表面積的相對(duì)數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
m＝2的情況在實(shí)施例1中被討論，但是本發(fā)明不局限于此。設(shè)計(jì)者適當(dāng)?shù)剡x擇m的值是可能的。圖5所示的本發(fā)明的DAC中m＝2的情況在實(shí)施例2中被說(shuō)明。
實(shí)施例2的DAC的一種結(jié)構(gòu)被在圖7中給出。圖7中所示的DAC通過(guò)在一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)選擇器電路401中將數(shù)字信號(hào)較低的兩位變換成相應(yīng)于較低位的模擬信號(hào)，將一個(gè)n位數(shù)字信號(hào)變換成一個(gè)模擬信號(hào)。
另外，該DAC具有相應(yīng)于較低2位的一個(gè)較低位對(duì)應(yīng)電容器(CL)，和n-2個(gè)相應(yīng)于較高n-2位的較高位對(duì)應(yīng)電容器(CU[1]、CU[2]、CU[3]、…、CU[n-3]和CU[n-2])。
較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的電容值用CL＝C表示(這里C是常數(shù))，而較高位對(duì)應(yīng)電容器的電容值從較高位的最低位起，依次用CU[1]＝C、CU[2]＝2C、CU[3]＝22C、…、CU[n-3]＝2n-4C和CU[n-2]＝2n-3C表示。
在較低位對(duì)應(yīng)電容器CL的兩個(gè)電極中，一個(gè)被連接到一個(gè)輸出線402，另一個(gè)被連接到相應(yīng)于較低2位數(shù)字信號(hào)的選擇器電路401的一個(gè)較低位輸出線403。
較低位對(duì)應(yīng)選擇器電路401具有4個(gè)有等級(jí)的電壓線405，和4個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]和SW[4]。
4個(gè)有等級(jí)的電壓線405的電壓分別表示為VA+(VB-VA)/4、VA+2(VB-VA)/4、VA+3(VB-VA)/4和VB。
此外配線被連接，從而各個(gè)有等級(jí)的電壓線405的電壓分別通過(guò)4個(gè)開(kāi)關(guān)SW[1]、SW[2]、SW[3]和SW[4]被輸給較低位輸出線403。
在各個(gè)較高位對(duì)應(yīng)電容器的兩個(gè)電極中，一個(gè)電極依次通過(guò)從對(duì)應(yīng)較高的n-2位的最低位的電容器起的n-2個(gè)開(kāi)關(guān)SW[5]、SW[6]、…、SW[n+1]、SW[n+2]分別被連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個(gè)電極都被與輸出線402相連接。
較高位對(duì)應(yīng)電容器的其中一個(gè)電極要么被連接到電源A要么被連接到電源B，這由分別輸入到n-2個(gè)開(kāi)關(guān)SW[5]、SW[6]、…、SW[n+1]、SW[n+2]中的包含在較高n-2位的各位中的信息決定。
另外，輸出線402通過(guò)一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR被連接到一個(gè)復(fù)位電源。注意，復(fù)位電源的電壓VR和電源A的電壓VA可以相同，也可以不同。此外，復(fù)位電源的電壓VR和電源B的電壓VB可以相同，也可以不同。復(fù)位開(kāi)關(guān)SWR按照復(fù)位信號(hào)(Res)控制轉(zhuǎn)換。
注意，輸出線402具有線電容(CW)，參考符號(hào)VG表示一個(gè)地電壓。然而，線電容在地和輸出線402之間被形成并不總是必要的，它也可以在除地以外的電源和輸出線之間形成。
通過(guò)分為復(fù)位周期TR和寫(xiě)周期TA，圖7所示的本發(fā)明的DAC的工作可以被說(shuō)明。各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作和實(shí)施例方式1中的是相同的，因此它的說(shuō)明在這里被省略。通過(guò)讓數(shù)字信號(hào)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作，輸入到輸出線的模擬信號(hào)的電壓和數(shù)字信號(hào)位具有線性關(guān)系。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)的DAC能夠被形成，不損失線性，同時(shí)保持電容分配的在高速工作的同時(shí)抑制表面積的相對(duì)數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)DAC中使用的一個(gè)開(kāi)關(guān)的例子在實(shí)施例3中被給出。
如圖8所示，依照實(shí)施例3的一個(gè)開(kāi)關(guān)具有一個(gè)n溝道TFT和一個(gè)p溝道TFT。一個(gè)數(shù)字信號(hào)和一個(gè)具有極性是數(shù)字信號(hào)的相反的信號(hào)(逆數(shù)字信號(hào))分別被輸入到IN和INb。
被分別輸入到IN和Inb的數(shù)字信號(hào)和逆數(shù)字信號(hào)輸給輸入端的電壓被采樣，然后被傳給輸出端。
注意，本發(fā)明的DAC中使用的開(kāi)關(guān)不局限于圖8所示的結(jié)構(gòu)。
另外，通過(guò)將實(shí)施例3和實(shí)施例1或?qū)嵤├?自由地組合，有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)施例3的構(gòu)造。在本發(fā)明的DAC中使用的一個(gè)TFT的制造過(guò)程的例子在實(shí)施例4中被說(shuō)明。注意，盡管在圖9A～9E中僅僅顯示了制造p溝道TFT和n溝道TFT的過(guò)程，基于圖9A～9E的過(guò)程可以制造本發(fā)明使用的全部晶體管。
除了玻璃基底例如硼硅酸鋇玻璃或硼硅酸鋁玻璃，典型地，Corning公司。#7059或#1737外，具有沒(méi)有光學(xué)各向異性的塑料基底，例如聚對(duì)苯二酸乙烯酯(PET)，聚萘乙烯酯(PEN)，或聚磺酸乙烯酯(PES)可用于圖9A中的基底1001內(nèi)。另外，也可使用石英基底。當(dāng)使用玻璃基底時(shí)，如果預(yù)先在低于玻璃畸變點(diǎn)的10～20℃溫度進(jìn)行熱處理，那么，在接下來(lái)的處理中，玻璃基底的形狀變化可以被阻止。
具有10～200nm厚度的基薄膜1002在基底1001表面上被從絕緣薄膜，例如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或一氧氮硅薄膜形成，TFTs將在基薄膜上被制造，以阻止雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散。基薄膜可以由一層絕緣薄膜形成，也可以由許多層形成。
島狀半導(dǎo)體層1003和1004由一個(gè)結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜形成，其中具有非晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜通過(guò)激光退火、熱退火或快速熱退火(RTA)方法被結(jié)晶。另外，利用例如濺射、等離子體CVD，或熱CVD形成的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜也可以被使用?？蛇x地，結(jié)晶半導(dǎo)體層1003和1004也可以按照日本專利申請(qǐng)Laid-open No.Hei 7-130652公開(kāi)的技術(shù)，利用使用催化元素的結(jié)晶法形成。在這個(gè)結(jié)晶過(guò)程中，優(yōu)選地首先去除包含在非晶體半導(dǎo)體層中的氫。如果在通過(guò)在400～500℃進(jìn)行約1小時(shí)的熱處理使包含的氫的量等于或小于5％之后結(jié)晶被進(jìn)行，那么，薄膜表面的粗糙可以被防止。無(wú)論那一種方法被使用，如此形成的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜被選擇性地蝕刻，在預(yù)定的位置內(nèi)形成島狀半導(dǎo)體層1003和1004。
作為選擇，一個(gè)SOI(絕緣體上外延硅)基底也可以被使用，在其內(nèi)一個(gè)單晶硅層被形成在基底1001上。按照SOI的結(jié)構(gòu)和制造方法，有許多已知的類型，典型地例如SIMOX(被輸入的氧氣分離)、ELTRAN(外延層傳遞，佳能公司的一個(gè)商標(biāo))、或者Smart-Cut(SOITEC公司的一個(gè)商標(biāo))基底可以被使用。當(dāng)然也可以使用其他SOI基底。
一個(gè)厚度為40～150nm的門(mén)絕緣薄膜被利用例如等離子體CVD、濺射或減壓CVD方法從一個(gè)包含硅的絕緣薄膜形成。例如，它可以從氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或一氧氮硅薄膜形成。這被作為具有第一形狀的門(mén)絕緣薄膜1005。然后一個(gè)導(dǎo)電層1006被在第一形狀門(mén)絕緣薄膜1005上形成，以便形成門(mén)極。最好由耐熱導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電層1006。它可以從單個(gè)層形成，需要時(shí)，也可以從許多層例如兩層或三層制造從而具有分層結(jié)構(gòu)。例如，導(dǎo)體層1006可以由從鎢(W)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、和鉬(Mo)形成的組中選擇的一種元素形成，或者由上述元素組成的合金形成，或者由上述元素的組合合金薄膜形成。另外，導(dǎo)體層可以使用上述元素的氮化物，例如氮化鎢(WN)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、或氮化鉬(MoN)，或者硅化物，例如硅化鎢、硅化鉭、硅化鈦、或硅化鉬被形成為多層結(jié)構(gòu)。然后一個(gè)第一形態(tài)面罩1007被形成。第一形態(tài)面罩1007是利用使用抗蝕材料的照相平版印刷技術(shù)形成。
接下來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電層1006的蝕刻，如圖9B所示。蝕刻處理使用干蝕刻方法進(jìn)行，優(yōu)選地使用ICP蝕刻設(shè)備。一種CF4和CI2的混合氣體被用作蝕刻氣，一個(gè)偏置電壓被施加在基底上。最低限度，具有第一錐形的導(dǎo)電層1008和1009被形成在導(dǎo)狀半導(dǎo)體層1003和1004上。錐形的形狀可以依照蝕刻氣混合比、蝕刻壓力、和施加到基底的偏置電壓被改變。施加到基底的電壓最適合控制錐形的形狀。
干蝕刻用氟(F)和氯(Cl)元素，或者包含氟或氯的分子的中性粒子或酸性粒子進(jìn)行。一般地，如果被中性種子控制，蝕刻以各向同性的方式進(jìn)行，錐形形狀難以形成。通過(guò)對(duì)基底施加一個(gè)正或者負(fù)偏置電壓，蝕刻以各向異性的方式進(jìn)行。通過(guò)對(duì)基底施加偏置電壓，通過(guò)同時(shí)蝕刻保護(hù)層，用于形成一個(gè)錐形形狀的蝕刻被進(jìn)行，薄膜和保護(hù)層之間的蝕刻速度的差(也稱為選擇比率，表示為被處理產(chǎn)品的蝕刻速度/保護(hù)層的蝕刻速度)在特定的固定范圍內(nèi)被設(shè)置為一個(gè)值。通過(guò)首先制造一個(gè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層形狀，然后進(jìn)行一個(gè)從保護(hù)層的一個(gè)邊緣部分起逐漸地蝕刻，一個(gè)錐形形狀可以在下面的薄膜內(nèi)被形成。第一形態(tài)面罩1007的形狀也改變，形成一個(gè)第二形態(tài)面罩1010。此外，當(dāng)蝕刻進(jìn)行時(shí)，在導(dǎo)電層1006下面的門(mén)絕緣薄膜1005的表面被暴露，門(mén)絕緣薄膜也被蝕刻到距離表面的一定程度，形成一個(gè)第二形態(tài)面罩1011。
然后保護(hù)層1010被用作一個(gè)面罩，第一個(gè)摻雜過(guò)程被進(jìn)行，一種不純的元素被加入以給予島狀半導(dǎo)體層1003和1004n型傳導(dǎo)性。一種離子摻雜方法或一種離子注入方法，其中不純的元素被離子化，被電場(chǎng)加速，然后被注入到半導(dǎo)體層中，被用于摻雜過(guò)程。一種給予n型傳導(dǎo)性的不純的元素通過(guò)門(mén)絕緣薄膜并被加入到下面的半導(dǎo)體層1003和1004。一部分給予n型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素通過(guò)第一形狀門(mén)電極1008和1009，和它們的附近，能被加入到下面的半導(dǎo)體層。
第一個(gè)雜質(zhì)區(qū)1012和1013包含單一傳導(dǎo)類型的雜質(zhì)元素，含量為1×1020～1×1021原子/cm3。另外，依照第二形狀門(mén)絕緣薄膜1011厚度增加的量，在第二個(gè)雜質(zhì)區(qū)1014和1015中加入半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素的含量比第一雜質(zhì)區(qū)1012和1013中的低。在第二個(gè)雜質(zhì)元素區(qū)1014和1015內(nèi)不總是能夠獲得均勻的濃度分布，但是雜質(zhì)元素被加入，使得其濃度在1×1017～1×1020原子/cm3范圍內(nèi)。
第二雜質(zhì)區(qū)1014和1015被在門(mén)絕緣薄膜1011和導(dǎo)電層1008和1009的錐形部分之下形成。隨著到第一雜質(zhì)區(qū)1012和1013的距離增加，第二雜質(zhì)區(qū)1014和1015內(nèi)的雜質(zhì)元素的濃度分布減小。減小比率根據(jù)離子摻雜期間加速電壓和劑量條件、錐形區(qū)角和第一形狀門(mén)電極1008和1009的厚度變化。
接下來(lái)第二蝕刻處理，如圖9C所示。在第二蝕刻處理中，第一形狀門(mén)電極1008和1009被蝕刻，以便使溝道縱長(zhǎng)方向的寬度較短。蝕刻方法和第一蝕刻處理的方法相同，一個(gè)ICP蝕刻設(shè)備被使用。一種CF4和CI2的混合氣體被用作蝕刻氣，一個(gè)偏置電壓被施加在基底上，形成一個(gè)第二形狀門(mén)極1016和1017。在第二蝕刻處理中一部分門(mén)絕緣薄膜1011被從它的表面蝕刻，形成一個(gè)第二形狀門(mén)絕緣薄膜1018。具有第二錐形形狀的錐形區(qū)也被在導(dǎo)電層1016和1017的邊緣部分內(nèi)形成。
然后第二摻雜處理被進(jìn)行，1021被用作一個(gè)面罩，給予n型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素被加入到島狀半導(dǎo)體層1003和1004內(nèi)。在這種情況下，一部分雜質(zhì)元素可以通過(guò)第二形狀門(mén)極1016和1017的邊緣部分和它們的附近，能夠被加入下面的半導(dǎo)體層內(nèi)。
第二摻雜處理被進(jìn)行，以便單一傳導(dǎo)型雜質(zhì)元素被包含，其濃度為1×1016～5×1018原子/cm3。在這個(gè)處理中，單一傳導(dǎo)型雜質(zhì)元素被加入到第一個(gè)雜質(zhì)區(qū)1012和1013，也被加入到第一個(gè)摻雜處理形成的第二個(gè)雜質(zhì)區(qū)1014和1015內(nèi)，但是加入到其中的量小，因此它的影響可以被忽略。新形成的第三雜質(zhì)區(qū)1019和1020被制造，其包含單一傳導(dǎo)型雜質(zhì)元素的濃度為1×1016～5×1018原子/cm3。在第三雜質(zhì)區(qū)1019和1020內(nèi)，加入到半導(dǎo)體層內(nèi)的雜質(zhì)元素的濃度根據(jù)第二錐形形狀門(mén)電極1016和1017厚度的增加被減小。盡管在第三雜質(zhì)區(qū)1019和1020內(nèi)不能必定獲得均勻的濃度分布，雜質(zhì)元素被包含在上述的濃度范圍內(nèi)。
第三雜質(zhì)區(qū)1019和1020被在第二形狀門(mén)絕緣薄膜1018下面，和第二形狀門(mén)電極1016和1017的錐形部分的下面形成。隨著到第一雜質(zhì)區(qū)1012和1013的距離增加它們的濃度減小。第二形狀門(mén)電極1016和1017被用作門(mén)電極。門(mén)電極的邊緣部分被給于錐形形狀，通過(guò)錐形部分摻雜雜質(zhì)元素，雜質(zhì)區(qū)能夠因此被形成在位于錐形部分下面的半導(dǎo)體層中，其中雜質(zhì)元素的濃度逐漸改變。本發(fā)明積極地利用這個(gè)雜質(zhì)區(qū)。形成這種類型的雜質(zhì)區(qū)解除一個(gè)在漏區(qū)附近形成的高強(qiáng)度電場(chǎng)，并阻止熱載流子的產(chǎn)生。TFT的退化因此能夠被阻止。
然后島狀半導(dǎo)體層1003被用保護(hù)面罩1022覆蓋，如圖9D所示，一種給予p型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素被加入到島狀半導(dǎo)體層1004。在這種情況下，第二形狀門(mén)電極1017也充當(dāng)一個(gè)面罩，給予p型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素被加入，以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的方式形成一個(gè)雜質(zhì)區(qū)。這里形成的雜質(zhì)區(qū)1023是被使用采用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜方法形成的。雜質(zhì)區(qū)1023的給予p型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的濃度被設(shè)置為2×1020～2×1021原子/cm3。
然而，雜質(zhì)區(qū)1023可以詳細(xì)地被看到被分成包含給予n型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的三個(gè)區(qū)。一個(gè)以1×1020～1×1021原子/cm3的濃度包含給予n型傳導(dǎo)性的元素的第4雜質(zhì)區(qū)1023a，一個(gè)以1×1017～1×1020原子/cm3的濃度包含給予n型傳導(dǎo)性的元素的第5雜質(zhì)區(qū)1023b，和一個(gè)以1×1016～5×1018原子/cm3的濃度包含給予n型傳導(dǎo)性的元素的第6雜質(zhì)區(qū)1023c。然而，在雜質(zhì)區(qū)1023b和1023c中，p型傳導(dǎo)性雜質(zhì)元素的濃度被做成等于或大于1×1019原子/cm3，在第4雜質(zhì)區(qū)1023a中，給予p型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的濃度被做成給予n型傳導(dǎo)性的雜質(zhì)元素的濃度的1.5-3倍。作為結(jié)果，使用第4雜質(zhì)區(qū)1023a作為p溝道TFT的一個(gè)源區(qū)或漏區(qū)不產(chǎn)生任何問(wèn)題。另外，一部分第6雜質(zhì)區(qū)1023c被形成使得它與第二形狀門(mén)電極1017重疊。
因此，一個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)1024，它成為一個(gè)源區(qū)或者一個(gè)漏區(qū)，一個(gè)第2雜質(zhì)區(qū)1025，它成為一個(gè)不與門(mén)電極重疊的LDD區(qū)，一個(gè)第3雜質(zhì)區(qū)1026，它成為一個(gè)部分與門(mén)電極重疊的LDD區(qū)，和一個(gè)溝道形成區(qū)1027在島狀半導(dǎo)體層1003內(nèi)被形成。另外，一個(gè)第一雜質(zhì)區(qū)1028，它成為一個(gè)源區(qū)或者一個(gè)漏區(qū)，一個(gè)第2雜質(zhì)區(qū)1029，它成為一個(gè)不與門(mén)電極重疊的LDD區(qū)，一個(gè)第3雜質(zhì)區(qū)1030，它成為一個(gè)部分與門(mén)電極重疊的LDD區(qū)，和一個(gè)溝道形成區(qū)1031在島狀半導(dǎo)體層1004內(nèi)被形成。
當(dāng)需要時(shí)，一個(gè)層間絕緣薄膜1032和一個(gè)用來(lái)與一個(gè)源區(qū)或者漏區(qū)接通的配線1034也可以接著被形成，如圖9E所示。
注意本發(fā)明的DAC使用的晶體管可以是使用單晶硅形成的晶體管，也可以是使用多晶硅或者非晶硅的薄膜晶體管。
通過(guò)將它與實(shí)施例1～3的任何一個(gè)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)施例4是可能的。具有本發(fā)明的DAC的一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備能夠被用在許多電子設(shè)備中。
使用本發(fā)明的DAC的電子設(shè)備的例子包括攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、護(hù)目鏡型顯示器(頭戴顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、放音設(shè)備(例如汽車音響系統(tǒng)和聲頻成分系統(tǒng))、筆記本個(gè)人電腦、游戲機(jī)、便攜式信息終端(例如移動(dòng)式計(jì)算機(jī)、攜帶式電話、攜帶式游戲機(jī)和電子書(shū))、和裝有記錄媒體的圖像再現(xiàn)設(shè)備(特別地，裝有當(dāng)播放一個(gè)記錄媒體如數(shù)字視頻盤(pán)(DVD)時(shí)用來(lái)顯示圖像的顯示器的設(shè)備)。這些電子設(shè)備的具體例子如圖10A～10H所示。
圖10A是一個(gè)顯示設(shè)備，包括一個(gè)框架2001，一個(gè)支持座2002、一個(gè)顯示部分2003、一個(gè)揚(yáng)聲器部分2004和一個(gè)視頻輸入部分2005等部分。本發(fā)明的DAC可以被用于顯示部分2003和其他控制電路中。注意顯示設(shè)備包括全部信息顯示設(shè)備，例如用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視廣播發(fā)射機(jī)-接收機(jī)和廣告顯示的顯示設(shè)備。
圖10b是一個(gè)數(shù)字靜止圖像照相機(jī)，它包括一個(gè)主體2101、一個(gè)顯示部分2102、一個(gè)圖像接收部分2103、操作鍵2104、外連接端口2105和一個(gè)快門(mén)2106等部分。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2102和其他控制電路中。
圖10C是一個(gè)筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)，它包括一個(gè)主體2201、一個(gè)框架2202、一個(gè)顯示部分2203、一個(gè)鍵盤(pán)2204、外連接端口2205和一個(gè)鼠標(biāo)2206等部分。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2203和其他控制電路中。
圖10D是一個(gè)移動(dòng)式計(jì)算機(jī)。它包括一個(gè)主體2301、一個(gè)顯示部分2302、開(kāi)關(guān)2303、操作鍵2304和一個(gè)紅外端口2305等部分。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2302和其他控制電路中。
圖10E是一個(gè)裝有記錄媒體的便攜式圖像再現(xiàn)設(shè)備(特別地，一個(gè)DVD播放設(shè)備)，它包括一個(gè)主體2401、一個(gè)框架2402，一個(gè)顯示部分A 2403、一個(gè)顯示部分B 2404、一個(gè)記錄媒體(例如一個(gè)DVD)讀入端口2405、操作鍵2406和一個(gè)揚(yáng)聲器部分2407等部分。顯示部分A 2403主要顯示圖像信息，顯示部分B 2404主要顯示字符信息，本發(fā)明的DAC可以被用在顯示部分A 2403和顯示部分B 2404中，也可以被用在其他控制電路中。注意，家庭游戲機(jī)和類似的產(chǎn)品被包括在裝有記錄媒體的圖像再現(xiàn)設(shè)備的種類中。
圖10F是一個(gè)護(hù)目鏡型顯示器(頭戴顯示器)，它包括一個(gè)主體2501、一個(gè)顯示部分2502和臂2503等部分。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2502和其他控制電路中。
圖10G是一個(gè)攝像機(jī)，它包括一個(gè)主體2601、一個(gè)顯示部分2602、一個(gè)框架2603、外連接端口2604、一個(gè)遙控信號(hào)接收部分2605、一個(gè)圖像接收部分2606、一個(gè)電池2607、一個(gè)音頻輸入部分2608、操作鍵2609和一個(gè)目鏡部分2610等部件。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2602和其他控制電路中。
圖10H是一個(gè)便攜式電話，它包括一個(gè)主體2701、一個(gè)框架2702、一個(gè)顯示部分2703、一個(gè)音頻輸入部分2704、一個(gè)音頻輸出部分2705、操作鍵2707、一個(gè)外連接部分2707和一個(gè)天線2708。本發(fā)明的DAC能夠被用于顯示部分2703和其他控制電路中。
此外，前面提到的電子設(shè)備經(jīng)常顯示通過(guò)電子通信線例如互聯(lián)網(wǎng)和CATV(有線電視)接收的信息，特別是顯示運(yùn)動(dòng)圖像的機(jī)會(huì)增加了。本發(fā)明的DAC能夠高速工作，能夠?qū)⒋笪粩?shù)的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)，并能確保輸出模擬信號(hào)的線性。因此本發(fā)明的DAC是有價(jià)值的。
因此本發(fā)明的DAC的應(yīng)用范圍非常廣泛，本發(fā)明的DAC能夠被用在所有領(lǐng)域的電子裝置中。另外，實(shí)施例5的電子設(shè)備可以使用具有實(shí)施例1～4所示結(jié)構(gòu)的任意一種的DACs。
依照上述結(jié)構(gòu)，一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)具有高位數(shù)的數(shù)字信號(hào)的DAC能夠被形成，不損失線性，同時(shí)保持電容分配的在高速工作的同時(shí)抑制表面積的相對(duì)數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于將n位數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于其中n是一個(gè)自然數(shù)，其中D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器，其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)，其中n-m+1個(gè)電容器的其中一個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較低的m位控制，其中n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制。
2.一個(gè)用于將n位數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于其中n是一個(gè)自然數(shù)，其中D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器，其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)，其中n-m+1個(gè)電容器的其中一個(gè)具有電容值C的電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較低的m位控制；其中C為常數(shù)，n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制；其中剩下的n-m個(gè)電容器具有的電容值分別用C、2C、22C、…、2n-m-1C表示。
3.一個(gè)用于將n位數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于其中n是一個(gè)自然數(shù)，其中D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器和2m個(gè)電阻器，其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)，其中由數(shù)字信號(hào)中n位中的較低的m位決定的電荷，通過(guò)2m個(gè)電阻器被提供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)電容器，其中由數(shù)字信號(hào)中n位中的較高的n-m位決定電荷，被供給n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器。
4.一個(gè)用于將n位數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于其中n是一個(gè)自然數(shù)，其中D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器和2m個(gè)電阻器，其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)，其中由數(shù)字信號(hào)中n位中的較低的m位決定的電荷，通過(guò)2m個(gè)電阻器被提供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)電容器，其中全部2m個(gè)電阻器的電阻值是相同的，其中由數(shù)字信號(hào)中n位中的較高的n-m位決定電荷，被供給n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器。
5.一個(gè)依照權(quán)利要求3的D/A變換器電路，其特征在于其中2m個(gè)電阻器被串聯(lián)連接。
6.一個(gè)依照權(quán)利要求5的D/A變換器電路，其特征在于其中2m個(gè)電阻器中的兩個(gè)電阻器的一端沒(méi)有與其他電阻器連接，其中2m個(gè)電阻器中的兩個(gè)電阻器的一端分別被連接到電源的一個(gè)低電壓端和電源的一個(gè)高電壓端。
7.一個(gè)用于將n位數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)的D/A變換器電路，其特征在于其中n是一個(gè)自然數(shù)，其中D/A變換器電路具有n-m+1個(gè)電容器和2m個(gè)等級(jí)電壓線，其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)，其中2m個(gè)等級(jí)電壓線中的其中一個(gè)被數(shù)字信號(hào)n位中較低的m位選擇，其中通過(guò)選擇的等級(jí)電壓線的電壓電荷被供給n-m+1個(gè)電容器中的一個(gè)具有電容值C的電容器，其中C為常數(shù)，其中n-m+1個(gè)電容器中剩下的n-m個(gè)電容器的充電受數(shù)字信號(hào)的n位中較高的n-m位控制；其中剩下的n-m個(gè)電容器具有的電容值分別用C、2C、22C、…、2n-m-1C表示。
8.依照權(quán)利要求1的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
9.一個(gè)具有根據(jù)權(quán)利要求1的D/A變換器電路的半導(dǎo)體設(shè)備。
10.一個(gè)依照權(quán)利要求9的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于其中半導(dǎo)體設(shè)備是從由一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)組成的一組設(shè)備中選出的一個(gè)。
11.依照權(quán)利要求2的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
12.一個(gè)具有根據(jù)權(quán)利要求2的D/A變換器電路的半導(dǎo)體設(shè)備。
13.一個(gè)依照權(quán)利要求12的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于其中半導(dǎo)體設(shè)備是從由一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)組成的一組設(shè)備中選出的一個(gè)。
14.依照權(quán)利要求3的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
15.一個(gè)具有根據(jù)權(quán)利要求3的D/A變換器電路的半導(dǎo)體設(shè)備。
16.一個(gè)依照權(quán)利要求15的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于其中半導(dǎo)體設(shè)備是從由一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)組成的一組設(shè)備中選出的一個(gè)。
17.依照權(quán)利要求4的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中2m個(gè)電阻器被串聯(lián)連接。
18.依照權(quán)利要求17的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中2m個(gè)電阻器中的兩個(gè)電阻器的一端沒(méi)有與其他電阻器連接，其中2m個(gè)電阻器中的兩個(gè)電阻器的一端分別被連接到電源的一個(gè)低電壓端和電源的一個(gè)高電壓端。
19.依照權(quán)利要求4的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
20.一個(gè)具有根據(jù)權(quán)利要求4的D/A變換器電路的半導(dǎo)體設(shè)備。
21.一個(gè)依照權(quán)利要求20的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于其中半導(dǎo)體設(shè)備是從由一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)組成的一組設(shè)備中選出的一個(gè)。
22.依照權(quán)利要求7的一個(gè)D/A變換器電路，其特征在于其中在復(fù)位周期內(nèi)供給n-m+1個(gè)電容器的電荷量總是保持為一個(gè)特定的值。
23.一個(gè)具有根據(jù)權(quán)利要求7的D/A變換器電路的半導(dǎo)體設(shè)備。
24.一個(gè)依照權(quán)利要求23的半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于其中半導(dǎo)體設(shè)備是從由一個(gè)顯示設(shè)備；一個(gè)數(shù)字照相機(jī)；一臺(tái)筆記本個(gè)人電腦；一臺(tái)移動(dòng)電腦；一個(gè)DVD播放器；一個(gè)頭盔顯示器；一臺(tái)攝像機(jī)；或者一個(gè)移動(dòng)式電話機(jī)組成的一組設(shè)備中選出的一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一個(gè)能夠處理高位數(shù)數(shù)字信號(hào),具有良好線性并具有小占據(jù)面積的D/A變換器電路。該D/A變換器電路具有n－m+1個(gè)電容器(其中m是一個(gè)小于n的自然數(shù)),n－m+1個(gè)電容器的其中一個(gè)電容器的電荷的供電和放電受數(shù)字視頻信號(hào)的n位中較低的m位控制。n－m+1個(gè)電容器中剩下的n－m個(gè)電容器的電荷的供電和放電受數(shù)字視頻信號(hào)的n位中較高的n－m位控制。
文檔編號(hào)H03M1/68GK1356777SQ01139350
公開(kāi)日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月24日
發(fā)明者田中幸夫, 淺見(jiàn)宗廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所