DE19913920A1 - Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung und Halbleiteranzeigevorrichtung - Google Patents
Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung und HalbleiteranzeigevorrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung, die ein ausgezeichnetes Bild ohne eine Bildunschärfe (Ungleichmäßigkeit des Bildes) und mit einer hohen Güte und hohen Auflösung erreichen kann, und die Halbleiteranzeigevorrichtung bereitgestellt. Eine Pufferschaltung, die in der Ansteuerschaltung der Halbleiteranzeigevorrichtung verwendet wird, besteht aus einer Vielzahl von TFTs, von denen jeder eine kleine Kanalbreite aufweist, wobei eine Vielzahl solcher Pufferschaltungen parallel miteinander verbunden sind.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuer
schaltung einer aktiven Halbleiteranzeigevorrichtung des Ma
trixtyps. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die
Halbleiteranzeigevorrichtung, die die Ansteuerschaltung auf
weist.
In den letzten Jahren wurde eine Technik für das Herstellen
einer Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterdünnfilm,
der auf einem billigen Glassubstrat ausgebildet wird, wie ein
Dünnfilm-Transistor (TFT), aufweist, stürmisch entwickelt.
Der Grund ist der, daß die Nachfrage nach einer aktiven Halb
leiteranzeigevorrichtung des Matrixtyps (insbesondere nach
einer aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Matrix
typs) gestiegen ist.
In der aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Matrix
typs wird ein TFT für jeden der mehrere zehn bis Millionen
von Bildpunkten, die in der Matrix angeordnet sind, vorgese
hen, und eine elektrische Ladung, die in jede Bildpunktelek
trode hinein und aus ihr heraus geht, wird durch eine Schalt
funktion des TFT gesteuert.
Insbesondere durch die Verbesserung einer Anzeigevorrichtung
hinsichtlich der Auflösung und der Bildqualität richtet sich
die Aufmerksamkeit auf eine aktive Flüssigkristallanzeigevor
richtung des Matrixtyps, die eine digitale Ansteuerschaltung
aufweist, die die digitalen Videodaten, so wie sie sind, ver
arbeiten kann.
In einer Ansteuerschaltung auf der Seite einer Source-Signal-Lei
tung einer Halbleiteranzeigevorrichtung, die eine digitale
Ansteuerschaltung umfaßt, werden digitale Videodaten, die von
außerhalb geliefert werden, sequentiell durch eine Halte
schaltung oder dergleichen für eine kurze Zeit auf der Basis
eines Zeitsignals von einem Schieberegister gehalten. Und
nachdem die Daten in ein analoges Signal umgewandelt worden
sind (Abstufungsspannung), wird das Signal zu einem entspre
chenden Bildpunkt-TFT geliefert. Wenn die digitale Ansteuer
schaltung verwendet wird, so wird es möglich, eine sogenannte
zeilensequentielle Ansteuerung zu erreichen, in welcher die
Bildpunkt-TFTs für eine Zeile zur selben Zeit angesteuert
werden.
In der digitalen Ansteuerschaltung wird auf der Basis des
Zeitsignals vom Schieberegister die Operationszeit der Halte
schaltung, der D/A-Umwandlungsschaltung und dergleichen be
stimmt. Eine Anzahl von Schaltungen und Elementen, die jedes
eine hohe Ladekapazität haben, sind mit einer Signalleitung
verbunden, an die das Zeitsignal vom Schieberegister gelie
fert wird. Somit gibt es einen Fall, bei dem das Zeitsignal
vom Schieberegister auf seinem Weg einem "Stumpfwerden" un
terliegt. Eine der Gegenmaßnahmen besteht darin, daß eine
Prüfung durchgeführt wird, in welchem das Zeitsignal vom
Schieberegister durch eine Pufferschaltung oder dergleichen
geführt wird, um das "Stumpfwerden" zu eliminieren.
Wenn die Stromkapazität einer Pufferschaltung klein ist, so
ist die Pufferfunktion bedeutungslos. So ist ein Puffer not
wendig, der bis zu einem gewissen Grad eine große Stromkapa
zität aufweist. In dem Fall, bei dem ein Puffer, der eine
große Stromkapazität aufweist, unter Verwendung von Dünnfilm-Tran
sistoren ausgebildet wird, wird ein TFT, der eine hohe
Stromkapazität hat, das heißt eine große Kanalbreite, erfor
derlich. In einem TFT, der eine große Kanalbreite aufweist,
tritt jedoch eine Fluktuation im Kristallgefüge in einer Kom
ponente auf, und als Ergebnis tritt eine Fluktuation der
Schwellenspannung bei jedem TFT auf. Somit ist es unvermeid
lich, daß auch eine Fluktuation in den Eigenschaften eines
Puffers auftritt, der durch eine Vielzahl von TFTs gebildet
wird. Somit existieren Puffer, die Fluktuationen in ihren Ei
genschaften aufweisen, bei jeder Signalleitung, und die Fluk
tuation in den Eigenschaften verursacht direkt eine Fluktua
tion der an eine Bildpunktmatrixschaltung angelegten Span
nung. Dies bewirkt eine Anzeigeunschärfe (Ungleichmäßigkeit
der Anzeige) der gesamten Anzeigevorrichtung.
Darüberhinaus funktioniert, wenn die Größe (Kanalbreite) ei
nes TFT zu grob ist, nur der Zentralteil des TFT als ein Ka
nal, und seine Enden funktionieren nicht als Kanal. In diesem
Fall wird die Zerstörung des TFT beschleunigt.
Weiterhin wird, wenn die Dimension eines TFT groß ist, die
Eigenwärmeerzeugung des TFT groß, was manchmal eine Änderung
der Schwellenspannung oder eine Zerstörung bewirkt.
In einer Ansteuerschaltung der Gate-Signal-Leitung wird auch
ein Abtastsignal sequentiell der Gate-Signal-Leitung
(Abtastleitung) auf der Basis eines Zeitsignals von einem
Schieberegister zugeführt. In einer digitalen Ansteuerschal
tung, die eine zeilensequentielle Ansteuerung durchführt,
müssen alle Bildpunkt-TFTs für eine Zeile, die mit einer Ab
tastzeile verbunden sind, angesteuert werden, und die Lastka
pazität, die mit einer Abtastzeile verbunden ist, ist groß.
Somit ist es auch in der Ansteuerschaltung der Gate-Signal-Lei
tung notwendig, ein "Stumpfwerden" zu eliminieren, indem
das Zeitsignal vom Schieberegister durch eine Pufferschaltung
oder dergleichen geführt wird. Auch in diesem Fall werden, da
ein Puffer notwendig wird, der eine hohe Stromkapazität hat,
die oben beschriebenen Probleme auftreten. Insbesondere muß
der Puffer der Gate-Signal-Leitung alle verbundenen TFTs für
eine Zeile in der Bildpunktmatrixschaltung ansteuern, so daß
die Fluktuation in den Eigenschaften des Puffers eine bemerk
bare Ungleichmäßigkeit des Bildes ergibt. Dies stellt eines
der schwerwiegendsten Probleme dar, wenn eine Anzeigevorrich
tung mit einer hohen Güte und einer hohen Auflösung gewünscht
wird.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die voranstehen
den Probleme zu überwinden, und eine ihrer Aufgaben besteht
darin, eine Halbleiteranzeigevorrichtung zu liefern, die eine
Bildunschärfe (Ungleichmäßigkeit der Anzeige) eliminieren
kann, und die ein ausgezeichnetes Bild mit einer hohen Güte
und einer hohen Auflösung erzielen kann.
Gemäß einer Art der Ausführung der vorliegenden Erfindung
wird in einer Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevor
richtung, wie einem TFT, der eine Pufferschaltung bildet, die
zwischen einer Schieberegisterschaltung und einer Halteschal
tung einer Ansteuerschaltung auf der Seite einer Source-Si
gnal-Leitung vorgesehen ist, nicht ein TFT, der eine große
Dimension (Kanalbreite) aufweist, verwendet, sondern statt
dessen werden eine Vielzahl von TFTs verwendet, die jeweils
eine kleine Dimension aufweisen, und die jeweils parallel
miteinander verbunden sind. Darüberhinaus wird als ein TFT,
der eine Pufferschaltung, die zwischen einer Schieberegister
schaltung und einer Gate-Signal-Leitung einer Ansteuerschal
tung einer Seite der Gate-Signal-Leitung bildet, kein TFT
verwendet, der eine große Abmessung (Kanalbreite) aufweist,
sondern es werden eine Vielzahl von TFTs verwendet, die je
weils eine kleine Abmessung aufweisen und die parallel mit
einander verbunden sind. In beiden Fällen werden eine Viel
zahl von Pufferschaltungen parallel miteinander verbunden, um
einen Pufferschaltungsteil in einer Ansteuerschaltung zu lie
fern. Dadurch ist es möglich, die Fluktuation in den Eigen
schaften der Pufferschaltung zu vermindern, während ihre
Stromkapazität gesichert wird.
Nachfolgend wird die Struktur der vorliegenden Erfindung be
schrieben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird folgendes
vorgesehen:
eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrich tung, umfassend: eine Ansteuerschaltung einer Seite einer Source-Signal-Leitung, und eine Ansteuerschaltung einer Seite einer Gate-Signal-Leitung, wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Leitung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puf fert, und die eine Vielzahl von Inverterschaltungen ein schließt, wobei jede der Inverterschaltungen aus einer Viel zahl von Invertern besteht, die parallel miteinander verbun den sind. Dadurch kann die obige Aufgabe gelöst werden.
eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrich tung, umfassend: eine Ansteuerschaltung einer Seite einer Source-Signal-Leitung, und eine Ansteuerschaltung einer Seite einer Gate-Signal-Leitung, wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Leitung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puf fert, und die eine Vielzahl von Inverterschaltungen ein schließt, wobei jede der Inverterschaltungen aus einer Viel zahl von Invertern besteht, die parallel miteinander verbun den sind. Dadurch kann die obige Aufgabe gelöst werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung be
reitgestellt, die folgendes umfaßt: eine Ansteuerschaltung
einer Seite einer Source-Signal-Leitung, und eine Ansteuer
schaltung einer Seite einer Gate-Signal-Leitung, wobei die
Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Leitung eine
Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schiebe
registerschaltung puffert, und die eine Vielzahl von Inver
terschaltungen einschließt, wobei jede der Inverterschaltun
gen aus einer Vielzahl von Invertern besteht, die parallel
miteinander verbunden sind. Dadurch kann die obige Aufgabe
gelöst werden.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevor
richtung bereitgestellt, wobei diese folgendes umfaßt: eine
Ansteuerschaltung einer Seite einer Source-Signal-Leitung,
und eine Ansteuerschaltung einer Seite einer Gate-Signal-Lei
tung, wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Si
gnal-Leitung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal
von einer Schieberegisterschaltung puffert, und die eine
Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der
Inverterschaltungen aus einer Vielzahl von Invertern besteht,
die parallel miteinander verbunden sind, und wobei die An
steuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Leitung eine Puf
ferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schiebere
gisterschaltung puffert, und die eine Vielzahl von Inverter
schaltungen einschließt, wobei jede der Inverterschaltungen
aus einer Vielzahl von Invertern besteht, die parallel mit
einander verbunden sind. Dadurch kann die obige Aufgabe ge
löst werden.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt der vorliegenden Erfin
dung wird eine Halbleiteranzeigevorrichtung vorgesehen, die
folgendes umfaßt die Ansteuerschaltung der Halbleiteranzei
gevorrichtung gemäß jedem der vorhergehenden Aspekte der vor
liegenden Erfindung, und eine Bildpunktmatrixschaltung. Da
durch kann die obige Aufgabe gelöst werden.
Fig. 1 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer aktiven Flüs
sigkristallanzeigevorrichtung des Matrixtyps, die Ansteuer
schaltungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er
findung umfaßt;
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform
einer digitalen Ansteuerschaltung für Videodaten zeigt, die
für die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung verwen
det wird;
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Teils einer Schieberegisterschaltung der Seite der
Source-Signal-Leitung und einen Teil einer Pufferschaltung
zeigt, die für die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfin
dung verwendet werden;
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Inverters zeigt, der für die Pufferschaltung der vor
liegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Teils der Schieberegisterschaltung der Seite der Gate-Sig
nal-Leitung und einen Teil einer Pufferschaltung zeigt,
die für die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung ver
wendet werden;
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Inverters zeigt, der für die Pufferschaltung der vor
liegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 7 ist ein Schaltungsmusterdiagramm, das eine Ausfüh
rungsform des Inverters zeigt, der für die Ansteuerschaltung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 ist ein Schaltungsmusterdiagramm, das eine Ausfüh
rungsform des Inverters zeigt, der für die Ansteuerschaltung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9A bis 9D sind Ansichten, die Schritte der Herstel
lung einer aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Ma
trixtyps, die eine Ansteuerschaltung einschließt, gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 10A bis 10D sind Ansichten, die Schritte der Herstel
lung einer aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Ma
trixtyps, die die Ansteuerschaltung einschließt, gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 11A bis 11C sind Ansichten, die Schritte der Herstel
lung einer aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Ma
trixtyps, die die Ansteuerschaltung einschließt, gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 12 ist eine Ansicht, die die aktive Flüssigkristallan
zeigevorrichtung des Matrixtyps, die die Treiberschaltung
einschließt, gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist eine Ansicht, die die äußere Erscheinung einer
aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Matrixtyps, die
eine Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung ein
schließt, zeigt;
Fig. 14 ist eine Ansicht, die eine TEM-Photographie des CGS
zeigt;
Fig. 15 ist eine Ansicht, die eine TEM-Photographie eines
konventionellen Hochtemperatur-Polysiliziums zeigt;
Fig. 16A und 16B sind Ansichten, die Elektronen
strahlstreuungsmuster von CGS und konventionellem Hochtempe
ratur-Polysilizium zeigen;
Fig. 17A und 17B sind Ansichten, die die TEM-Photographien
von CGS und konventionellem Hochtemperatur-Polysilizium zei
gen; und
Fig. 18A und 18B sind Ansichten, die Halbleitervorrichtun
gen zeigen, von denen jede eine Halbleiteranzeigevorrichtung
einschließt, die eine Ansteuerschaltung der vorliegenden Er
findung aufweist.
Eine Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung und
die Halbleiteranzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Er
findung werden nachfolgend im Detail gemäß den folgenden Aus
führungsformen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen
sollen jedoch bloß einige Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung darstellen, und die Ansteuerschaltung der Halblei
teranzeigevorrichtung und die Halbleitervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung sind nicht darauf beschränkt.
In dieser Ausführungsform wird als ein Beispiel, in der eine
Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung der vor
liegenden Erfindung verwendet wird, eine aktive Flüssigkri
stallanzeigevorrichtung des Matrixtyps, in der die Zahl der
Bildpunkte 1920 × 1080 in der Horizontalen und Vertikalen be
trägt, beschrieben.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1. Fig. 1 ist ein Blockdia
gramm eines Hauptteiles einer aktiven Flüssigkristallanzeige
vorrichtung des Matrixtyps dieser Ausführungsform. Die aktive
Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Matrixtyps dieser Aus
führungsform umfaßt eine Ansteuerschaltung A 101 der Seite
der Source-Signal-Leitung, eine Ansteuerschaltung B 111 der
Seite der Source-Signal-Leitung; eine Ansteuerschaltung A 112
der Seite der Gate-Signal-Leitung; eine Ansteuerschaltung B
115 der Seite der Gate-Signal-Leitung, eine Bildpunktma
trixschaltung 116 und eine Ansteuerschaltung 110 für digitale
Videodaten.
Die Ansteuerschaltung A 101 der Seite der Source-Signal-Lei
tung umfaßt eine Schieberegisterschaltung 102, eine Puffer
schaltung 103, eine Halteschaltung (1) 104, eine Halteschal
tung (2) 105, eine Auswahlschaltung (1) 106, eine Pegelschie
beschaltung 107, eine D/A-Wandlerschaltung 108, und eine Aus
wahlschaltung (2) 109. Die Ansteuerschaltung A 101 der Seite
der Source-Signal-Leitung liefert ein Bildsignal (ein Abstu
fungsspannungssignal) an eine ungerade numerierte Source-Si
gnal-Leitung.
Der Betrieb der Ansteuerschaltung A 101 der Seite der Source-
Signal-Leitung wird beschrieben. Ein Startpuls und ein Takt
signal werden in die Schieberegisterschaltung 102 eingegeben.
Die Schieberegisterschaltung 102 liefert sequentiell ein
Zeitsignal an die Pufferschaltung 103 auf der Basis des
Startpulses und des Taktsignals. Obwohl dies erst später be
schrieben wird, besteht die Schieberegisterschaltung 102 aus
einer Vielzahl getakteter Inverter.
Das Zeitsignal von der Schieberegisterschaltung 102 wird
durch die Pufferschaltung 103 gepuffert. Eine Anzahl von
Schaltungen oder Komponenten sind zwischen der Schieberegi
sterschaltung 102 und einer Source-Signal-Leitung, die mit
der Bildpunktmatrixschaltung 116 verbunden ist, verbunden, so
daß die Lastkapazität groß ist. Um ein "Stumpfwerden" des er
zeugten Zeitsignals aufgrund der großen Lastkapazität zu ver
hindern, wird diese Pufferschaltung 103 bereitgestellt.
Das Zeitsignal, das durch die Pufferschaltung 103 gepuffert
wird, wird an die Halteschaltung (1) 104 geliefert. Die Hal
teschaltung (1) 104 umfaßt 960 Halteschaltungen, die jeweils
4-Bit Daten verarbeiten. Wenn das Zeitsignal in die Halte
schaltung (1) 104 eingegeben wird, so wird ein digitales Si
gnal, das von der Treiberschaltung 110 der digitalen Videoda
ten geliefert wird, sequentiell herein genommen und durch die
Halteschaltung gehalten.
Eine Zeit bis zum Ende des Schreibens des Digitalsignals in
alle Halteschaltungen der Halteschaltung (1) 104 wird "eine
Zeilenperiode" genannt. Das heißt, eine Zeilenperiode ist ein
Zeitintervall von einem Zeitpunkt, an dem das Schreiben digi
taler Videodaten aus der Treiberschaltung für die digitalen
Videodaten für die am weitesten links liegende Halteschaltung
in der Halteschaltung (1) gestartet wird, bis zu einem Zeit
punkt, an dem das Schreiben der Videodaten für die am weite
sten rechts liegende Halteschaltung (1) beendet wird.
Nachdem das Schreiben der digitalen Signale in die Halte
schaltung (1) 104 beendet ist, werden, wenn ein Haltepuls
durch eine Haltepulsleitung, die mit der Halteschaltung (2)
105 verbunden ist, synchron mit der Betriebszeit der Schiebe
registerschaltung 102 fließt, digitale Signale, die in die
Halteschaltung (1) 104 geschrieben wurden, zur Halteschaltung
(2) 105 zur selben Zeit übertragen und geschrieben.
In der Halteschaltung (1) 104, die die Übertragung der digi
talen Videodaten zur Halteschaltung (2) 105 vollendet, wird
das Schreiben der digitalen Videodaten, die von der Ansteuer
schaltung der digitalen Videodaten geliefert wird, sequenti
ell nochmals durch das Zeitsignal von der Schieberegister
schaltung 102 ausgeführt.
Während dieser zweiten einen Zeilenperiode werden die digita
len Videodaten, die zur Halteschaltung (2) synchron mit dem
Start der zweiten Zeilenperiode übertragen wurden, sequenti
ell durch die Auswahlschaltung (1) 106 ausgewählt. Die De
tails der Auswahlschaltung sind in der japanischen Patentan
meldung Nr. Hei 9-286098, die am 1. Oktober 1997 durch den
vorliegenden Anmelder eingereicht wurde, beschrieben, wobei
auf sie Bezug genommen werden kann. Die gesamte Beschreibung
der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 9-286098, die die Be
schreibung, die Ansprüche, die Zeichnungen und die Zusammen
fassung einschließt, wird hiermit durch Bezugnahme vollstän
dig eingeschlossen.
Digitale Vier-Bit-Videodaten werden von der Halteschaltung,
die durch die Auswahlschaltung ausgewählt wurde, an die Pe
gelschiebeschaltung 107 geliefert. Der Spannungspegel der di
gitalen Videodaten werden durch die Pegelschiebeschaltung 107
angehoben, und die Daten werden zur D/A-Wandlerschaltung 108
geliefert. Die Details der D/A-Wandlerschaltung sind in den
japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei 9-344,351, eingereicht
am 27. November 1997 und Nr. Hei 9-365054, eingereicht am 19.
Dezember 1997 des vorliegenden Anmelders beschrieben, wobei
auf diese Bezug genommen werden kann. Die gesamten Offenba
rungen der obigen japanischen Patentanmeldungen, die die Be
schreibungen, die Ansprüche, die Zeichnungen und Zusammenfas
sungen einschließen, werden hiermit durch Bezugnahmen in ih
rer Gesamtheit eingeschlossen.
Die D/A-Wandlereinheit 108 wandelt die digitalen 4-Bit Video
daten in ein analoges Signal (Abstufungsspannung) um, das se
quentiell an eine Source-Signal-Leitung, die durch die Aus
wahlschaltung (2) 109 ausgewählt wird, geliefert wird. Das
analoge Signal, das an die Source-Signal-Leitung geliefert
wird, wird zu einem Source-Gebiet eines Bildpunkt-TFT der
Bildpunktmatrixschaltung 116, die mit der Source-Signal-Lei
tung verbunden ist, geliefert.
In die Treiberschaltung A 112 der Seite der Gate-Signal-Lei
tung wird ein Zeitsignal von einem Schieberegister 113 zu ei
ner Pufferschaltung 114 geliefert, und es wird dann zu einer
entsprechenden Gate-Signal-Leitung (Abtastleitung) geliefert.
Die Gate-Elektroden der Bildpunkt-TFTs für eine Zeile sind
mit der Gate-Signal-Leitung verbunden, und alle Bildpunkt-TFTs
für eine Zeile müssen zur selben Zeit angeschaltet wer
den, so daß die Pufferschaltung 114, die eine große Stromka
pazität aufweist, verwendet wird.
Auf diese Art wird das Schalten des entsprechenden TFT durch
das Abtastsignal des Schieberegisters der Seite der Gate-Si
gnal-Leitung durchgeführt, und das analoge Signal
(Abstufungsspannung) von der Seite der Ansteuerschaltung der
Source-Signal-Leitung wird an den Bildpunkt-TFT geliefert, so
daß die Flüssigkristallmoleküle angesteuert werden.
Die Bezugszahl 111 bezeichnet die Ansteuerschaltung B der
Seite der Source-Signal-Leitung, und ihre Struktur ist die
selbe wie bei der Ansteuerschaltung A 101 der Seite der Sour
ce-Signal-Leitung. Die Ansteuerschaltung B 111 der Seite der
Source-Signal-Leitung liefert ein Bildsignal an eine ungerade
numerierte Source-Signal-Leitung.
Die Bezugszahl 110 bezeichnet die Teilungsschaltung der digi
talen Videodaten. Die Teilungsschaltung 110 der digitalen Vi
deodaten ist ein Schaltung für das Erniedrigen der Frequenz
der digitalen Videodaten, die von außerhalb eingegeben wer
den, um einen Faktor von 1/m. Durch das Teilen der digitalen
Videodaten kann auch die Frequenz des Signals, die für das
Betreiben der Ansteuerschaltung notwendig ist, um einen Fak
tor von 1/m erniedrigt werden.
Hieb wird die Teilungsschaltung 110 für die digitalen Video
daten dieser Ausführungsform kurz unter Bezug auf Fig. 2 be
schrieben. Übrigens beschreibt die japanische Patentanmeldung
Nr. Hei 9-356238, die am 8. Dezember 1997 durch denselben An
melder eingereicht wurde, daß die Teilungsschaltung des digi
talen Videosignals auf demselben Substrat wie die Bildpunkt
matrixschaltung und andere Teilungsschaltungen ausgebildet
ist. Die obige Patentanmeldung beschreibt die Details des Be
triebs der Teilungsschaltung der digitalen Videodaten, und es
kann auf sie Bezug genommen werden für das Verstehen des Be
triebes der Teilungsschaltung für die digitalen Videodaten
dieser Ausführungsform. Die gesamte Offenbarung der japani
schen Patentanmeldung Nr. Hei 9-356238, die die Beschreibung,
die Ansprüche, die Zeichnungen und die Zusammenfassung ein
schließt, wird hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
eingeschlossen.
In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 201 einen Synchronzäh
ler, und ein Taktsignal (ck) und ein Rücksetzpuls (reset)
werden eingegeben. In dieser Ausführungsform werden digitale
Videodaten mit 80 MHz, die von außerhalb geliefert werden, in
8 Stücke geteilt, so daß digitale Videodaten mit 10 MHz er
zeugt werden. Somit werden sechzehn D Flip-Flops 202 verbun
den, wie das in Fig. 2 gezeigt ist. Die digitalen Videodaten
mit 10 MHz, die durch die Teilungsschaltung 110 der digitalen
Videodaten erzeugt wurde, werden zur Halteschaltung (1) 104
geliefert, wie das oben beschrieben wurde.
Es wird nun nochmals Bezug genommen auf Fig. 1, und der Be
trieb der Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Leitung
wird beschrieben. Die Bezugszahl 112 bezeichnet die Ansteuer
schaltung A der Seite der Gate-Signal-Leitung. Die Ansteuer
schaltung A 112 der Seite der Gate-Signal-Leitung umfaßt die
Schieberegisterschaltung 113 und die Pufferschaltung 114. Die
Schieberegisterschaltung 113 liefert ein Zeitsignal an die
Pufferschaltung 114. Die Pufferschaltung 114 puffert das
Zeitsignal von der Schieberegisterschaltung 113 und liefert
es an die Gate-Signal-Leitung (Abtastleitung).
Die Bezugszahl 115 bezeichnet die Ansteuerschaltung B der
Seite der Gate-Signal-Leitung und sie hat dieselbe Struktur
wie die Ansteuerschaltung A 112 der Seite der Gate-Signal-Lei
tung. In dieser Ausführungsform werden die Ansteuerschal
tungen der Seite der Gate-Signal-Leitung auf diese Weise an
beiden Enden der Bildpunktmatrixschaltung 116 bereitgestellt,
und beide Ansteuerschaltungen der Seite der Gate-Signal-Lei
tung werden betrieben, so daß diese Ausführungsform auch mit
dem Fall fertig wird, bei dem eine der Schaltungen nicht ar
beitet.
Die Bildpunktmatrixschaltung 116 hat eine solche Struktur,
daß die Bildpunkt-TFTs, deren Anzahl 1920 × 1080 in horizon
taler und vertikaler Richtung beträgt, in einer Matrix ange
ordnet sind.
Ein Schirm (ein Rahmen) wird durch das Wiederholen der voran
gehenden Operation mit der Anzahl von Abtastzeilen ausgebil
det. In der aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Ma
trixtyps dieser Ausführungsform wird das Aktualisieren der
Bilder mit 60 Rahmen pro Sekunde ausgeführt.
Hier wird ein Schaltungsdiagramm eines Teils (des obersten
Teils) der Schieberegisterschaltung 102 und der Pufferschal
tung 103 dieser Ausführungsform in Fig. 3 gezeigt. Fig. 3
zeigt eine Flip-Flop-(FF)-Schaltung 102', die die Schiebere
gisterschaltung 102 und einen Teil der Pufferschaltung 103',
die die Pufferschaltung 103 bildet, bildet.
In dieser Ausführungsform wird die Schieberegisterschaltung
102 durch 204 solcher Flip-Flop-Schaltungen 102' gebildet.
Die Flip-Flop-Schaltungen 102' umfassen getaktete Inverter
301 bis 304. Das Bezugszeichen ck bezeichnet ein Taktsignal.
Das Bezugszeichen LR bezeichnet ein Wechselsignal für die Ab
tastrichtung. Wenn das Signal LR einen hohen Pegel aufweist,
so wird ein Startpuls (SP) an die am weitesten links liegende
Flip-Flop-Schaltung 102' der Schieberegisterschaltung 102 ge
liefert, und die Flip-Flop-Schaltung 102' überträgt ein Si
gnal von links nach rechts. Wenn sich das Signal LR auf nied
rigem Pegel befindet, so wird ein Startpuls (SP) zur (nicht
gezeigten) am weitesten rechts liegenden Flip-Flop-Schaltung
geliefert, und die Flip-Flop-Schaltung 102' überträgt ein Si
gnal von rechts nach links.
Nachfolgend erfolgt eine Erläuterung des beispielhaften
Falls, bei dem das Signal LR einen hohen Pegel aufweist, das
heißt, die Flip-Flop-Schaltungen der Schieberegisterschaltung
102 arbeiten von links nach rechts.
Ein Startpuls (SP) wird in den getakteten Inverter 301 einge
geben. Wenn der Startpuls in den getakteten Inverter 301 ein
gegeben wird, so arbeitet der getaktete Inverter 301 synchron
mit einem Taktsignal (ck) und einem invertierten Taktsignal
(invertiertes ck), und gibt ein invertiertes Signal eines
Eingangssignals aus. Da das Signal LR (hoher Pegel) in den
getakteten Inverter 302 eingegeben wird, empfängt der getak
tete Inverter 302 das Signal vom getakteten Inverter 301, und
gibt sein invertiertes Signal aus. Der getaktete Inverter 304
empfängt das Signal vom getakteten Inverter 302 und gibt sein
invertiertes Signal aus. Da das Signal LR (hoher Pegel) in
den getakteten Inverter 303 eingegeben wird, so arbeitet die
ser nicht. Auf diese Weise gibt die Flip-Flop-Schaltung 102'
ein Zeitsignal an eine NAND-Schaltung 305 aus.
Das Zeitsignal von der Schieberegisterschaltung 102 (Flip-
Flop-Schaltung 102') gelangt durch die NAND-Schaltung 305 und
wird zu einem Teil der Pufferschaltung 103' geliefert. In
dieser Ausführungsform umfaßt der eine Teil der Pufferschal
tung 103' die fünf Inverter 306 bis 310. Obwohl der eine Teil
der Pufferschaltung 103' die fünf Inverter in dieser Ausfüh
rungsform einschließt, ist in der vorliegenden Erfindung die
Zahl der Inverter nicht darauf begrenzt, sondern sie kann In
verter einschließen, die eine Anzahl von weniger oder von
mehr als fünf aufweisen.
Die fünf Inverter 306 bis 310 werden jeweils durch TFTs un
terschiedlicher Größen (Kanalbreiten) gebildet. In dieser
Ausführungsform werden die Inverter 306, 307 und 308 durch
TFTs gebildet, die jeweils eine Kanalbreite um 30 µm aufwei
sen. Die Inverter 309 und 310 werden durch TFTs gebildet, die
jeweils eine Kanalbreite von 100 µm aufweisen. Eine optimale
Größe, die durch eine Simulation oder dergleichen ausgewählt
wird, kann für die Größe des TFT verwendet werden, der diese
Inverter bildet. Übrigens kann die optimale Größe des TFT ge
mäß der Anzahl der Bildpunkte der Halbleiteranzeigevorrich
tung oder dergleichen bestimmt werden.
Hier erfolgt eine Erklärung unter beispielhafter Verwendung
des Inverters 307. Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm des In
verters 307. Der Inverter 307 wird durch sechs P-Kanal TFTs
und sechs N-Kanal TFTs gebildet. Die Kanalbreite jedes TFT
beträgt 30 µm. Übrigens kann die Kanalbreite dieser TFTs auch
mit einer Größe von 100 µm oder weniger (vorzugsweise 90 µm
oder weniger) ausgelegt werden.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Inverter 307 eine solche
Struktur, daß zwei Inverterschaltungen parallel zueinander
verbunden sind, wobei jede der Inverterschaltungen durch eine
Schaltung, in welcher drei P-Kanal TFTs in Serie miteinander
verbunden sind (Trippel-Gate-TFTs werden in der Schaltung
verwendet) und durch eine Schaltung, in welcher drei N-Kanal
TFTs in Serie miteinander verbunden sind (Trippel-Gate-TFTs
werden in der Schaltung verwendet) gebildet werden. Ebenso
können, wenn mehrere Leitungen der TFTs, die jeweils eine
kleine Kanalbreite aufweisen (30 µm in dieser Ausführungs
form) kombiniert werden, verglichen mit dem Fall, bei dem ein
Inverter durch TFTs gebildet wird, von denen jeder eine große
Kanalbreite aufweist, Fluktuationen in den TFTs eliminiert
werden. Darüberhinaus kann eine Wärmeerzeugung und eine Zer
störung durch die große Kanalbreite verhindert werden.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 5. Fig. 5 ist ein
Schaltungsdiagramm, das einen Teil (den obersten Teil) der
Schieberegisterschaltung 113 und der Pufferschaltung 114 der
Treiberschaltung A 112 der Seite der Gate-Signal-Leitung die
ser Ausführungsform zeigt, und sie zeigt eine Flip-Flop-Schal
tung 113', die die Schieberegisterschaltung 113 bildet,
und einen Teil der Pufferschaltung 114', die die Pufferschal
tung 114 liefert.
In dieser Ausführungsform wird die Schieberegisterschaltung
113 durch. 1080 solche Flip-Flop-Schaltungen 113' gebildet.
Die Flip-Flop-Schaltungen 113' umfassen getaktete Inverter
501 bis 504. Das Bezugszeichen ck bezeichnet ein Taktsignal.
Das Bezugszeichen LR bezeichnet ein Signal zur Änderung der
Abtastrichtung, und wenn das Signal LR einen hohen Pegel auf
weist, so wird ein Startpuls (SP) an die am weitesten links
liegende Flip-Flop-Schaltung 113' der Schieberegisterschal
tung 113 geliefert, und wenn das Signal LR einen niedrigen
Pegel aufweist, so wird der Startpuls (SP) an die (nicht ge
zeigte) am weitesten rechts liegende Flip-Flop-Schaltung ge
liefert.
Da der Betrieb der Schieberegisterschaltung 113 derselbe wie
der der Schieberegisterschaltung 102 der Ansteuerschaltung
der Seite der Source-Signal-Leitung ist, wird dessen Erklä
rung weggelassen.
Ein Zeitsignal von der Schieberegisterschaltung 113 (Flip-
Flop-Schaltung 113') geht durch eine NAND-Schaltung 505 und
wird zum einen Teil der Pufferschaltung 114' geliefert. Der
eine Teil der Pufferschaltung 114' umfaßt drei Inverter 506
bis 508. In dieser Ausführungsform ist, obwohl der eine Teil
der Pufferschaltung 114' drei Inverter einschließt, in der
vorliegenden Erfindung die Zahl der Inverter nicht darauf be
grenzt, sondern sie kann mehr als drei oder weniger als drei
betragen.
Diese drei Inverter 506 bis 508 werden durch TFTs gebildet,
von denen jeder eine Kanalbreite von 90 µm aufweist. Eine op
timale Größe, die durch eine Simulation oder dergleichen aus
gewählt wird, kann für die Größe des TFT verwendet werden,
der diese Inverter bildet. Darüberhinaus kann die optimale
Größe des TFT gemäß der Anzahl der Bildpunkte der Halbleiter
anzeigevorrichtung oder dergleichen bestimmt werden.
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm des Inverters 508. Der In
verter 508 wird aus acht P-Kanal TFTs und acht N-Kanal TFTs
gebildet. Die Kanalbreite jeder der TFT beträgt 90 µm. Die
Kanalbreite dieser TFTs kann passenderweise auch auf den Wert
100 µm oder weniger (vorzugsweise 90 µm oder weniger) festge
legt werden.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden zwei Schaltungen parallel
miteinander verbunden, wobei jede Schaltung durch zwei P-Ka
nal TFTs, die in Serie miteinander verbunden sind,
(tatsächlich werden Doppel-Gate-TFTs verwendet), gebildet
wird. Darüberhinaus werden zwei Schaltungen parallel mitein
ander verbunden, wobei jede Schaltung durch zwei N-Kanal
TFTs, die in Serie miteinander verbunden sind (tatsächlich
werden Doppel-Gate-TFTs verwendet) gebildet wird. Der Inver
ter 508 wird durch diese Schaltungen gebildet. Somit können,
wenn eine Vielzahl von TFTs, von denen jeder eine kleine Ka
nalbreite aufweist, kombiniert werden, im Vergleich zum Fall,
bei dem ein Inverter aus TFTs gebildet wird, von denen jeder
eine große Kanalbreite aufweist, Fluktuationen in den TFTs
eliminiert werden, und die Stromkapazität kann gesichert wer
den. Darüberhinaus wird eine durch die große Kanalbreite ver
ursachte Wärmeerzeugung und Zerstörung verhindert.
Fig. 7 ist ein Schaltungsmusterdiagramm des Inverters 307,
der in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 7 bezeichnen die Bezugs
zeichen 701 und 702 Halbleiteraktivschichten, denen Verunrei
nigungen des N-Typs zugefügt wurden. Die Bezugszahlen 703 und
704 bezeichnen aktive Halbleiterschichten, denen Verunreini
gungen des P-Typs zugefügt wurden. Die Bezugszahl 705 be
zeichnet eine Verdrahtungsleitung einer Gate-Elektrode, und
Al (Aluminium) und Sc (Scandium) mit einem Anteil von 2 Ge
wichtsprozent werden in dieser Ausführungsform verwendet. Die
Bezugszahlen 708 bis 711 bezeichnen zweite Verdrahtungslei
tungen, und es wird Al in dieser Ausführungsform verwendet.
Die Bezugszahl 712 bezeichnet eine Verdrahtungsleitung, die
in derselben Schicht wie die Verdrahtungsleitung der Gate-Elek
trode existiert. Ein geschwärzter Teil, der typischerwei
se mit 713 bezeichnet ist, ist ein Teil, bei dem die Gate-Elek
trode mit der zweiten Verdrahtungsleitung verbunden ist,
oder die aktive Halbleiterschicht ist mit der zweiten Ver
drahtungsleitung verbunden.
Die Bezugszahl 706 bezeichnet GND, 707 bezeichnet VddH
(Leistungsquelle), 712 bezeichnet OUT (Ausgang) und 714 be
zeichnet IN (Eingang).
In der Zeichnung wird angenommen, daß Verdrahtungsleitungen
mit demselben Muster in derselben Verdrahtungsleitungsschicht
existieren. Ein Teil, der durch eine unterbrochene Linie in
der Zeichnung dargestellt ist, zeigt die Form einer niedrige
ren Verdrahtungsleitung, die von einer oberen Verdrahtungs
leitung verdeckt wird.
Im Inverter 307, der in Fig. 7 gezeigt ist, ist es, obwohl
drei P-Kanal TFTs und drei N-Kanal TFTs auf derselben Halb
leiterschicht ausgebildet sind, auch möglich, eine solche
Struktur zu verwenden, daß drei unabhängige P-Kanal TFTs und
drei unabhängige N-Kanal TFTs auf unabhängigen Halbleiter
schichten ausgebildet und miteinander durch eine Metallver
drahtung oder dergleichen Durchkontaktierungen verbunden wer
den. Die Struktur dieser Ausführungsform ist jedoch vorteil
haft, da das Gebiet des Inverters 307 kleiner gemacht werden
kann.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 8. Fig. 8 ist ein
Schaltungsmusterdiagramm des Inverters 508, der in Fig. 6
gezeigt ist. In Fig. 8 sind zusätzlich zum Inverter 508 ins
gesamt vier Inverter gezeigt.
In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszahlen 801 bis 808 aktive
Halbleiterschichten, denen Verunreinigungen des P-Typs zuge
fügt wurden. Die Bezugszahlen 809 bis 816 bezeichnen aktiven
Halbleiterschichten, denen Verunreinigungen des N-Typs zuge
fügt wurden. Die Bezugszahlen 817 bis 824 bezeichnen Verdrah
tungsleitungen der Gate-Elektrode, wobei Al (Aluminium), das
2 Gewichtsprozent Sc (Scandium) enthält, in dieser Ausfüh
rungsform verwendet wird. Die Bezugszahlen 825 bis 828 be
zeichnen Verdrahtungsleitungen, die in derselben Schicht wie
die Verdrahtungsleitungen der Gate-Elektrode existieren. Die
Bezugszahlen 829 bis 835 bezeichnen zweite Verdrahtungslei
tungen, wobei Al in dieser Ausführungsform verwendet wird.
Ein geschwärzter Teil, der typischerweise mit 836 bezeichnet
ist, ist ein Teil, bei dem die Gate-Elektrode mit der zweiten
Verdrahtungsleitung verbunden ist, oder die aktive Halblei
terschicht ist mit der zweiten Verdrahtungsleitung verbunden.
Die Bezugszahl 829 bezeichnet eine VddH
(Hochspannungsleistungsquelle), 832 bezeichnet GND und 833
bezeichnet eine VddL (Niederspannungsleistungsquelle). Übri
gens bezeichnet jedes der Bezugszeichen IN1 bis IN4 einen
Eingang und jedes der Bezugszeichen OUT1 bis OUT4 bezeichnet
einen Ausgang.
In der Zeichnung sind Verdrahtungsleitungen mit demselben Mu
ster aus demselben Material hergestellt und existieren auf
derselben Verdrahtungsschicht. Ein Teil, der durch eine un
terbrochene Linie in der Zeichnung dargestellt ist, zeigt die
Form einer unteren Verdrahtungsleitung, die durch eine obere
Verdrahtungsleitung verdeckt wird.
Hier wird ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven Flüs
sigkristallanzeigevorrichtung des Matrixtyps, die die Ansteu
erschaltung dieser Erfindung einschließt, beschrieben. Übri
gens ist das unten beschriebene Herstellungsverfahren ein
Herstellungsverfahren, das die vorliegende Erfindung verwirk
licht, und die aktive Flüssigkristallanzeigevorrichtung des
Matrixtyps der vorliegenden Erfindung kann durch andere Her
stellungsverfahren verwirklicht werden.
Hier wird ein Beispiel, indem eine Vielzahl von TFTs auf ei
nem Substrat ausgebildet sind, das eine isolierende Oberflä
che aufweist, und eine Bildpunktmatrixschaltung, eine Ansteu
erschaltung, eine Logikschaltung und dergleichen monolithisch
ausgebildet sind, unter Bezug auf die Fig. 9 bis 12 be
schrieben. In dieser Ausführungsform wird ein Zustand, in
welchem eine Bildpunkt einer Bildpunktmatrixschaltung und ei
ne CMOS-Schaltung als eine Basisschaltung anderer Schaltungen
(Ansteuerschaltung, Logikschaltung, etc.) zur selben Zeit
ausgebildet werden, gezeigt. In dieser Ausführungsform kann,
obwohl Herstellungsschritte für den Fall beschrieben werden,
bei dem jede P-Kanal TFT und jeder N-Kanal TFT eine Gate-Elek
trode einschließt, eine CMOS-Schaltung von TFTs, von de
nen jeder eine Vielzahl von Gate-Elektroden aufweist, wie ein
Doppel-Gate-Typ oder ein Trippel-Gate-Typ ebenso auf dieselbe
Weise hergestellt werden.
Es wird Bezug genommen auf die Fig. 9A bis 9D. Zuerst wird
ein Quarzsubstrat 901 als ein Substrat vorbereitet, das eine
isolierende Oberfläche aufweist. Statt des Quarzsubstrats
kann ein Siliziumsubstrat verwendet werden, auf dem ein ther
mische Oxidationsfilm ausgebildet wurde. Darüberhinaus kann
ein Verfahren verwendet werden, bei dem ein amorpher Silizi
umfilm vorübergehend auf einem Quarzsubstrat ausgebildet
wird, und der Film vollständig thermisch oxidiert wird, um
einen Isolationsfilm zu bilden. Zusätzlich können ein Quarz
substrat oder ein keramisches Substrat, die jeweils einen Si
liziumnitridfilm, der als Isolationsfilm ausgebildet ist,
aufweisen, verwendet werden.
Ein amorpher Siliziumfilm 902 wird auf dem Substrat 901 durch
ein Niederdruck-CVD-Verfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren oder
ein Sputter-Verfahren ausgebildet. Es wird eine Einstellung
so vorgenommen, daß die endgültige Filmdicke (die Filmdicke,
die bestimmt wird, nachdem eine Filmabnahme nach der thermi
schen Oxidation berücksichtigt wurde) des amorphen Silizium
films 902 einen Wert von 10 bis 100 nm (vorzugsweise von 30
bis 60 nm) annimmt. Bei der Filmausbildung ist es wichtig,
die Konzentration der Verunreinigungen im Film sorgsam zu
handhaben.
In dieser Ausführungsform kann, obwohl der amorphe Silizium
film 902 auf dem Substrat 901 ausgebildet wurde, ein anderer
Halbleiter-Dünnfilm statt des amorphen Siliziumfilms verwen
det werden. Es ist beispielsweise auch möglich, einen Verbin
dung von Silizium und Germanium zu verwenden, die durch
SixGe1-x (0 < x < 1) bezeichnet wird.
Im Falle dieser Ausführungsform erfolgt die Handhabung so,
daß die Konzentration von C (Kohlenstoff) und N (Stickstoff),
die die Verunreinigungen der Blockkristallisierung im amor
phen Siliziumfilm 902 darstellen, weniger als 5 × 1018 Ato
me/cm3 (typischerweise 5 × 1017 Atome/cm oder weniger, vor
zugsweise 2 × 1017 Atome/cm3 oder weniger) betragen, und die
Konzentration von O (Sauerstoff) weniger als 1,5 × 1019
Atome/cm3 (typischerweise 1 × 1018 Atome/cm3 oder weniger,
vorzugsweise 5 × 1017 Atome/cm3 oder weniger) beträgt. Dies
kommt daher, daß wenn die Konzentration irgendeiner der Ver
unreinigungen den obigen Wert überschreitet, die Verunreini
gung einen schlechten Einfluß auf die nachfolgende Kristalli
sation haben kann und sie eine Filmqualität nach der Kristal
lisation verschlechtern kann. In der vorliegenden Beschrei
bung ist die voranstehende Konzentration des Verunreinigungs
elements im Film als ein minimaler Wert in den Meßergebnissen
der SIMS (Sekundäre Ionenmassen-Spektroskopie) definiert.
Um die obige Struktur zu erhalten, ist es wünschenswert, pe
riodisch das Trockenreinigen eines thermalen Niederdruck-CVD-Ofens,
der in dieser Ausführungsform verwendet wird, durchzu
führen, so daß eine Filmwachstumskammer gereinigt wird. Pas
senderweise wird die Trockenreinigung der Filmwachstumskammer
durch das Einleiten eines ClF3 (Chlorfluorid)-Gases von 100
bis 300 sccm in den Ofen, der auf ungefähr 200 bis 400°C er
hitzt wurde, und durch die Verwendung von Fluor, das durch
Pyrolyse erzeugt wurde, durchgeführt.
Nach Kenntnis der Erfinder ist es in dem Fall, bei dem die
Temperatur im Ofen auf 300°C eingestellt wird, und die Fluß
rate des ClF3 (Chlorfluorid) Gases auf 300 sccm eingestellt
wurde, möglich, eine Verkrustung (die Silizium als Hauptkomp
onente einschließt) mit einer Dicke von ungefähr 2 µm vier
Stunden zu entfernen.
Die Konzentration des Wasserstoffs im amorphen Siliziumfilm
902 stellt auch einen sehr wichtigen Parameter dar, und es
scheint, daß wenn der Wasserstoffgehalt niedrig gemacht wird,
man einen Film mit einer überragenden Kristallstruktur er
hält. Somit ist es vorteilhaft, den amorphen Siliziumfilm 902
mit einem Niedruck-CVD-Verfahren auszubilden. Es kann auch
ein Plasma-CVD-Verfahren verwendet werden, wenn die Bedingun
gen für die Filmausbildung optimiert werden.
Es ist wirksam, ein Verunreinigungselement (Element der Grup
pe 13, typischerweise Bor oder ein Element in Gruppe 15, ty
pischerweise Phosphor) für das Steuern der Schwellenspannung
(Vth) eines TFT bei der Filmausbildung des amorphen Silizium
films 902 hinzuzufügen. Es ist notwendig, die hinzuzufügende
Menge im Hinblick auf Vth zu bestimmen, in dem Fall, bei dem
die obige Verunreinigung für das Steuern von Vth nicht hinzu
gefügt wird.
Als nächstes wird der amorphe Siliziumfilm 902 kristalli
siert. Eine Technik, die in der nicht geprüften japanischen
Patentveröffentlichung Nr. Hei 7-130652, veröffentlicht am
19. Mai 1995 (eingereicht am 29. Oktober 1993) beschrieben
ist, wird als Mittel für die Kristallisation verwendet. Ob
wohl beide Mittel der Ausführungsform 1 und der Ausführungs
form 2, die in der Veröffentlichung beschrieben sind, in die
ser Ausführungsform verwendet werden können, wird vorzugs
weise die Technik verwendet (die im Detail in der nicht ge
prüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 8-78329,
veröffentlicht am 22. März 1996, eingereicht am 5. September
1994 gezeigt ist), die in der Ausführungsform 2 der Veröf
fentlichung dargestellt ist. Die gesamten Offenbarungen bei
der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr.
Hei 7-130652 und Nr. Hei 8-78329, die jeweils die Beschrei
bung, die Ansprüche, die Zeichnungen und die Zusammenfassung
umfassen, werden hiermit durch Bezugnahmen in ihrer Gesamt
heit eingeschlossen.
Gemäß der Technik, die in der nicht geprüften japanischen Pa
tentveröffentlichung Nr. Hei 8-78329 beschrieben ist, wird
zuerst ein Isolationsmaskierungsfilm 903 für das Auswählen
eines hinzugefügten Gebietes eines Elements für das Erleich
tern der Kristallisation des amorphen Siliziumfilm ausgebil
det. Der Isolationsmaskierungsfilm 903 hat eine Vielzahl von
Öffnungen für das Hinzufügen des Elements für die Erleichte
rung der Kristallisation des amorphen Siliziumfilms. Die Po
sitionen der Kristallgebiete können durch die Positionen der
Öffnungen bestimmt werden. Eine Lösung, die Nickel (Ni) als
das Element für die Erleichterung des amorphen Siliziumfilms
enthält, wird durch eine Spinn-Beschichtungsverfahren aufge
bracht, um eine Ni enthaltende Schicht 904 zu bilden. Statt
Nickel (Fig. 9A) können auch die Elemente Kobalt (Co), Eisen
(Fe), Palladium (Pd), Germanium (Ge), Platin (Pt), Kupfer
(Cu), Gold (Au) oder dergleichen verwendet werden.
Für den vorangehenden Hinzufügungsschritt des Elements für
das Erleichtern der Kristallisation des amorphen Silizium
films kann auch ein Ionenimplantierverfahren oder ein Plasma
dotierverfahren, die eine Widerstandsmaske verwenden, verwen
det werden. In diesem Fall wird, da es leicht wird, ein be
legtes Gebiet eines hinzugefügten Gebietes zu vermindern, und
die Wachstumsdistanz eines seitlichen Wachstumsgebietes zu
steuern, das Verfahren eine wirksame Technik, wenn eine klei
ne Schaltung ausgebildet wird.
Als nächstes wird, nachdem der Schritt des Hinzufügens des
Elements beendet wurde, eine Dehydrierung bei 500°C für 2
Stunden durchgeführt, und dann wird eine Hitzebehandlung in
einer inerten Gasatmosphäre, einer Wasserstoffatmosphäre oder
einer Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis
700°C (typischerweise 550 bis 650°C, vorzugsweise 570°C) für
4 bis 24 Stunden durchgeführt, um den amorphen Siliziumfilm
902 zu kristallisieren. In dieser Ausführungsform wird eine
Hitzebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 570°C für
14 Stunden durchgeführt.
Zu dieser Zeit schreitet die Kristallisation des amorphen Si
liziumfilms 902 zuerst von einem Kern fort, der in den Gebie
ten 905 und 906 mit Nickel hinzugefügt wurde, und die Kri
stallgebiete 907 und 908 wachsen nahezu parallel zur Oberflä
che des Substrats 901. Die Kristallgebiete 907 und 908 werden
jeweils als seitliches Wachstumsgebiet bezeichnet. Da die je
weiligen Kristalle im seitlichen Wachstumsgebiet in einem
vergleichsweise gleichförmigen Zustand gesammelt werden, hat
das seitliche Wachstumsgebiet den Vorteil, daß das Kristall
gitter eine ausgezeichnete Qualität aufweist (Fig. 9B).
Übrigens wird selbst in dem Fall, bei dem die Technik, die in
der Ausführungsform 1 der oben erwähnten nicht geprüften ja
panischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 7-130652 verwendet
wird, ein Gebiet, das seitliches Wachstumsgebiet genannt wer
den kann, mikroskopisch ausgebildet. Da die Produktion der
Kerne jedoch unregelmäßig in der Oberfläche auftritt, ist es
schwierig, die Kristallkorngrenzen zu steuern.
Nachdem die Hitzebehandlung für die Kristallisation beendet
wurde, wird der Isolationsmaskenfilm 903 entfernt, und es
wird eine Mustergebung ausgeführt, so daß inselförmige Halb
leiterschichten (aktive Schichten) 909, 910 und 911, die aus
den seitlichen Wachstumsgebieten 907 und 908 gebildet sind,
ausgeformt werden (Fig. 9C).
Hier bezeichnet die Bezugszahl 909 die aktive Schicht des
N-Kanal TFT, der die CMOS-Schaltung bildet, 910 bezeichnet die
aktive Schicht des P-Kanal TFT, der die CMOS-Schaltung bil
det, und 911 bezeichnet die aktive Schicht des N-Kanal TFT
(Bildpunkt-TFT), der die Bildpunktmatrixschaltung bildet.
Nachdem die aktiven Schichten 909, 910 und 911 ausgeformt
sind, wird auf ihnen ein Gate-Isolationsfilm 912 aus einem
Isolationsfilm, der Silizium einschließt, ausgeformt (Fig.
9C).
Als nächstes wird, wie in Fig. 9D gezeigt, eine Wärmebehand
lung (Getterverfahren für das Element für die Erleichterung
der Kristallisation des amorphen Siliziumfilms) für das Ent
fernen oder Reduzieren des Elements für das Erleichtern der
Kristallisation des amorphen Siliziumfilms (Nickel) durchge
führt. Bei dieser Wärmebehandlung wird ein Halogenelement in
eine Verarbeitungsatmosphäre eingebracht, und es wird der
Getter-Effekt für ein metallisches Element durch das Halogen-Ele
ment verwendet.
Um einen ausreichenden Gettereffekt durch das Halogen-Element
zu erhalten, wird die obige Wärmebehandlung vorzugsweise bei
einer Temperatur, die 700°C überschreitet, ausgeführt. Wenn
die Temperatur nicht höher als 700°C ist, wird es schwierig,
eine Halogenverbindung in der Verarbeitungsatmosphäre zu zer
setzen, so daß die Gefahr besteht, daß man keinen Getter-Ef
fekt erhält.
Somit wird in dieser Ausführungsform die Wärmebehandlung bei
einem Temperatur, die 700°C überschreitet, vorzugsweise bei
800 bis 1000°C (typischerweise bei 900°C) durchgeführt, wobei
die Verarbeitungszeit zwischen 0,1 und 6 Stunden, typischer
weise 0,5 bis 1 Stunde beträgt.
In dieser Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in wel
cher eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre, die
0,5 bis 10 Volumenprozent (in dieser Ausführungsform 3 Volu
menprozent) enthält, bei 950°C für 30 Minuten durchgeführt
wird. Wenn die Konzentration des HCl höher als die oben er
wähnte Konzentration ist, werden Unebenheiten, deren Größe
mit der Filmdicke verglichen werden kann, auf den Oberflächen
der aktiven Schichten 909, 910 und 911 erzeugt. Somit ist ei
ne hohe Konzentration nicht vorteilhaft.
Obwohl ein Beispiel beschrieben wurde, in dem ein HCl Gas als
Verbindung verwendet wurde, die ein Halogen-Element enthält,
kann eine Art oder mehrere Arten der Gase, die aus Verbindun
gen ausgewählt werden, die Halogen enthalten, wie typischer
weise HF, NF3, HBr, Cl2, ClF3, BCl2, F2 und Br2 statt des HCl
Gases verwendet werden.
In diesem Schritt kann erwogen werden, daß Nickel derart ent
fernt wird, daß das Nickel in den aktiven Schichten 909, 910
und 911 durch die Aktion des Chlors gegettert und in das
flüchtige Nickelchlorid verwandelt wird, das dann in die Luft
abgelassen wird. Durch diesen Schritt wird die Konzentration
des Nickels in den aktiven Schichten 909, 910 und 911 bis auf
5 × 1017 Atome/cm3 oder weniger vermindert.
Übrigens ist der Wert von 5 × 1017 Atome/cm3 die untere Wahr
nehmungsgrenze bei der SIMS (Sekundäre Ionenmassenspektrosko
pie). Als Ergebnis der Analyse von TFTs, die experimentell
durch die Erfinder erzeugt wurden, kann, wenn die Konzentra
tion nicht höher als 1 × 1018 Atome/cm3 (vorzugsweise 5 × 1017
Atome/cm3 oder weniger) liegt, ein Einfluß des Nickels auf
die Eigenschaften des TFT nicht festgestellt werden. Die Kon
zentration einer Verunreinigung in der vorliegenden Beschrei
bung wird als minimaler Wert in den Meßergebnissen der SIMS-Ana
lyse definiert.
Durch die obige Wärmebehandlung schreitet eine thermische
Oxidationsreaktion an der Schnittstelle zwischen dem Gate-Iso
lationsfilm 912 und den aktiven Schichten 909, 910 und 911
fort, so daß die Dicke des Gate-Isolationsfilms 912 durch die
Dicke eines thermischen Oxidationsfilms erhöht wird. Wenn der
thermische Oxidationsfilm auf diese Weise ausgebildet wird,
ist es möglich, eine Schnittstelle zwischen dem Halbleiter
und dem isolierenden Film zu erzielen, die sehr wenige Grenz
schichtebenen aufweist. Darüberhinaus besteht auch ein Ef
fekt, um eine störende Ausbildung (Kantenausdünnung) des
thermischen Oxidationsfilms am Ende der aktiven Schicht zu
verhindern.
Das Getterverfahren des Elements für das Erleichtern der Kri
stallisation des amorphen Siliziumfilms kann ausgeführt wer
den, nachdem der Isolationsmaskenfilm 903 entfernt wurde und
bevor die aktive Schicht als Muster ausgebildet wird. Auch
das Getterverfahren des Elements für die Erleichterung der
Kristallisation des amorphen Siliziumfilms kann ausgeführt
werden, nachdem die aktive Schicht als Muster ausgebildet
wurde. Daneben können beliebige Getterverfahren kombiniert
werden.
Übrigens kann das Getterverfahren des Elements für das Er
leichtern der Kristallisation des amorphen Siliziumfilms auch
unter Verwendung von P (Phosphor) ausgeführt werden. Das Get
terverfahren mit Phosphor kann mit dem vorangehenden Getter
verfahren kombiniert werden. Es kann auch nur das Getterver
fahren mit Phosphor verwendet werden.
Es kann auch, nachdem die Wärmebehandlung in der oben erwähn
ten Halogenatmosphäre ausgeführt wurde, eine Wärmebehandlung
bei ungefähr 950°C für eine Stunde in einer Stickstoffatmo
sphäre durchgeführt werden, um die Filmqualität des Gate-Iso
lationsfilms 912 zu verbessern.
Übrigens wurde auch durch die SIMS-Analyse bestätigt, daß das
Halogen-Element, das für das Getter-Verfahren verwendet
wurde, das eine Konzentration von 1 × 1015 bis 1 × 1020
Atome/cm aufweist, in den aktiven Schichten 909, 910 und 911
verbleibt. Darüberhinaus wurde durch die SIMS-Analyse auch
festgestellt, daß zu dieser Zeit das voranstehende Halogen-Ele
ment mit einer hohen Konzentration zwischen dem thermi
schen Oxidationsfilm, der durch die Wärmebehandlung ausgebil
det wurde, und den aktiven Schichten 909, 910 und 911 ver
teilt wird.
Als Ergebnis der SIMS-Analyse für andere Elemente wurde fest
gestellt, daß die Konzentration von C (Kohlenstoff), N
(Stickstoff), O (Sauerstoff) und S (Schwefel) als typische
Verunreinigungen weniger als 5 × 1018 Atome/cm3
(typischerweise 1 × 1018 Atome/cm3 oder weniger) beträgt.
Das seitliche Wachstumsgebiet der so erhaltenen aktiven
Schicht hat eine einheitliche Kristallstruktur aus gemeinsa
men stabförmigen oder abgeflacht stabförmigen Kristallen. Die
Merkmale der einheitlichen Kristallstruktur werden später be
schrieben.
Als nächstes wird auf die Fig. 10A bis 10D Bezug genommen.
Zuerst werden ein nicht gezeigten Metallfilm, der Aluminium
als Hauptbestandteil enthält, ausgebildet, und Originale 913,
914 und 915 der nachfolgenden Gate-Elektroden werden durch
eine Musterausbildung ausgebildet. In dieser Ausführungsform
wird ein Aluminiumfilm, der 2 Gewichtsprozent Scandium ent
hält, verwendet (Fig. 10A).
Übrigens kann ein polykristalliner Siliziumfilm, dem Verun
reinigungen hinzugefügt wurden, für die Gate-Elektrode statt
des Aluminiumfilms, der 2 Gewichtsprozent Scandium enthält,
verwendet werden.
Als nächstes werden durch eine Technik, die in der nicht ge
prüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 7-135318,
die am 23. Mai 1995 veröffentlicht wurde (eingereicht am 5.
November 1993) beschrieben ist, poröse anodische Oxidations
filme 916, 917 und 918, nicht poröse anodische Oxidationsfil
me 919, 920 und 921 und Gate-Elektroden 922, 923 und 924 aus
gebildet (Fig. 10B). Die gesamte Offenbarung der nicht ge
prüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 7-135318,
die die Beschreibung, die Ansprüche, die Zeichnungen und die
Zusammenfassung einschließt, wird hiermit in ihrer Gesamtheit
durch Bezugnahme eingeschlossen.
Nachdem der in Fig. 10B gezeigte Zustand auf diese Weise er
halten wurde, wird als nächstes der Gate-Isolationsfilm 912
durch die Verwendung der Gate-Elektroden 922, 923 und 924 und
der porösen anodischen Oxidationsfilme 916, 917 und 918 als
Masken geätzt. Dann werden die porösen anodischen Oxidations
filme 916, 917 und 918 entfernt, um den Zustand zu erhalten,
der in Fig. 10C gezeigt ist. Übrigens bezeichnen die Bezugs
zahlen 925, 926 und 927 in Fig. 10C den Gate-Isolationsfilm
nach der Bearbeitung.
Als nächstes wird ein Schritt des Hinzufügens eines Verunrei
nigungselements, das eine Leitfähigkeit verleiht, ausgeführt.
Als Verunreinigungselement kann P (Phosphor) oder As (Arsen)
für den N-Kanal Typ und B (Bor) oder Ga (Gallium) für den
P-Kanal Typ verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird jeder der Schritte des Hinzu
fügens der Verunreinigungen für das Ausbilden eines N-Kanal
TFT und eines P-Kanal TFT in zwei Schritte unterteilt und
ausgeführt.
Zuerst wird das Hinzufügen der Verunreinigungen für das Aus
bilden des N-Kanal TFT ausgeführt. Das erste Hinzufügen der
Verunreinigung (P (Phosphor) wird in dieser Ausführungsform
verwendet) wird bei einer hohen Beschleunigungsspannung von
ungefähr 80 kV ausgeführt, um ein n⁻ Gebiet auszubilden. Eine
Einstellung wird vorgenommen, so daß die Konzentration der P
Ionen im n⁻ Gebiet die Werte von 1 × 1018 Atomen/cm3 bis
1 × 1019 Atomen/cm3 annimmt.
Weiterhin wird das Hinzufügen der zweiten Verunreinigung bei
einer niedrigen Beschleunigungsspannung von ungefähr 10 kV
durchgeführt, um ein n⁺ Gebiet auszubilden. Da die Beschleu
nigungsspannung zu dieser Zeit niedrig ist, fungiert der Ga
te-Isolationsfilm als eine Maske. Es wird eine Einstellung
vorgenommen, so daß der Flächenwiderstand des n⁺ Gebietes 500
Ω oder weniger (vorzugsweise 300 Ω oder weniger) beträgt.
Durch die oben beschriebenen Schritte werden ein Source-Ge
biet 928, ein Drain-Gebiet 929, ein Verunreinigungsgebiet 930
niedriger Konzentration und ein Kanalausbildungsgebiet 931
des N-Kanal TFT, der die CMOS-Schaltung bildet, ausgebildet.
Darüberhinaus werden ein Source-Gebiet 932, ein Drain-Gebiet
933, ein Verunreinigungsgebiet 934 niedriger Konzentration
und ein Kanalausbildungsgebiet 935 des N-Kanal TFT, der den
Bildpunkt-TFT bildet, definiert (Fig. 10D).
Im Zustand, der in Fig. 10D gezeigt ist, hat die aktive
Schicht des P-Kanal TFT, der die CMOS-Schaltung bildet, die
selbe Struktur wie die aktive Schicht des N-Kanal TFT.
Als nächstes wird, wie in Fig. 11A gezeigt ist, eine Wider
standsmaske 936, die die N-Kanal TFTs bedeckt, vorgesehen,
und ein Verunreinigungs-Ion für das Herstellen eines P-Typs
(in dieser Ausführungsform wird Bor verwendet) wird hinzuge
fügt.
Obwohl dieser Schritt auch aufgeteilt und zweimal ausgeführt
wird, wie der vorangehende Schritt zur Hinzufügung der Un
reinheit wird, da der N-Kanal Typ in den P-Kanal Typ inver
tiert werden muß, das B (Bor) Ion mit einer Konzentration,
die ein Mehrfaches der Konzentration der vorher hinzugefügten
P Ions beträgt, hinzugefügt.
Auf diese Weise werden ein Source-Gebiet 937, ein Drain-Ge
biet 938, ein Verunreinigungsgebiet 939 niedriger Konzentra
tion und ein Kanalausbildungsgebiet 940 des P-Kanal TFT, der
die CMOS-Schaltung bildet, ausgebildet (Fig. 11A).
Nachdem die aktive Schicht auf die oben beschriebene Art ver
vollständigt wurde, wird eine Aktivierung der Verunreini
gungsionen durch eine Kombination einer Ofenaushärtung, einer
Laseraushärtung, einer Lampenaushärtung und dergleichen
durchgeführt. Zur selben Zeit werden Beschädigungen der akti
ven Schichten, die beim Schritt des Hinzufügens aufgetreten
sind, repariert.
Als nächstes wird ein Zwischenschicht-Isolationsfilm 941, ein
laminierter Film aus einem Siliziumoxidfilm und einem Silizi
umnitridfilm, ausgebildet. Als nächstes werden, nachdem Kon
taktlöcher im Zwischenschichtisolationsfilm ausgebildet wur
den, Source-Elektroden 942, 943 und 944, und Drain-Elektroden
945 und 946 ausgebildet, um den Zustand zu erhalten, der in
Fig. 11B gezeigt ist. Ein organischer Harzfilm kann als Zwi
schenschichtisolationsfilm 941 verwendet werden.
Nachdem der in Fig. 11B gezeigte Zustand erreicht wurde,
wird ein erster Zwischenschicht-Isolationsfilm 974, der aus
einem organischen Harzfilm hergestellt wurde und der eine
Dicke von 0,5 bis 3 µm aufweist, ausgebildet. Polyimid,
Acryl, Polyimid-Amid oder dergleichen können für den organi
schen Harzfilm verwendet werden. Die Vorteile der Verwendung
des organischen Harzfilmes werden nachfolgend aufgelistet:
das Verfahren zur Ausbildung des Filmes ist einfach, die
Filmdicke kann leicht erhöht werden, parasitäre Kapazitäten
können vermindert werden, da seine relative Dielektrizitäts
konstante niedrig ist, und die Oberflächenbeschaffenheit ist
ausgezeichnet. Es kann ein anderer organischer Harzfilm statt
des oben beschriebenen Harzfilms verwendet werden.
Als nächstes wird eine schwarze Matrix 948, die aus einem
Film hergestellt wird, der Schattierungeigenschaften auf
weist, und eine Dicke von 100 nm besitzt, auf dem ersten Zwi
schenschicht-Isolationsfilm 947 ausgebildet. Obwohl ein Ti
tanfilm als schwarze Matrix 948 in dieser Ausführungsform ve
rwendet wird, kann ein Harzfilm, der schwarze Pigmente ent
hält, oder dergleichen verwendet werden.
In dem Fall, bei dem der Titanfilm für die schwarze Matrix
948 verwendet wird, können ein Teil der Verdrahtungsleitungen
einer Ansteuerschaltung oder andere periphere Schaltungsteile
aus Titan ausgebildet werden. Die Verdrahtungsleitungen aus
Titan können zur selben Zeit geformt werden, wenn die schwar
ze Matrix 948 ausgebildet wird.
Nachdem die schwarze Matrix 948 ausgebildet wurde, werden ein
zweiter Zwischenschicht-Isolationsfilm 949, der aus einem Si
liziumoxydfilm, einem Siliziumnitridfilm und einem organi
schen Harzfilm oder einem daraus laminierten Film hergestellt
ist, und der eine Dicke von 0,1 bis 0,3 µm aufweist, ausge
formt. Ein Kontaktloch wird in den Zwischenschicht-Isolati
onsfilm 947 und den Zwischenschicht-Isolationsfilm 949 einge
formt, und eine Bildpunktelektrode 950 mit einer Dicke von
120 nm wird ausgebildet. Gemäß der Struktur dieser Ausfüh
rungsform wird eine Hilfskapazität in einem Gebiet ausge
formt, in dem die schwarze Matrix 948 sich mit der Bildpunk
telektrode 950 überlappt (Fig. 11C). Da sich diese Ausfüh
rungsform auf eine aktive Flüssigkristallmatrixanzeigevor
richtung des Übertragungstyps bezieht, wird ein transparenter
leitender Film aus ITO oder dergleichen als leitender Film,
der die Bildpunktelektrode 950 bildet, verwendet.
Als nächstes wird das gesamte Substrat in einer Wasserstoff
atmosphäre bei einer Temperatur von 350°C für 1 bis 2 Stunden
erhitzt, um die gesamte Vorrichtung zu hydrieren, so daß
freie Bindungen (unpaare Bindungen) im Film (insbesondere in
der aktiven Schicht) kompensiert werden. Durch die obigen
Schritte ist es möglich, die CMOS-Schaltung und die Bild
punktmatrixschaltung auf demselben Substrat herzustellen.
Als nächstes wird unter Bezug auf Fig. 12 ein Schritt der
Herstellung einer aktiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung
des Matrixtyps auf der Basis des aktiven Matrixsubstrats, das
durch die obigen Schritte hergestellt wurde, beschrieben.
Ein gerichteter Film 951 wird auf dem aktiven Matrixsubstrat
im Zustand der Fig. 11C ausgebildet. In dieser Ausführungs
form wird Polyimid für den gerichteten Film 951 verwendet.
Als nächstes wir ein entgegengesetztes Substrat vorbereitet.
Das entgegengesetzte Substrat wird durch ein Glassubstrat
952, einen transparenten leitenden Film 953 und einen gerich
teten Film 954 gebildet.
In dieser Ausführungsform wird ein Polyimidfilm, dessen Flüs
sigkristallmoleküle parallel zum Substrat ausgerichtet sind,
als gerichteter Film verwendet. Übrigens wird nachdem der ge
richtete Film ausgebildet wurde, ein Rubbelverfahren ausge
führt, so daß die Flüssigkristallmoleküle parallel mit einem
festen vorgeneigten Winkel ausgerichtet werden.
Als nächstes werden das aktive Matrixsubstrat, das man durch
die obigen Schritte erhalten hat, und das entgegengesetzte
Substrat durch ein Dichtungsmaterial, ein Abstandsstück oder
dergleichen (nicht gezeigt) in wohlbekannten Zellenzusammen
fügungsverfahren miteinander verbunden. Danach wird ein Flüs
sigkristallmaterial 955 zwischen die beiden Substrate inji
ziert und vollständig mit einem (nicht gezeigten) Dichtungs
mittel abgedichtet. Somit ist die aktive Flüssigkristallma
trixanzeigevorrichtung des Übertragungstyps, wie sie in Fig.
12 gezeigt ist, vollendet.
Verschiedene bekannte Flüssigkristallmaterialen, wie ein ver
drehtes nematisch Flüssigkristall, ein Polymerdispersions-Flüs
sigkristall, ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein
antiferroelektrischer Flüssigkristall oder eine Mischung aus
einem ferroelektrischen und einem antiferroeelektrischen
Flüssigkristall können in der Flüssigkristallanzeige dieses
Beispiels verwendet werden.
In dieser Ausführungsform ist die Flüssigkristallplatte so
gestaltet, daß sie eine Anzeige mit einem TN-(verdreht nema
tischen)-Modus ergibt. Somit werden ein Paar (nicht gezeig
ter) Polarisationsplatten so angeordnet, daß die Flüssigkri
stallplatte zwischen den Polarisationsplatten in gekreuztem
Nikol gehalten wird (in einem solchen Zustand, daß die Pola
risationsachsen des Paares der Polarisationsplatten sich in
rechten Winkeln kreuzen).
Somit wird verständlich, daß in dieser Ausführungsform die
Anzeige sich normalerweise in einem weißen Modus befindet, in
welchem die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in den weißen
Anzeigezustand geht, wenn keine Spannung an sie angelegt
wird.
In der Flüssigkristallplatte dieser Ausführungsform wird das
Matrixsubstrat nur an einer Endfläche freigelegt, wo ein FPC
angefügt wird, und die anderen drei Endflächen des aktiven
Matrixsubstrats sind bündig mit denen des entgegengesetzten
Substrats.
Es ist verständlich, daß durch das oben beschriebene Herstel
lungsverfahren in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des
aktiven Matrixtyps dieser Ausführungsform die Ansteuerschal
tung, andere periphere Vorrichtungen und Bildpunkte integral
auf dem isolierenden Substrat, wie einem Quarzsubstrat oder
einem Glassubstrat ausgebildet werden können.
Fig. 13 zeigt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung des ak
tiven Matrixtyps, die nach dem voranstehenden Herstellverfah
ren hergestellt wurde. Fig. 13 zeigt die äußere Erscheinung
der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Matrixtyps,
wenn ein Prüfmuster dargestellt wird.
Obwohl die Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Ma
trixtyps, die in Fig. 13 gezeigt ist, ein schwarzes und wei
ßes Prüfmuster zeigt, kann, wenn drei solcher Flüssigkri
stallanzeigevorrichtungen des aktiven Matrixtyps verwendet
werden, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung des vollen
Farbprojektionstyps verwirklicht werden.
Hier werden die Merkmale der Kristallstruktur des seitlichen
Wachstumsbereiches der Halbleiterschicht, die durch das Her
stellverfahren dieser Ausführungsform erhalten wurden, be
schrieben.
Da seitliche Wachstumsgebiet, das gemäß dem voranstehenden
Herstellungsverfahren ausgebildet wurde, hat mikroskopisch
eine Kristallstruktur, in der eine Vielzahl von stabförmigen
(oder abgeflacht stabförmigen) Kristallen nahezu parallel zu
einander regelmäßig auf eine spezifische Richtung hin ange
ordnet sind. Dies kann man leicht durch eine Beobachtung mit
einem TEM (Transmissionselektronenmikroskop) feststellen.
Die Erfinder beobachteten Kristallkorngrenzen des Halbleiter
dünnfilms, der durch das voranstehende Herstellungsverfahren
erhalten wurde, im Detail durch ein HR-TEM
(Transmissionselektronenmikroskop hoher Auflösung) (Fig.
14). In der vorliegende Beschreibung ist die Kristallkorn
grenze definiert als Korngrenze, die an einer Schnittfläche
ausgebildet ist, an der verschiedene stabförmige Kristalle
sich in Kontakt miteinander befinden, sofern keine andere De
finition erfolgt. Somit wird die Kristallkorngrenze anders
als beispielsweise eine makroskopische Korngrenze, die durch
die Kollision getrennter seitlicher Wachstumsgebiete ausge
bildet wird, betrachtet.
Das voranstehende HR-TEM (Transmissions-Elektronenmikroskop
hoher Auflösung) liefert ein Verfahren, in dem eine Probe
vertikal mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, und die
Anordnung der Atome und Moleküle durch das Verwenden einer
Interferenz der Übertragungselektronen oder der elastisch ge
streuten Elektronen geschätzt wird. Durch das Verwenden die
ses Verfahrens ist es möglich, den Zustand der Anordnung der
Kristallgitter als Gitterstreifen zu beobachten. Durch das
Beobachten der Kristallkorngrenze ist es möglich, auf den
Bindungszustand der Atome an der Kristallkorngrenze zu
schließen.
In der TEM-Photographie (Fig. 14), die durch die Erfinder
gemacht wurde, im Zustand, bei dem sich zwei unterschiedliche
Kristallkörner (stabförmige Kristallkörner) im Kontakt mit
einander an der Kristallkorngrenze befinden, kann dies klar
beobachtet werden. Zu dieser Zeit wurde durch die Elektronen
strahlbeugung festgestellt, daß sich die beiden Kristallkör
ner nahezu in einer {110} Ausrichtung befinden, obwohl einige
Abweichungen in den Kristallachsen eingeschlossen sind.
Bei der Beobachtung der Gitterstreifen durch die TEM-Photo
graphie werden, wie oben beschrieben, Gitterstreifen, die ei
ner {111} Ebene entsprechen, in der {110} Ebene beobachtet.
Übrigens zeigt der Gitterstreifen, der der {111} Ebene ent
spricht, einen solchen Gitterstreifen an, daß, wenn das Kri
stallkorn entlang des Gitterstreifens durchgeschnitten wird,
die {111} Ebene im Schnitt erscheint. Es ist möglich, durch
die Distanz zwischen den Gitterstreifen einfach festzustel
len, welcher Ebene der Gitterstreifen entspricht.
Zu dieser Zeit beobachteten die Erfinder im Detail die TEM-Pho
tographie des Halbleiterdünnfilms, der durch das voranste
hende Herstellungsverfahren erhalten wurde, und es wurden
sehr interessante Beobachtungen gemacht. In beiden unter
schiedlichen Kristallkörnern, die man in der Photographie
sieht, kann man Gitterstreifen sehen, die der {111} Ebene
entsprechen. Und es wurde beobachtet, daß die Gitterstreifen
offensichtlich parallel zueinander sind.
Weiterhin sind unabhängig von der Vorhandensein der Kristall
korngrenze Gitterstreifen der beiden unterschiedlichen Kri
stallkörner miteinander so verbunden, daß sie die Kristall
korngrenze kreuzen. Das heißt, es wurde festgestellt, daß na
hezu alle Gitterstreifen, von denen beobachtet wurde, daß sie
die Kristallkorngrenze kreuzen, linear kontinuierlich sind,
trotz der Tatsache, daß es sich um Gitterstreifen unter
schiedlicher Kristallkörner handelt. Dies ist auch der Fall
bei einer beliebigen Kristallkorngrenze.
Eine solche Kristallstruktur (präzise die Struktur der Kri
stallkorngrenze) zeigt an, daß zwei verschiedene Kristallkör
ner sich mit einer ausgezeichneten Gleichförmigkeit an der
Kristallkorngrenze im Kontakt miteinander befinden. Das
heißt, die Kristallgitter sind an der Kristallkorngrenze kon
tinuierlich miteinander verbunden, so daß eine solche Struk
tur ausgebildet wird, so daß Anlagerungsniveaus, die durch
Kristalldefekte oder dergleichen verursacht werden, kaum aus
gebildet werden. Mit anderen Worten, man kann sagen, daß die
Kristallgitter an der Kristallkorngrenze kontinuierlich sind.
In Fig. 15 wurde als Referenz ebenfalls eine Analyse durch
die Elektronenstrahlbeugung und die HR-TEM Beobachtung durch
die Erfinder für einen konventionellen polykristallinen Sili
ziumfilm (einen sogenannten Hochtemperatursiliziumfilm)
durchgeführt. Es wurde als Ergebnis herausgefunden, daß die
Gitterstreifen in den beiden unterschiedlichen Kristallkör
nern zufällig vorliegen, und daß kaum eine kontinuierliche
Verbindung in der Kristallkorngrenze mit einer ausgezeichne
ten Übereinstimmung existiert. Das heißt, es wurde herausge
funden, daß es viele Teile gab, in denen die Gitterstreiten
in der Kristallkorngrenze durchgeschnitten wurden, und daß es
viele Kristalldefekte gab.
Die Erfinder beziehen sich auf den Bindungszustand der Atome
in dem Fall, bei denen die Gitterstreifen einander mit einer
guten Gleichmäßigkeit entsprechen, wie beim Halbleiterdünn
film, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung her
gestellt wurde, als "Paarbindung" und nennen eine Bindung zu
dieser Zeit eine "Paarbindung". Im Gegensatz dazu beziehen
sich die Erfinder auf den Bindungszustand der Atome in dem
Fall, bei dem die Gitterstreifen einander nicht mit einer gu
ten Gleichmäßigkeit entsprechen, wie man es oft in einem kon
ventionellen polykristallinen Siliziumfilm beobachten kann,
als "unpaare Bindungen", und bezeichnen eine Bindung zu die
ser Zeit als "unpaare Bindung" (oder "freie Bindung").
Da der Halbleiterdünnfilm, der in der vorliegenden Ausfüh
rungsform verwendet wird, eine extrem gute Gleichförmigkeit
an der Kristallkorngrenze aufweist, gibt es nur sehr wenig
der voranstehenden ungleichförmigen Bindungen. Als ein Ergeb
nis einer Studie für viele beliebige Kristallkorngrenzen, die
von den Erfindern vorgenommen wurde, betrug das existierende
Verhältnis der ungleichförmigen Bindungen zur Gesamtzahl der
Bindungen 10% oder weniger (vorzugsweise 5% oder weniger, am
besten 3% oder weniger). Das heißt, 90% oder mehr der gesam
ten Bindungen (vorzugsweise 95% oder mehr, am besten 97% oder
mehr) werden durch die gleichförmigen Bindungen gebildet.
Fig. 16A zeigt ein Ergebnis der Beobachtung durch die Elek
tronenstrahlbeugung für ein seitliches Wachstumsgebiet, das
gemäß den vorangehenden Schritten ausgebildet wurde. Fig.
16B zeigt ein Elektronenstrahlbeugungsmuster eines konventio
nellen Polysiliziumfilms (der
"Hochtemperaturpolysiliziumfilm" genannt wird), der zum Ver
gleich betrachtet wurde.
In den Elektronstrahlbeugungsmustern, die in den Fig. 16A
und 16B gezeigt sind, beträgt der Durchmesser des Strahlungs
gebietes eines Elektronenstrahls 4,25 µm, und es wird die In
formation eines ausreichend breiten Gebietes gesammelt. Die
hier gezeigten Photographien zeigen typische Beugungsmuster
als Ergebnis der Untersuchung für mehrere beliebige Teile.
Im Falle der Fig. 16A erscheinen Beugungspunkte
(Beugungsflecken), die dem <110< Einfall entsprechen, ver
hältnismäßig klar, und es kann festgestellt werden, daß nahe
zu alle Kristallkörner im Strahlungsgebiet sich in der {110}
Ausrichtung befinden. Andererseits kann im Falle des konven
tionellen Hochtemperaturpolysiliziumfilms, der in Fig. 16B
gezeigt ist, keine klare Regelmäßigkeit der Beugungspunkte
erkannt werden, und es wurde herausgefunden, daß Korngrenzen
mit einer Ebenenorientierung, die sich von der {110} Ebene
unterscheiden, unregelmäßig gemischt sind.
Ebenso ist das Merkmal des Halbleiterdünnfilms, der in der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, das, daß der Film das
Elektronenstrahlbeugungsmuster hat, das insbesondere in der
{110} Ausrichtung eine Regelmäßigkeit aufweist, obwohl dieser
Film ein Halbleiterdünnfilm ist, der Kristallkorngrenzen auf
weint. Wenn die Elektronenstrahlbeugungsmuster verglichen
werden, so wird der Unterschied gegenüber dem konventionellen
Halbleiterdünnfilm klar.
Wie oben beschrieben wurde, ist der Halbleiterdünnfilm, der
mit den voranstehenden Herstellungsschritten hergestellt
wurde, ein Halbleiterdünnfilm, der eine Kristallstruktur
(präziser gesagt, eine Struktur einer Kristallkorngrenze)
aufweist, die sich ziemlich vom konventionellen Halbleiter
dünnfilm unterscheidet. Die Erfinder erklären das Ergebnis
der Analyse wie beim Halbleiterdünnfilm, der in der Ausfüh
rungsform in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 9.55633,
die am 24. Februar 1997 eingereicht wurde, mit der Nr. Hei 9-
165216, die am 6. Juni 1997 eingereicht wurde, und mit der
Nr. Hei 9-212428, die am 23. Juli 1997 eingereicht wurde, be
schrieben ist. Die gesamten Offenbarungen der drei japani
schen Patentanmeldungen, die jeweils die Beschreibung, die
Ansprüche, die Zeichnungen und die Zusammenfassung einschlie
ßen, werden hier unter Bezugnahmen in ihrer Gesamtheit einge
schlossen.
Da 90% oder mehr der Kristallkorngrenzen des Halbleiterdünn
films, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wie
oben beschrieben, durch gleichförmige Bindungen gebildet wer
den, bilden sie kaum eine Barrierefunktion gegenüber der Be
wegung von Trägern. Das heißt, es kann gesagt werden, daß der
Halbleiterdünnfilm, der in dieser Ausführungsform verwendet
wird, im wesentlichen keine Kristallkorngrenze aufweist.
Im konventionellen Halbleiterdünnfilm kann, obwohl die Kri
stallkorngrenze als eine Barriere für das Blockieren der Be
wegung der Träger dient, da eine solche Kristallkorngrenzen
im wesentlichen nicht im Halbleiterdünnfilm, der in der vor
liegenden Erfindung verwendet wird, existiert, eine hohe Trä
germobilität verwirklicht werden. Somit zeigen die elektri
schen Eigenschaften eines TFT, der unter Verwendung des Halb
leiterdünnfilms, der in dieser Ausführungsform verwendet
wurde hergestellt wird, sehr gut Ergebnisse. Dies wird nach
folgend beschrieben.
Da der Halbleiterdünnfilm, der in dieser Ausführungsform ver
wendet wird, im wesentlichen als ein einzelner Kristall ange
sehen werden kann (es existieren im wesentlichen keine Kri
stallkorngrenzen), zeigt ein TFT, der den Halbleiterdünnfilm
als eine aktive Schicht verwendet, elektrische Eigenschaften,
die vergleichbar sind mit einem MOSFET, der ein einkristalli
nes Silizium verwendet. Die unten gezeigten Daten wurden bei
den TFTs gefunden, die von den Erfindern experimentell ausge
bildet wurden.
- (1) Der Unterschwellwertkoeffizient als ein Index, der die Schaltleistung (Schnelligkeit bei der Anschalt-/Ausschalt-Ope ration) eines TFT zeigt, beträgt nur 60 bis 100 mV/Dekade (typischerweise 60 bis 85 mV/Dekade) sowohl für einen N-Kanal TFT als auch einen P-Kanal TFT.
- (2) Die Feldeffektmobilität (µFE) als ein Index, der eine Operationsgeschwindigkeit eines TFT zeigt, hat eine Größe von 200 bis 650 cm2/Vs (typischerweise 250 bis 300 cm2/Vs) für einen N-Kanal TFT und 100 bis 300 cm2/Vs (typischerweise 150 bis 200 cm2/Vs) für einen P-Kanal TFT.
- (3) Die Schwellenspannung (Vth) als ein Index, der eine An steuerspannung eines TFT bezeichnet, beträgt nur -0,5 bis 1,5 V für einen N-Kanal TFT und -1,5 bis 0,5 V für einen P-Kanal TFT.
Wie oben beschrieben wurde, wurde festgestellt, daß extrem
gute Schalteigenschaften und eine hohe Operationsgeschwindig
keit verwirklicht werden können.
Übrigens spielt bei der Ausbildung des CGS der vorangehende
Aushärtungsschritt bei einem Temperatur (700 bis 1100°C) über
der Kristallisationstemperatur eine wichtige Rolle bezüglich
der Verminderung von Defekten in den Kristallkörnern. Dies
wird nachfolgend beschrieben.
Fig. 17A ist eine TEM-Photographie eines Kristallsilizium
films, wenn die Schritte bis zum vorangehenden Kristallisati
onsschritt beendet wurden, mit einer Vergrößerung von 250 000.
Zickzack-Defekte, wie sie durch einen Pfeil angezeigt sind,
werden in den Kristallkörnern gefunden (der schwarze Teil und
der weiße Teil erscheinen durch einen Unterschied im Kon
trast).
Obwohl solche Defekte hauptsächlich Laminationsdefekte sind,
in welchen die Reihenfolge der Lamination der Atome auf einer
Siliziumkristallgitterebene diskrepant ist, gibt es auch ei
nen Fall von Verschiebung. Es scheint, daß Fig. 17A einen
Laminationsdefekt zeigt, der eine defekte Ebene parallel zur
{111} Ebene aufweist. Dies kann man aus der Tatsache erken
nen, daß die Zickzack-Defekte um ungefähr 70° gebogen sind.
Andererseits wird festgestellt, wie das in Fig. 17B gezeigt
ist, daß im Kristallsiliziumfilm, der in der vorliegenden Er
findung verwendet wird, der die gleiche Vergrößerung auf
weist, Defekte, die durch Laminationsdefekte, Verschiebungen
und dergleichen verursacht werden, kaum gesehen werden, und
daß die Kristallizität sehr hoch ist. Diese Tendenz kann man
auf der gesamten Filmoberfläche erkennen, und obwohl es
schwierig ist, die Defekte bei den vorliegenden Umständen zu
eliminieren, ist es möglich, die Zahl auf im wesentlichen
null zu vermindern.
Das heißt, im Kristallsiliziumfilm, der in dieser Ausfüh
rungsform verwendet wird, werden Defekte in den Kristallkör
nern so weit vermindert, daß die Defekte nahezu vernachläs
sigt werden können, und die Kristallkorngrenze kann aufgrund
ihrer hohen Kontinuität zu keiner Barriere gegenüber der Be
wegung der Träger werden, so daß der Film als Einkristall
oder im wesentlichen als Einkristall angesehen werden kann.
So wie hier besteht in den Kristallsiliziumfilmen, die in den
Photographien der Fig. 17A und 17B gezeigt sind, obwohl
beide der Kristallkorngrenzen eine nahezu gleiche Kontinuität
haben, ein großer Unterschied in der Zahl der Defekte in den
Kristallkörnern. Der Grund, warum der Kristallsiliziumfilm,
der in Fig. 17B gezeigt ist, elektrische Eigenschaften
zeigt, die so viel besser sind als die des Kristallsilizium
film, der in Fig. 17A gezeigt ist, besteht hauptsächlich in
Unterschied der Anzahl der Defekte.
Aus obigem wird verständlich, daß das Getterverfahren eines
Elements für die Erleichterung der Kristallisation des amor
phen Siliziumfilms ein unverzichtbarer Schritt in der Ausbil
dung der CGS ist. Die Erfinder betrachten das folgende Modell
für ein Phänomen, das durch diesen Schritt verursacht wird.
Zuerst wird im Zustand, wie er in Fig. 17A gezeigt ist, das
Element für die Erleichterung der Kristallisation des amor
phen Siliziumfilms (typischerweise Nickel) an den Defekten
(hauptsächlich an den Laminationsdefekten) im Kristallkorn
abgesondert. Das heißt, man kann erwägen, daß es so viele
Bindungen gibt, wie Si-Ni-Si vorhanden sind.
Wenn jedoch Ni, das in den Defekten existiert, durch das Aus
führen des Getter-Verfahrens des Elements für das Erleichtern
der Kristallisation des amorphen Siliziumfilms entfernt wird,
so wird die Bindung von Si-Ni durchschnitten. Somit bildet
die verbleibende Bindung des Siliziums sofort eine Si-Si-Bin
dung und wird stabil. Auf diese Weise verschwinden die De
fekte.
Natürlich wird angenommen, obwohl es bekannt ist, daß die De
fekte im Kristallsiliziumfilm durch ein thermisches Ausglühen
bei hoher Temperatur verschwinden, daß, da die Bindungen mit
Nickel durchschnitten werden und viele ungepaarte Bindungen
erzeugt werden, so daß die Rekombination des Siliziums sanft
durchgeführt wird.
Die Erfinder betrachten auch ein Modell, in welchem der Kri
stallsiliziumfilm durch eine Wärmebehandlung bei einer Tempe
ratur (700 bis 1100°C) über der Kristallisationstemperatur
mit seiner unteren Seite verbunden wird, und die Anhaftung
erhöht wird, so daß die Defekte verschwinden.
Der so erhaltene Kristallsiliziumfilm (Fig. 17B) hat das
Merkmal, daß die Zahl der Defekte in den Kristallkörnern ex
trem viel kleiner als im Kristallsiliziumfilm (Fig. 17A)
ist, in welchem nur eine Kristallisation ausgeführt wurde.
Der Unterschied in der Zahl der Defekte erscheint als der Un
terschied in der Spin-Dichte durch die Analyse der Elektro
nenspinnresonanz (ESR). Unter den vorliegenden Umständen be
trägt die Spinndichte des Kristallsiliziumfilms, der in der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, höchstens 1 × 1018
Spins/cm3 (typischerweise 5 × 1017 Spins/cm3 oder weniger).
Der Kristallsiliziumfilm, der die oben beschriebene Kristall
struktur und die Merkmale aufweist, und der in der vorliegen
den Erfindung verwendet wird, wird als "Continuous Grain Si
licon: CGS" (etwa: Silizium mit kontinuierlichem Korn) be
zeichnet.
In der vorangehenden Ausführungsform 1 wurde eine Beschrei
bung des Falles gegeben, bei dem die Ansteuerschaltung des
digitalen Ansteuersystems der vorliegenden Erfindung für die
Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Matrixtyps ver
wendet wurde. In diesem Fall können als Anzeigeverfahren, das
für die Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Matrix
typs verwendet wird, eine TN-Betriebsart, die einen nemati
schen Flüssigkristall verwendet, eine Betriebsart, die eine
Doppelbrechung der elektrischen Feldsteuerung verwendet, eine
gemischte Schicht eines Flüssigkristalls und eines Hochpoly
mers, eine sogenannte Polymerdispersionsbetriebsart und der
gleichen ebenfalls verwendet werden.
Weiterhin wird in der Ansteuerschaltung des digitalen Ansteu
ersystems der vorliegenden Erfindung die zeilensequentielle
Abtastung der Bildpunkt-TFTs wie oben beschrieben ausgeführt,
und die Zahl der Bildpunkte entspricht dem zukünftigen ATF
(Advanced TV). Somit können, wenn die Ansteuerschaltung für
eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung des aktiven Matrix
typs, die einen Flüssigkristall mit einer hohen Ansprechge
schwindigkeit verwendet, das heißt, einen sogenannten anti
ferroelektrischen Flüssigkristall ohne Schwelle, verwendet
wird, bessere Eigenschaften gezeigt werden.
Die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung kann auch
für eine Flüssigkristallanzeige verwendet werden, die einen
ferroelektrischen Flüssigkristall verwendet, der durch neue
ste Forschungen realisiert wurde, und in welchem die Ausrich
tung des ferroelektrischen Flüssigkristalls mit einem spezi
ell ausgerichteten Film gesteuert wird, und es kann eine Ab
stufungsanzeige vorgenommen werden, wie in einer TN-Flüssig
kristall-Betriebsart.
Die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung, die in der
Ausführungsform 1 oder 2 gezeigt ist, kann als Ansteuerschal
tung einer Anzeigevorrichtung verwendet werden, die irgend
ein anderes Anzeigemedium verwendet, dessen optische Eigen
schaften in Erwiderung auf eine angelegte Spannung moduliert
werden können. Beispielsweise kann die Ansteuerschaltung als
eine Ansteuerschaltung einer Anzeigevorrichtung verwendet
werden, die ein Elektroluminiszenselement oder dergleichen
verwendet.
Die Ansteuerschaltung der vorliegenden Erfindung, die typi
scherweise in der Ausführungsform 1 oder 2 gezeigt ist, kann
als Ansteuerschaltung einer Halbleitervorrichtung, wie einem
Bildsensor, verwendet werden. In diesem Fall kann die Ansteu
ershaltung auch so auf einen solchen Bildsensor angewandt
werden, daß ein Lichtempfangsteil des Bildsensors und ein
Bildanzeigeteil für das Anzeigen eines Bildes, das beim Lich
tempfangsteil in elektrische Signale umgewandelt wurde, inte
gral ausgebildet sind. Der Bildsensor, auf den die vorlie
gende Erfindung angewandt werden kann, kann ein Liniensensor
oder ein Gebietssensor sein.
In den Ausfü 04074 00070 552 001000280000000200012000285910396300040 0002019913920 00004 03955hrungsformen 1 und 2 kann die Ansteuerschaltung
der vorliegenden Erfindung, obwohl eine aktive Flüssigkri
stallmatrixanzeigevorrichtung des Transmissionstyps beschrie
ben wurde, auch für eine aktive Flüssigkristallmatrixanzeige
vorrichtung des Reflexionstyps verwendet werden.
Die Ansteuerschaltung der Ausführungsform 1 und die Halblei
teranzeigevorrichtung des aktiven Matrixtyps
(Ausführungsformen 2 und 3), die die Ansteuerschaltung ver
wenden, haben verschiedene Anwendungen. In dieser Ausfüh
rungsform werden Halbleitervorrichtungen, die jeweils eine
solche Halbleiteranzeigevorrichtung einschließen, beschrie
ben.
Als solche Halbleitervorrichtungen seien eine Videokamera,
eine Standbildkamera, ein Projektion, eine am Kopf montierte
Anzeige, ein Autonavigationssystem, ein Personalcomputer, ein
tragbares Informationsendgerät (mobiler Computer, tragbares
Telefon, etc.) und dergleichen aufgezählt. Beispiele davon
werden in den Fig. 18A bis 18F gezeigt.
Fig. 18A zeigt ein tragbares Telefon, das aus einem Haupt
körper 1801, eine Audioausgangsteil 1802, einem Audioeingang
steil 1803, einer Halbleiteranzeigevorrichtung 1804, einen
Betätigungsschalter 1805 und einer Antenne 1806 besteht.
Fig. 18B zeigt eine Videokamera, die aus einem Hauptkörper
1901, einer Halbleiteranzeigevorrichtung 1902, einem Au
dioeingabeteil 1903, einem Betätigungsschalter 1904, einer
Batterie 1905 und einem Bildempfangsteil 1906 besteht.
Fig. 18C zeigt einen mobilen Computer, der aus einem Haupt
körper 2001, einem Kamerateil 2002, einem Bildempfangsteil
2003, einen Betätigungsschaltung 2004 und einer Halbleiteran
zeigevorrichtung 2005 besteht.
Fig. 18D zeigt eine am Kopf zu montierende Anzeige, die aus
einem Hauptkörper 2101, einer Halbleiteranzeigevorrichtung
2102 und einem Bandteil 2103 besteht.
Fig. 18E zeigt einen Rückprojektor, der aus einem Hauptkör
per 2201, einer Lichtquelle 2202, einer Halbleiteranzeigevor
richtung 2203, einem Polarisationsstrahlspalter 2204, Reflek
toren 2205 und 2206 und einem Schirm 2207 besteht. Übrigens
ist es beim Rückprojektor vorteilhaft, daß ein Winkel des
Schirmes geändert werden kann, während der Hauptkörper fest
gehalten wird, gemäß der Position, von wo ein Betrachter den
Schirm sieht. Wenn drei solche Halbleiteranzeigevorrichtungen
2203 (von denen jede so hergestellt ist, daß sie Licht von R,
G und B entspricht) verwendet werden, ist es möglich, einen
Rückprojektor mit höherer Auflösung und höherer Güte zu ver
wirklichen.
Fig. 18F zeigt einen Frontprojektor, der aus einem Hauptkör
per 2301, einer Lichtquelle 2302, einer Halbleiteranzeigevor
richtung 2303, einem optischen System 2304 und einem Schirm
2305 besteht. Wenn drei solcher Halbleiteranzeigevorrichtung
gen 2303 (von denen jede so hergestellt ist, daß sie dem
Licht von R, G und B entspricht) verwendet werden, ist es
möglich, einen Frontprojektor mit einer höheren Auflösung und
höheren Güte zu verwirklichen.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Er
findung in einer Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeige
vorrichtung die Fluktuation ihrer Eigenschaften vermindert
werden, während die Stromkapazität einer Pufferschaltung ge
sichert wird. Somit kann eine Halbleiteranzeigevorrichtung
ohne eine Anzeigeunschärfe (Anzeigeungleichförmigkeit) und
mit einer hohen Güte und einer hohen Auflösung verwirklicht
werden.
Claims (15)
1. Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung um
fassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, und wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, und wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
2. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 und eine Bild
punktmatrixschaltung.
3. Halbleiteranzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die
Halbleiteranzeigevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung
eingeschlossen ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die
aus folgendem besteht: einer Videokamera, einer Standbildka
mera, einem Projektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige,
einem Autonavigationssystem, einem Personalcomputer, einem
tragbaren Informationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
4. Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung, um
fassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
5. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung nach Anspruch 4 und eine Bild
punktmatrixschaltung.
6. Halbleiteranzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die
Halbleiteranzeigevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung
eingeschlossen ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die
aus folgendem besteht: einer Videokamera, einer Standbildka
mera, einem Projektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige,
einem Autonavigationssystem, einem Personalcomputer, einem
tragbaren Informationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
7. Ansteuerschaltung einer Halbleiteranzeigevorrichtung, um
fassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist.
8. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung nach Anspruch 7 und eine Bild
punktmatrixschaltung.
9. Halbleiteranzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die
Halbleiteranzeigevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung
eingeschlossen ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die
aus folgendem besteht: einer Videokamera, einer Standbildka
mera, einem Projektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige,
einem Autonavigationssystem, einem Personalcomputer, einem
tragbaren Informationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
10. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Halbleiteranzei
gevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung eingeschlossen
ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem
besteht: einer Videokamera, einer Standbildkamera, einem Pro
jektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige, einem Autona
vigationssystem, einem Personalcomputer, einem tragbaren In
formationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
12. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Halbleiteranzei
gevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung eingeschlossen
ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem
besteht: einer Videokamera, einer Standbildkamera, einem Pro
jektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige, einem Autona
vigationssystem, einem Personalcomputer, einem tragbaren In
formationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
14. Halbleiteranzeigevorrichtung, umfassend:
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
eine Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung; und
eine Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung,
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Source-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei die Ansteuerschaltung der Seite der Gate-Signal-Lei tung eine Pufferschaltung umfaßt, die ein Zeitsignal von einer Schieberegisterschaltung puffert und eine Vielzahl von Inverterschaltungen einschließt, wobei jede der Inverter schaltungen aus einer Vielzahl von Invertern, die parallel miteinander verbunden sind, aufgebaut ist; und
wobei jeder der Inverter eine Vielzahl von Dünnfilmtran sistoren umfaßt, die in Serie miteinander verbunden sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Halbleiteranzei
gevorrichtung in einer Halbleitervorrichtung eingeschlossen
ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem
besteht: einer Videokamera, einer Standbildkamera, einem Pro
jektor, einer am Kopf zu montierenden Anzeige, einem Autona
vigationssystem, einem Personalcomputer, einem tragbaren In
formationsendgerät und einem tragbaren Telefon.
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