專利名稱：有源矩陣型顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光器件，該電光器件以液晶顯示器為特征，其中象素矩陣電路及配置于其周圍的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在一個(gè)襯底上，本發(fā)明還涉及裝有該電光器件的電子裝置。應(yīng)當(dāng)注意在本說(shuō)明書中半導(dǎo)體器件是指廣義的利用半導(dǎo)體特性進(jìn)行工作的器件，包括電光器件及裝有該電光器件的電子裝置。
由于有源矩陣型液晶顯示器的需求量不斷增長(zhǎng)，所以近來(lái)在低價(jià)玻璃襯底上制造薄膜晶體管(TFT)的技術(shù)得以迅速發(fā)展。有源矩陣型液晶顯示器是將薄膜晶體管配置于排列成矩陣形狀的幾十到幾百萬(wàn)象素當(dāng)中的每一象素中，通過(guò)薄膜晶體管的開關(guān)作用來(lái)控制電荷進(jìn)出每一象素電極。
液晶夾在每一象素電極和相對(duì)電極之間，形成一種類似于電容器的東西。因此，通過(guò)薄膜晶體管控制電荷進(jìn)出該電容器，改變液晶的電光特性，從而可控制透過(guò)液晶面板的光線并可顯示圖象。而上述結(jié)構(gòu)的電容器存在一個(gè)問(wèn)題，即其保持電壓將由于電流泄漏的原因而下降，從而導(dǎo)致液晶的電光特性發(fā)生變化且顯示圖象時(shí)的對(duì)比度品質(zhì)降低。
通常的做法是，將另一稱作保持電容器(也稱作存儲(chǔ)電容器)的電容器與此由液晶構(gòu)成的電容器相串聯(lián)，以補(bǔ)充泄漏引起的電荷損失，以及將其他電容器串聯(lián)到該由液晶構(gòu)成的電容器上。
保持電容器的結(jié)構(gòu)各不相同，典型結(jié)構(gòu)是在屏蔽膜和象素電極之間夾入用作電介質(zhì)的氧化膜。屏蔽膜是具有光屏蔽特性的涂覆膜，可防止薄膜晶體管的導(dǎo)電率由于透射型液晶顯示器象素矩陣區(qū)的光照發(fā)生波動(dòng)。該屏蔽膜也可用作為黑底。
結(jié)構(gòu)為將電介質(zhì)夾于屏蔽膜和象素電極之間的保持電容器連接到其上施加參考電壓以使屏蔽膜電勢(shì)保持恒定的公共線上。
通過(guò)成型步驟形成屏蔽膜之后，為了使屏蔽膜與公共線相連接，必須在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔。該接觸孔是通過(guò)應(yīng)用掩膜的光刻法來(lái)形成的。
在有源矩陣型液晶顯示器的制造過(guò)程中，除了在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成接觸孔的步驟之外，在形成有源層步驟、形成柵絕緣膜步驟、形成象素電極步驟以及形成柵極和源極信號(hào)線步驟當(dāng)中也都要進(jìn)行應(yīng)用掩膜的光刻法。應(yīng)用掩膜進(jìn)行光刻已經(jīng)成為使有源矩陣型液晶顯示器制制造步驟數(shù)目增多的因素，為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)必須減少制作步驟數(shù)目。
在有源矩陣型液晶顯示器中，將相反極性的電壓施加到與象素薄膜晶體管相連的源極信號(hào)線上的驅(qū)動(dòng)方法被稱作是源極線反相。源極線反相可防止液晶由于總是施加定向電場(chǎng)而老化。即如圖4中所示，通過(guò)將極性相反的信號(hào)施加到每條源極信號(hào)線上且通過(guò)使信號(hào)極性每一幀周期變換一次，可防止液晶由于總是施加定向電場(chǎng)而導(dǎo)致老化。一個(gè)幀周期是指所有象素顯示一屏的時(shí)間。
應(yīng)用此源極線反相可使屏蔽膜的電壓波動(dòng)得以均化。因此，即使當(dāng)屏蔽膜不與電勢(shì)保持恒定(參考電勢(shì))的公共線相連接而暫時(shí)均化時(shí)，屏蔽膜的電勢(shì)也幾乎保持不變，從而可使屏蔽膜浮置在電介質(zhì)夾在屏蔽膜和象素電極之間這種結(jié)構(gòu)的保持電容器中。所以，在通過(guò)成型形成屏蔽膜之后，不必再通過(guò)應(yīng)用掩膜的光刻法在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。于是，可減少有源矩陣型液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)并能抑制其造價(jià)。
除上述結(jié)構(gòu)之外，可在屏蔽膜和公共線之間形成一個(gè)大容量的耦合電容器以使屏蔽膜的電勢(shì)波動(dòng)ΔV減少。ΔV值是由形成于屏蔽膜和公共線之間的耦合電容器的電容值C以及施加到屏蔽膜上的電荷量Q來(lái)決定的。而電荷量Q由象素?cái)?shù)目和輸入到源極信號(hào)線上的信號(hào)電壓值所確定，所以屏蔽膜電勢(shì)的波動(dòng)值ΔV實(shí)際上只由耦合電容器的電容值C來(lái)決定。C值越大，ΔV變得越小，因此可使屏蔽膜的電勢(shì)保持得更為恒定。
當(dāng)通過(guò)浮置屏蔽膜而在屏蔽膜和公共線之間形成一大容量的耦合電容器時(shí)，與上述只使屏蔽膜浮置的方式相同，不必利用掩膜進(jìn)行光刻以在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成接觸孔。優(yōu)選地，耦合電容器的電容值應(yīng)是通過(guò)象素薄膜晶體管與各柵極信號(hào)線相連接的所有保持電容器電容值總和的十倍或更多。因此，可減少有源矩陣型液晶顯示器制作步驟的數(shù)目，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)并能抑制其造價(jià)。除此之外，當(dāng)通過(guò)使屏蔽膜浮置而在屏蔽膜和公共線之間形成大容量的耦合電容器時(shí)，因?yàn)槠帘文さ碾妱?shì)可保持得更加恒定一些，所以能夠獲得更好的對(duì)比度。
下面將描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)襯底，該襯底上設(shè)置有多個(gè)象素薄膜晶體管，電氣連接到象素薄膜晶體管上的象素電極以及一個(gè)屏蔽膜；其特征在于屏蔽膜是浮置的且在象素電極和屏蔽膜之間設(shè)置有電介質(zhì)。它能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)襯底，該襯底上設(shè)置有多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，多個(gè)象素薄膜晶體管，電氣連接到薄膜晶體管上的象素電極以及一屏蔽膜，其特征在于多個(gè)象素薄膜晶體管電氣連接到源極信號(hào)線和柵極信號(hào)線上；屏蔽膜是浮置的；一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)第一襯底，該襯底上設(shè)置有多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，多個(gè)象素薄膜晶體管，象素電極以及一屏蔽膜；設(shè)置有一個(gè)相對(duì)電極的第二襯底；及夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；其特征在于每一象素薄膜晶體管都具有一柵電極，一柵絕緣膜和一具有源極區(qū)、漏極區(qū)和溝道形成區(qū)的有源層；柵電極與柵極信號(hào)線相連接；源極區(qū)或漏極區(qū)連接到源極信號(hào)線上；漏極或源極區(qū)連接到象素薄膜晶體管上；一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；屏蔽膜是浮置的；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)第一襯底，該襯底上設(shè)置有多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，多個(gè)象素薄膜晶體管，象素電極以及一屏蔽膜；設(shè)置有一個(gè)相對(duì)電極的第二襯底；及夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；其特征在于每一象素薄膜晶體管都具有一柵電極，一柵絕緣膜和一有源層；該有源層具有一溝道形成區(qū)，第二雜質(zhì)區(qū)與溝道形成區(qū)相接觸和第一雜質(zhì)區(qū)與第二雜質(zhì)區(qū)相接觸中至少取一；柵電極連接到柵極信號(hào)線上；第一雜質(zhì)區(qū)之一連接到象素電極上；另一第一雜質(zhì)區(qū)連接到源極信號(hào)線上；一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；屏蔽膜是浮置的；第二雜質(zhì)區(qū)通過(guò)柵絕緣膜與柵電極相重疊；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)第一襯底，該襯底上設(shè)置有多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，多個(gè)象素薄膜晶體管，象素電極以及一屏蔽膜；設(shè)置有一個(gè)相對(duì)電極的第二襯底；及夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；其特征在于每一象素薄膜晶體管都有一柵電極，一柵絕緣膜和一有源層；該有源層具有一溝道形成區(qū)，假定第二雜質(zhì)區(qū)置于溝道形成區(qū)中，第二雜質(zhì)區(qū)與溝道形成區(qū)和第一雜質(zhì)區(qū)中至少之一相接觸；柵電極連接到柵極信號(hào)線上；第一雜質(zhì)區(qū)之一連接到象素電極上；另一第一雜質(zhì)區(qū)連接到源極信號(hào)線上；一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；屏蔽膜是浮置的；第二雜質(zhì)區(qū)通過(guò)柵絕緣膜與柵電極相重疊；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
電介質(zhì)可以是通過(guò)對(duì)屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化形成的陽(yáng)極氧化膜；屏蔽膜可以是含有鋁(Al)、鈦(Ti)或鉭(Ta)的膜；屏蔽膜的厚度可以是100到300nm；柵電極可包含選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)的一種或多種元素。
根據(jù)本發(fā)明的向后或向前型投影儀利用三個(gè)上述有源矩陣型液晶顯示器面板。而單片型向后投影儀利用上述的有源矩陣型液晶顯示器。進(jìn)而本發(fā)明的護(hù)目鏡型顯示器利用一個(gè)上述的有源矩陣型液晶顯示器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)襯底，該襯底上設(shè)置有一個(gè)具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；其特征在于屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；和第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有一個(gè)襯底，該襯底上設(shè)置有一個(gè)具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；其特征在于多個(gè)象素薄膜晶體管電氣連接到源極信號(hào)線和柵極信號(hào)線上；屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有第一襯底，其上設(shè)置有具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；設(shè)置有相對(duì)電極的第二襯底；和夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；其特征在于每一象素薄膜晶體管都有一柵電極，一柵絕緣膜，一源極區(qū)，一漏極區(qū)及具有一溝道形成區(qū)的有源層；柵電極連接到柵極信號(hào)線上；源極區(qū)或漏極區(qū)連接到源極信號(hào)線上；漏極區(qū)或源極區(qū)連接到象素電極上；屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有第一襯底，其上設(shè)置有具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；設(shè)置有相對(duì)電極的第二襯底；和夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；其特征在于每一象素薄膜晶體管都有一柵電極，一柵絕緣膜，和一有源層；該有源層具有一溝道形成區(qū)，第二雜質(zhì)區(qū)與溝道形成區(qū)相接觸和第一雜質(zhì)區(qū)與第二雜質(zhì)區(qū)相接觸至少存其一；柵電極連接到柵極信號(hào)線上；第一雜質(zhì)區(qū)之一連接到象素電極上；另一第一雜質(zhì)區(qū)連接到源極信號(hào)線上；屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；
第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊；第二雜質(zhì)區(qū)通過(guò)柵絕緣膜與柵電極相重疊；且其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有第一襯底，其上設(shè)置有具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，多條源極信號(hào)線，多條柵極信號(hào)線，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；設(shè)置有一相對(duì)電極的第二襯底；和夾在象素電極和相對(duì)電極之間的液晶；有源矩陣型液晶顯器的特征在于每一象素薄膜晶體管都有一柵電極，一柵絕緣膜和一有源層；有源層具有一溝道形成區(qū)，假定第二雜質(zhì)區(qū)設(shè)置在溝道形成區(qū)中，則第二雜質(zhì)區(qū)至少與溝道形成區(qū)和第一雜質(zhì)區(qū)中之一相接觸；柵電極連接到柵極信號(hào)線上；第一雜質(zhì)區(qū)之一連接到象素電極上；另一第一雜質(zhì)區(qū)連接到源極信號(hào)線上；屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊；第二雜質(zhì)區(qū)通過(guò)柵極絕緣膜與柵電極相重疊；及其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種有源矩陣型液晶顯示器，它具有第一襯底，其上設(shè)置有具有多個(gè)象素薄膜晶體管和電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的象素電極的象素矩陣區(qū)，一屏蔽膜和一電勢(shì)保持在恒定參考電勢(shì)上的公共線；和設(shè)置有一相對(duì)屏蔽膜的第二襯底；其特征在于每一象素薄膜晶體管都有一柵電極，一柵絕緣膜和一有源層；
屏蔽膜是浮置的；第一電介質(zhì)設(shè)置在象素電極和屏蔽膜之間；第二電介質(zhì)設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間；第二電介質(zhì)與象素矩陣區(qū)不相重疊；源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路具有一個(gè)取樣電路；及相對(duì)屏蔽膜與屏蔽膜和取樣電路的一部分相重疊。
第一電介質(zhì)可以是通過(guò)對(duì)屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化而形成的陽(yáng)極氧化膜，且第二電介質(zhì)也可以是通過(guò)對(duì)屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化而形成的陽(yáng)極氧化膜。
屏蔽膜可含有選自鋁(Al)、鈦(Ti)和鉭(Ta)的一種金屬。
屏蔽膜的厚度可以是100到300nm。
柵電極可包含選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)的一種或多種元素。
于是可提供具有上述三個(gè)有源矩陣型液晶顯示器的向后投影儀，具有上述三個(gè)有源矩陣型液晶顯示器的向前投影儀，具有上述一個(gè)有源矩陣型液晶顯示器的單片型向后投影儀，具有上述兩個(gè)有源矩陣型液晶顯示器的護(hù)目鏡型顯示器。
而且，為了避免不必要的電容量影響，優(yōu)選地應(yīng)不在源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路上形成屏蔽膜。


圖1是本發(fā)明有源矩陣電路的電路圖；圖2圖形所示的是發(fā)明的象素矩陣電路的上部結(jié)構(gòu)；圖3是本發(fā)明的象素矩陣電路上部結(jié)構(gòu)的另一圖形；圖4圖形所示的是源極信號(hào)線反相概念；圖5是源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；圖6是源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖7A和7B是模擬開關(guān)和電平移位電路的等效電路圖；圖8A到8C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖；圖9A到9C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖；圖10A到10C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖；圖11是發(fā)明的有源矩陣電路的電路圖；圖12A和12B是本發(fā)明的仿真結(jié)果圖；圖13A到13C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖14A到14C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖；圖15A到15C是本發(fā)明的薄膜晶體管制造過(guò)程的剖面圖；圖16是利用本發(fā)明液晶顯示器的三片型投影儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是利用本發(fā)明液晶顯示器的三片型投影儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18是利用本發(fā)明液晶顯示器的單片型投影儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19A和19B是利用本發(fā)明液晶顯示器的前投影儀及后投影儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20是利用本發(fā)明液晶顯示器的護(hù)目鏡型顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖21A到21D所示的是利用本發(fā)明液晶顯示器的電子裝置實(shí)例；圖22是利用本發(fā)明液晶顯示器的筆記本型個(gè)人電腦的結(jié)構(gòu)示意圖；圖23A和23B是本發(fā)明的有源矩陣電路的剖面及平面圖；圖24A和24B是另一本發(fā)明的有源矩陣電路的剖面及平面圖；圖25是一有源矩陣襯底仿真模型的電路圖；圖26是一有源矩陣襯底仿真模型電路中象素區(qū)電路圖；圖27是與設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及FPC輸出端子上的ITO相連接的公共線接合部分的剖面圖；圖28是與設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路及FPC輸出端子上的ITO相連接的公共線另一接合部分的剖面圖；圖29A到29E的剖面圖所示的是制造本發(fā)明薄膜晶體管的過(guò)程；圖30A和30B是本發(fā)明有源矩陣電路的剖面及平面圖；以及圖31A到31C所示的是利用本發(fā)明液晶顯示器的電子裝置實(shí)例。
下面將借助其優(yōu)選實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意的是本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。盡管在下述實(shí)施例中討論的是液晶顯示器，但本發(fā)明也適用于其他類型的有源矩陣顯示器。下面將參考圖1到31對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。下面利用圖1來(lái)對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)有源矩陣液晶顯示器實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1所示的是本發(fā)明的利用一保持電容器的有源矩陣電路的電路圖實(shí)例。圖1中所示的有源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路11，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路12，有源矩陣電路13，象素薄膜晶體管14，在象素電極和相對(duì)電極之間夾有液晶的液晶盒15，通過(guò)在象素電極和屏蔽膜之間夾入電介質(zhì)而形成的保持電容器16，源極信號(hào)線17和柵極信號(hào)線18。源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路11和柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路12通常被稱作驅(qū)動(dòng)電路。這些驅(qū)動(dòng)電路和包含有源矩陣電路的象素矩陣區(qū)形成于同一襯底上。
在有源矩陣區(qū)13中，連接到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路11上的源極信號(hào)線17與連接到柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路12上的柵極信號(hào)線18相正交。象素薄膜晶體管(象素薄膜晶體管)14，在相對(duì)電極和象素電極之間夾有液晶的液晶盒15以及保持電容器16設(shè)置在由源極信號(hào)線17和柵極信號(hào)線18所包圍的區(qū)域即象素區(qū)域19當(dāng)中。
保持電容器16是通過(guò)在象素電極和屏蔽膜之間夾入用作電介質(zhì)的氧化膜來(lái)構(gòu)成的，且所有的屏蔽膜都被置入到不與公共線相連接的浮置狀態(tài)中。
象素薄膜晶體管14選擇一輸入到源極信號(hào)線17上的圖象信號(hào)，將其寫入到一預(yù)定的象素電極中。
由源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路11輸出的定時(shí)信號(hào)進(jìn)行取樣的圖象信號(hào)送入到源極信號(hào)線17中。
象素薄膜晶體管14由自柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路12通過(guò)柵極信號(hào)線18輸入的選擇信號(hào)來(lái)控制。
輸入到源極信號(hào)線17上的圖象信號(hào)是通過(guò)使每一條源極信號(hào)線17的極性反相且每一幀周期使信號(hào)極性反相一次來(lái)進(jìn)行施加的，以防止液晶由于總是施加定向電場(chǎng)而導(dǎo)致老化。結(jié)果，可通過(guò)源極線反相來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶，并將屏蔽膜置成不與公共線相連接的浮置狀態(tài)。當(dāng)如上所述在屏蔽膜與公共線不相連接結(jié)構(gòu)情況下暫時(shí)均化時(shí)，屏蔽膜的電勢(shì)可保持不變，從而可形成在屏蔽膜和象素電極之間夾有電介質(zhì)這種結(jié)構(gòu)的保持電容器。所以，不必利用掩膜通過(guò)光刻法在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。于是，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)并能抑制其造價(jià)。
下面，將參考圖2對(duì)圖1中所示的象素區(qū)19的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖2所示的是有源層21，柵極信號(hào)線22，源極信號(hào)線23，有源層和源極信號(hào)線的接觸部分24，漏極線(漏電極)25以及有源層和漏極線的接觸部分26。
圖3所示的是屏蔽膜27和象素電極28疊置在圖2中所示部件上的狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意雖然用虛線特別標(biāo)出了象素電極28，但只是明確了它與下層屏蔽膜的位置關(guān)系。
如圖3中所示，形成象素電極28使得它能與屏蔽膜27在圖象顯示區(qū)29的周邊區(qū)域上相重疊。象素電極28與屏蔽膜27相重疊的區(qū)域30用作為保持電容器17。參考標(biāo)號(hào)31所示的是漏極線25和象素電極28之間的接觸部分。
雖然不能將屏蔽膜27設(shè)置在接觸部分31處，但由于漏極線25能將光線全部擋住，所以光線無(wú)法到達(dá)薄膜晶體管上。
下面，將對(duì)圖1中所示的源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是圖1中所示源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路11的方框圖。相應(yīng)地，CLK表示時(shí)鐘信號(hào)，CLKB表示一反相時(shí)鐘信號(hào)，SP表示起始脈沖信號(hào)而SL/R表示驅(qū)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換信號(hào)。
圖6所示的是圖5中所示電路的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)實(shí)例。如圖中所示設(shè)置有移位寄存器電路101，電平移位電路102，取樣電路103，以及圖象信號(hào)線104。
如圖5中所示，時(shí)鐘信號(hào)(CLK)，反相時(shí)鐘信號(hào)(CLKB)，起始脈沖信號(hào)(SP)以及驅(qū)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換信號(hào)(SL/R)通過(guò)導(dǎo)線輸入到移位寄存器電路中。
例如自源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路外側(cè)輸入的10V時(shí)鐘信號(hào)(CLK)輸入到移位寄存器電路101中。接著移位寄存器電路101根據(jù)輸入的時(shí)鐘信號(hào)和同時(shí)輸入到移位寄存器電路101中的起始脈沖信號(hào)進(jìn)行工作并一個(gè)接一個(gè)地產(chǎn)生用于圖象取樣的定時(shí)信號(hào)。
所產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)輸入到電平移位電路(LS)102中以增大電壓幅值。在此，電壓幅值是指信號(hào)最高電壓與最低電壓之間差值(壓差)的絕對(duì)值。電壓幅值增大(上升)表示壓差增大而電壓幅值下降少表示壓差減少。電壓幅值增大的定時(shí)信號(hào)輸入到具有模擬開關(guān)105的取樣電路103中，取樣電路103工作，根據(jù)所輸入的定時(shí)信號(hào)對(duì)圖象信號(hào)進(jìn)行取樣。取樣圖象信號(hào)經(jīng)由源極信號(hào)線(S1到Sn)輸入到象素矩陣區(qū)。
取樣圖象信號(hào)以相反的極性施加到每一圖象信號(hào)線上。由此，施加到液晶上的是在每一源極信號(hào)線上所取的相反極性圖象信號(hào)。換句話說(shuō)，液晶由源極線反相來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)屏蔽膜在不與電壓為固定電壓值(參考電壓)的公共線相連接的情況下而暫時(shí)均化時(shí)，屏蔽膜的電壓可保持不變，從而可在結(jié)構(gòu)為在屏蔽膜和象素電極之間夾有電介質(zhì)的保持電容器中將屏蔽膜置成浮置狀態(tài)。故在利用成型術(shù)形成屏蔽膜之后，不必利用掩膜通過(guò)光刻法在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成接觸孔以使屏蔽膜和公共線相連接。結(jié)果，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量并能抑制其造價(jià)。
圖7A和7B是模擬開關(guān)105和電平移位電路102的具體電路圖。
圖7A是模擬開關(guān)的等效電路圖。利用輸入的信號(hào)(IN和INb)來(lái)對(duì)圖象信號(hào)進(jìn)行取樣。圖7B是電平移位電路的等效電路圖。IN是指輸入信號(hào)，Inb是指輸入IN的反相信號(hào)。Vddh表示施加正電壓，Vss表示施加負(fù)電壓。如此設(shè)計(jì)電平移位電路可使通過(guò)IN輸入的電壓已升高并已反相的信號(hào)自O(shè)UTb輸出。即當(dāng)通過(guò)IN輸入Hi時(shí)，自O(shè)UTb輸出一個(gè)等于Vss的信號(hào)，而當(dāng)輸入Lo時(shí)，自O(shè)UTb輸出一個(gè)等于Vddh的信號(hào)。
下面，將參考圖8到10對(duì)發(fā)明的象素矩陣電路及同時(shí)設(shè)置在其周圍的驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管的制造方法實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明并不限于此制造方法。在圖8A中優(yōu)選地用非堿性玻璃襯底或石英襯底作為襯底6001。除此之外，也可以是其上形成有絕緣膜的硅襯底或金屬襯底。
在將要形成薄膜晶體管的襯底6001表面上，通過(guò)等離子體CVD或?yàn)R射形成100nm到400nm厚的、由氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧硅膜制成的底基層膜6002。底基層膜6002可以是25到100nm厚、或在此為50nm厚的氮化硅膜6002與50到300nm厚、或在此為150nm厚的氧化硅膜6003的雙層結(jié)構(gòu)。設(shè)置底基層膜6002能夠防止襯底受雜質(zhì)污染，當(dāng)使用石英襯底時(shí)不必總是設(shè)置此底基層膜6002。
接下來(lái)，通過(guò)公知的膜形成方法在底基層膜6002上形成20到100nm厚的非晶硅膜。不過(guò)由于它取決于氫含量，所以有必要在優(yōu)選的400到550℃溫度下加熱幾個(gè)小時(shí)以脫氫使氫含量減少到5原個(gè)子％以下之后再進(jìn)行結(jié)晶處理。雖然可通過(guò)另外的制造方法如濺射或蒸發(fā)來(lái)形成非晶硅膜，但也有必要充分減少膜中所含雜質(zhì)元素如氧或氮。在此，由于底基層膜和非晶硅膜是用相同的膜形成方法來(lái)形成的，所以可連續(xù)地形成底基層膜和非晶硅膜。由于底基層膜在形成之后不暴露在大氣中，所以可避免表面污染并能降低所制造的薄膜晶體管的彌散特性。
由非晶硅膜形成結(jié)晶硅膜可利用公知的激光結(jié)晶或熱結(jié)晶法來(lái)進(jìn)行?？衫媚軌虼龠M(jìn)硅結(jié)晶的催化劑元素通過(guò)熱結(jié)晶來(lái)制造結(jié)晶硅膜。除此之外，還可形成微晶硅膜或直接形成結(jié)晶硅膜。結(jié)晶硅膜也可用公知的將單晶硅涂在襯底上的SOI(硅在絕緣子上)技術(shù)來(lái)制成。
島狀半導(dǎo)體層6004到6006是通過(guò)將如此形成的結(jié)晶硅膜的多余部分蝕刻掉而形成的。為了控制制作n-溝道型薄膜晶體管的結(jié)晶硅膜區(qū)域的閾值電壓，應(yīng)提前將硼(B)濃度加至1×1015到5×1017cm-3。
接下來(lái)，形成主要成份為氧化硅或氮化硅的柵絕緣膜6007以便覆蓋島狀半導(dǎo)體層6004到6006。所形成的柵絕緣膜6007的厚度為10到200nm，更優(yōu)選地為50到150nm。例如，可通過(guò)等離子體CVD形成原材料是N2O和SiH4、厚度為75nm的氮氧硅膜。再在800到1000℃的氧氣環(huán)境或氧氣和鹽酸的混合環(huán)境下進(jìn)行熱氧化以形成115nm厚的柵絕緣膜(圖8A)。在形成島狀半導(dǎo)體層6004和6006及其連接導(dǎo)線的整個(gè)區(qū)域表面上形成保護(hù)掩膜6008到6011，在半導(dǎo)體層6005的部分區(qū)域(包括最終將是溝道形成區(qū)域的區(qū)域)中加入n-型雜質(zhì)元素，形成低濃度雜質(zhì)區(qū)6012和6013。低濃度雜質(zhì)區(qū)6012和6013是用于形成LDD區(qū)域(在本說(shuō)明書中稱作Lov區(qū)域，應(yīng)注意‘ov’是指‘疊加’)的雜質(zhì)區(qū)域，其中LDD區(qū)域在之后的CMOS電路n-溝道薄膜晶體管中通過(guò)柵絕緣膜與柵電極相重疊。應(yīng)當(dāng)注意的是，低濃度雜質(zhì)區(qū)域中所含n-型雜質(zhì)元素的濃度在此用(n-)表示。因此，在本說(shuō)明書中，低濃度雜質(zhì)區(qū)6012和6013被稱作n-區(qū)。
在此，利用等離子體激發(fā)離子摻雜法無(wú)需對(duì)磷化氫(PH3)進(jìn)行同位素分離即可加入磷。也可利用涉及同位素分離的離子注入技術(shù)。在這一步驟中，通過(guò)柵絕緣膜6007將磷加入到柵絕緣膜6007下的半導(dǎo)體層中。優(yōu)選地，所加入磷的濃度范圍為5×1017到5×1018原子/cm3，在此設(shè)定為1×1018原子/cm3。
之后，除去保護(hù)掩膜6008到6011，在400到900℃、更優(yōu)選地在550到800℃的氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理以激活在此步驟中所加入的磷。由主要成份為鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)中元素的導(dǎo)電材料形成10到100nm厚的第一導(dǎo)電膜6014。優(yōu)選地例如用氮化鉭(TaN)或氮化鎢(WN)作為第一導(dǎo)電膜6014。再在第一導(dǎo)電膜6014上用主要由Ta、Ti、Mo、W中任一元素構(gòu)成的導(dǎo)電材料形成100到400nm厚的第二導(dǎo)電膜6015。例如，可形成200nm厚的Ta。盡管未示出，但在第一導(dǎo)電膜6014之下形成2到20nm厚的硅膜可以有效地防止導(dǎo)電膜6014和6015(特別是導(dǎo)電膜6015)氧化。形成保護(hù)腌膜6016到6019，對(duì)第一和第二導(dǎo)電膜(下文經(jīng)處理成為層狀膜)進(jìn)行蝕刻形成P-溝道型薄膜晶體管的柵電極6020和柵極信號(hào)線6021和6022。應(yīng)當(dāng)注意，余下導(dǎo)電膜6023和6024用以覆蓋最終結(jié)果將是n-溝道薄膜晶體管的整個(gè)區(qū)域表面。
以保護(hù)掩膜6016到6019作為掩膜，在將要形成p-溝道型薄膜晶體管的半導(dǎo)體層6004部分區(qū)域上，進(jìn)行摻入p型雜質(zhì)元素的步驟。利用乙硼烷(B2H6)通過(guò)離子摻雜(也可用離子注入)來(lái)?yè)饺肱鹱鳛殡s質(zhì)元素。所摻入硼的濃度為5×1020到3×1021原子/cm3。應(yīng)注意在此形成的p-型雜質(zhì)區(qū)域中所含雜質(zhì)元素的濃度標(biāo)記為(P++)。因此，雜質(zhì)區(qū)6025和6026被稱作P++區(qū)。
應(yīng)當(dāng)注意應(yīng)在利用保護(hù)掩膜6016到6019對(duì)柵絕緣膜6007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層6004的部分進(jìn)行暴光之后，再摻入p-型雜質(zhì)元素。在此情形下，由于加速電壓較低，因此島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。接下來(lái)，在除去保護(hù)掩膜6016到6019之后，通過(guò)形成保護(hù)掩膜6027到6030來(lái)形成n-溝道型薄膜晶體管的柵電極6031和6032。此時(shí)，應(yīng)使形成的柵電極6031通過(guò)柵絕緣膜與n-區(qū)6012和6013相疊加。除去保護(hù)掩膜6027到6030，形成保護(hù)掩膜6033到6035。再形成用作n-溝道型薄膜晶體管中源或漏極區(qū)域的雜質(zhì)區(qū)域。形成保護(hù)掩膜6035，以覆蓋n-溝道型薄膜晶體管的柵電極6032，從而形成一個(gè)不與象素矩陣電路n-溝道型薄膜晶體管中的柵電極相疊加的LDD區(qū)域。
接著摻入n-型雜質(zhì)元素，形成雜質(zhì)區(qū)域6036到6040。在此，利用氫化磷(PH3)通過(guò)離子摻雜(也可利用離子注入)來(lái)?yè)饺肓住Ｋ鶕饺肓椎臐舛葹?×1020到1×1021原子/cm3。應(yīng)注意在此形成的n-型雜質(zhì)區(qū)域6038到6040中所含雜質(zhì)元素的濃度被標(biāo)記為(n+)。因此，雜質(zhì)區(qū)6038和6040被稱作n+區(qū)。進(jìn)而，由于已形成n-區(qū)域，所以雜質(zhì)區(qū)6036和6037所含磷的濃度稍高于雜質(zhì)區(qū)6038到6040。
應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)在利用保護(hù)掩膜6033到6035和柵電極6031作為掩膜對(duì)柵絕緣膜6007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層6005和6006的部分進(jìn)行曝光之后，再進(jìn)行摻入n-型雜質(zhì)元素的步驟。在此情形下，由于加速電壓較低，因此島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。除去保護(hù)掩膜6033到6035，進(jìn)行將n型雜質(zhì)元素?fù)饺氲阶罱K結(jié)果是象素矩陣電路n-溝道薄膜晶體管的島狀半導(dǎo)體層6006中這一步驟。將與上述n-區(qū)域相同或稍低濃度的磷(具體是5×1016到1×1018原子/cm3)摻入到如此形成的雜質(zhì)區(qū)6041到6044中。應(yīng)當(dāng)注意，在此形成的雜質(zhì)區(qū)6041到6044中所含的n-型雜質(zhì)元素濃度被標(biāo)記為(n--)。因此，在本說(shuō)明書中，可將雜質(zhì)區(qū)6041到6044稱作n--區(qū)。在這一步驟中，磷摻入到了除柵電極所掩蓋且濃度為n-的雜質(zhì)區(qū)6068和6069之外的所有雜質(zhì)區(qū)域中，但由于其濃度較低，可忽略不計(jì)。接下來(lái)，形成最終將是第一層間絕緣膜一部分的保護(hù)絕緣膜6045。保護(hù)絕緣膜6045可由氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧硅膜或其層壓膜形成。其厚度可為100到400nm。
之后，進(jìn)行加熱處理以激活所摻入的相應(yīng)濃度的n-或p-雜質(zhì)元素。這一步驟可通過(guò)爐內(nèi)退火、激光退火或快速熱退火(RTA)來(lái)進(jìn)行。在此由爐內(nèi)退火來(lái)進(jìn)行激活。熱處理是在300到650℃或優(yōu)選地在400到550℃的氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行的，在此，是在450℃下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的熱處理。
進(jìn)而，在含有3到100％氫的大氣環(huán)境中、在300到450℃下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理，以進(jìn)行島狀半導(dǎo)體層的加氫步驟。這是用熱激發(fā)氫來(lái)結(jié)束半導(dǎo)體層不飽和鍵的步驟。也可用等離子體加氫(用受等離子體激發(fā)的氫)來(lái)作為其他的加氫方法。激活步驟結(jié)束之后，在保護(hù)絕緣膜6045上形成0.5到1.5μm厚的層間絕緣膜6046。保護(hù)絕緣膜6045和該層間絕緣膜6046的層壓膜被設(shè)定為第一層間絕緣膜。
之后，形成延伸到相應(yīng)薄膜晶體管源或漏極區(qū)的接觸孔，從而形成源極6047到6049及漏極6050和6051。盡管未示出，但這些電極是利用濺射通過(guò)連續(xù)形成100nmTi膜、300nm含Ti鋁膜和150nmTi膜這三層層壓膜來(lái)形成的。接著，它變?yōu)榕c圖2中所示相同的狀態(tài)。圖2中所示的激活層21與圖10中的激活層6004到6006相對(duì)應(yīng)，同樣地，柵極信號(hào)線22和漏極導(dǎo)線25被表示成漏極6050和6051。源極信號(hào)線23被表示成源極6047到6049。
接下來(lái)，由氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧硅膜形成50到500nm(典型地為200到300nm)厚的鈍化膜6052。當(dāng)此時(shí)進(jìn)行加氫時(shí)，便能獲得利于改進(jìn)薄膜晶體管特性的結(jié)果。在含有3％到100％氫的環(huán)境中、在300到450℃溫度下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理或利用等離子體加氫可獲得此結(jié)果。應(yīng)注意可在之后形成連接象素電極和漏極的接觸孔的位置處形成通過(guò)鈍化膜6052的開口。
之后，形成約1μm厚的含有有機(jī)樹脂的第二層間絕緣膜6053。聚酰亞胺，丙烯酸，聚酰胺，BCB(苯環(huán)丁烯)等都可用作有機(jī)樹脂。使用有機(jī)樹脂膜的好處在于膜形成方法簡(jiǎn)單，由于介電常數(shù)較小所以寄生電容量低，且在平整性上較優(yōu)。應(yīng)注意除上述之外也可利用其他的有機(jī)樹脂膜或有機(jī)SiO化合物。在此，是利用熱聚型聚酰亞胺、在將其涂覆到襯底上之后在300℃下對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)來(lái)形成層間絕緣膜的。
然后，在最終將是象素矩陣電路的區(qū)域內(nèi)的第二層間絕緣膜6053上形成屏蔽膜6054。屏蔽膜6054是一個(gè)主要由鋁(Al)、鈦(Yi)或鉭(Ta)中之一構(gòu)成的膜，厚度為100到300nm。再在該屏蔽膜6054的表面上通過(guò)陽(yáng)極氧化或等離子體氧化形成30到150nm厚(優(yōu)選地為50到75nm)的氧化膜6055。在此，用鋁膜或主要由鋁構(gòu)成的膜作為屏蔽膜6054，用氧化鋁膜(鋁膜)作為電介質(zhì)6055。
應(yīng)注意在此絕緣膜雖然設(shè)置在屏蔽膜的表面上，但也可用氣相法如等離子體CVD、熱力CVD或?yàn)R射來(lái)形成絕緣膜。在此情形下，厚度優(yōu)選地為30到150nm(或更優(yōu)選地為50到75nm)。也可用氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧硅膜、DLC(菱形碳)或有機(jī)樹脂膜。還可用上述膜的層壓層。
接下來(lái)，通過(guò)鈍化膜6052和第二層間絕緣膜6053形成一個(gè)延伸到漏極6051的接觸孔，從而形成一個(gè)象素電極6056。應(yīng)注意象素電極6057和6058是與其相連接的其他象素的象素電極。透明導(dǎo)電膜用于形成透射型液晶顯示器的象素電極6056到6058，金屬膜用于形成反射型液晶顯示器。在此，通過(guò)濺射形成100nm厚的氧化銦錫膜(ITO)，從而形成透射型液晶顯示器。
在此，在象素電極6056通過(guò)氧化膜6055與屏蔽膜6054相疊的區(qū)域內(nèi)形成保持電容器。
因此，制作完成具有最終為驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路的有源矩陣襯底及設(shè)置于該襯底上的象素矩陣電路。應(yīng)注意，在最終將是驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路中形成一p-溝道型薄膜晶體管6081和一n-溝道型薄膜晶體管6082，且在象素矩陣電路中形成由n-溝道型薄膜晶體管構(gòu)成的象素薄膜晶體管6083。
在CMOS電路的p-溝道型薄膜晶體管6081中相應(yīng)地形成用作為P+區(qū)的溝道形成區(qū)6062、源極區(qū)6063和漏極區(qū)6064。在n-溝道型薄膜晶體管6082中形成溝道形成區(qū)6065，源極區(qū)6066，漏極區(qū)6067及通過(guò)柵絕緣膜與柵極相疊加的LDD區(qū)域(下文稱作Lov區(qū)域，‘ov’指重疊)6068和6069。此時(shí)，源極區(qū)6066和漏極區(qū)6067形成于(n-+n+)區(qū)而Lov區(qū)6068和6069形成于n-區(qū)域內(nèi)。
進(jìn)而，在象素薄膜晶體管6083中，形成溝道形成區(qū)6070和6071、源極區(qū)6072、漏極區(qū)6073和不通過(guò)柵絕緣膜與柵極相疊加的LDD區(qū)域(下文當(dāng)中稱作LOff區(qū)域，‘off’意為‘偏離’)6074到6077以及與LOff區(qū)域6075和6076相接觸的n+區(qū)域6078。此時(shí)源極區(qū)6072和漏極區(qū)6073形成于n+區(qū)域而LOff區(qū)域6074到6077則相應(yīng)地形成于n-區(qū)域內(nèi)。
相對(duì)于3到7μm的溝道長(zhǎng)度，可將Lov區(qū)域的長(zhǎng)度(寬度)設(shè)定為0.5到3.0μm、或典型地將其設(shè)定為1.0到1.5μm?？蓪⒃O(shè)置于象素薄膜晶體管6083中的LOff區(qū)域6074到6077的長(zhǎng)度(寬度)設(shè)定為0.5到3.5μm、或典型地將其設(shè)定為2.0到2.5μm。
圖27所示的是公共線和FPC導(dǎo)線端子的接合部分。如圖27中所示，設(shè)置有襯底6001、具有圖10C中所示n-溝道型薄膜晶體管的柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2702、公共線2703、屏蔽膜2704、電介質(zhì)2705、ITO膜2706、墊片2707、樹脂2708、形成于FPC導(dǎo)線端子上的ITO膜2709以及FPC的導(dǎo)線端子2710。
由屏蔽膜2704、ITO膜2706及夾在其間的電介質(zhì)2705形成一耦合電容器。ITO膜設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2702上并與設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2702之下的公共線2703相連接。FPC側(cè)的ITO膜2709形成于FPC的導(dǎo)線端子2710上，且FPC導(dǎo)線端子2710上的FPC側(cè)ITO膜2709通過(guò)墊片2707和樹脂2708與ITO膜2706相連接。
樹脂可以是光固樹脂，熱固樹脂或光固和熱固樹脂的混合物。當(dāng)利用光固樹脂和熱固樹脂的混合物時(shí)，是用光將其暫時(shí)粘結(jié)后再通過(guò)加熱及壓和使其連接在一起。墊片必須是導(dǎo)電材料?？捎脙蓚€(gè)或多個(gè)不同尺寸的墊片。在此情形下，較小的墊片可以是不導(dǎo)電的，因?yàn)樗芍挥米饕r墊，而較大的墊片則必須是導(dǎo)電的，因?yàn)樗脕?lái)進(jìn)行電氣連接。
根據(jù)本發(fā)明，可利用源極線反相來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶，且屏蔽膜與電勢(shì)為固定電勢(shì)(參考電勢(shì))的公共線不相連。因?yàn)樵跁簳r(shí)均化時(shí)屏蔽膜的電壓可通過(guò)源極線反相保持恒定，所以可使屏蔽膜浮置在結(jié)構(gòu)為電介質(zhì)夾于屏蔽膜和象素電極之間的保持電容器中。因此，在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上不必用掩膜通過(guò)光刻來(lái)形成接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。因此，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量并能抑制其造價(jià)。除了第一實(shí)施例中使屏蔽膜浮置的結(jié)構(gòu)之外，本實(shí)施例中將對(duì)在屏蔽膜和公共線之間形成大容量耦合電容器的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
圖11所示的是本發(fā)明應(yīng)用一保持電容器的有源矩陣電路的電路圖實(shí)例。如圖11中所示，設(shè)置有源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路301，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路302，有源矩陣電路303，象素薄膜晶體管304，在象素電極和相對(duì)電極之間夾有液晶的液晶盒305，通過(guò)在象素電極和屏蔽膜之間夾入電介質(zhì)而形成的保持電容器306，源極信號(hào)線307和柵極信號(hào)線308。在浮置狀態(tài)的屏蔽膜和公共線之間還設(shè)置一耦合電容器310。源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路301和柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路302通常被稱作驅(qū)動(dòng)電路。這些驅(qū)動(dòng)電路與有源矩陣區(qū)(電路)形成于同一襯底上。
在有源矩陣區(qū)303中，連接到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路301上的源極信號(hào)線307與連接到柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路302上的柵極信號(hào)線308相正交。象素薄膜晶體管(象素薄膜晶體管)304，在相對(duì)電極和象素電極之間夾有液晶的液晶盒305以及保持電容器306設(shè)置在由源極信號(hào)線307和柵極信號(hào)線308所包圍的區(qū)域即象素區(qū)域309當(dāng)中。
通過(guò)在象素電極和屏蔽膜312之間夾入用作電介質(zhì)的氧化膜來(lái)構(gòu)成保持電容器306，并將所有的屏蔽膜312都設(shè)置成不與公共線311相連接的浮置狀態(tài)。
耦合電容器310的電容量如果是經(jīng)象素薄膜晶體管連接到柵極信號(hào)線上的所有保持電容器總電容量的十倍或更多的話，則是足夠的。
象素薄膜晶體管304選擇一輸入到源極信號(hào)線307上的圖象信號(hào)，將其寫入到一預(yù)定的象素電極中。
由源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路301輸出的定時(shí)信號(hào)進(jìn)行取樣的圖象信號(hào)被輸入到源極信號(hào)線307中。
象素薄膜晶體管304由自柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路302經(jīng)柵極信號(hào)線308輸入的一選擇信號(hào)進(jìn)行控制。
輸入到源極信號(hào)線上的圖象信號(hào)是通過(guò)使其每一條源極信號(hào)線極性反相來(lái)進(jìn)行施加，且每一幀周期使信號(hào)極性反相一次，以防止液晶由于總是施加定向電場(chǎng)而導(dǎo)致老化。結(jié)果，可通過(guò)源極線反相來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶，并將屏蔽膜置入到不與公共線相連的浮置狀態(tài)。當(dāng)如上所述在屏蔽膜與公共線不相連接情況下暫時(shí)均化時(shí)，屏蔽膜的電勢(shì)可保持不變，從而可形成在屏蔽膜和象素電極之間夾有電介質(zhì)這種結(jié)構(gòu)的保持電容器。所以，不必利用掩膜通過(guò)光刻在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上形成接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。于是，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)并能抑制其造價(jià)。除此之外，通過(guò)使屏蔽膜浮置及在屏蔽膜和公共線之間形成大容量耦合電容器，可使屏蔽膜的電勢(shì)波動(dòng)ΔV減少。耦合電容器的電容量越大，ΔV變得越小，因此可使屏蔽膜的電勢(shì)保持得更為恒定，并可因此而獲得更好的對(duì)比度。
圖23A和23B是圖11中所示電路的平面及剖面示意圖。圖23B是沿圖23A中A-A′線剖開的剖面圖。
如圖23A中所示，設(shè)置有源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路411(圖11中301)，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路402，有源矩陣區(qū)413(圖11中303)，屏蔽膜404，ITO膜406，公共線407及FPC414。
ITO膜406與公共線407電氣連接，且公共線407通過(guò)FPC414連接到襯底外側(cè)以保持在恒定電勢(shì)(參考電勢(shì))上。
耦合電容器416(圖11中310)形成在與公共線407相連接的ITO膜406與屏蔽膜404相重疊的區(qū)域上。
如圖23B中所示，設(shè)置有襯底401，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路402(圖11中的302)，層間絕緣膜403，屏蔽膜404，電介質(zhì)405，ITO膜406，公共線407，墊片412，樹脂410，形成在FPC導(dǎo)線端子上的ITO膜409以及FPC的導(dǎo)線端子408。
耦合電容器由屏蔽膜404、ITO膜406及夾在其間的電介質(zhì)405形成。ITO膜設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路402上并與設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路之下的公共線407相連接。FPC側(cè)ITO膜409形成于與其相接觸的FPC導(dǎo)線端子408上，且FPC導(dǎo)線端子408上的FPC側(cè)ITO膜409通過(guò)墊片412和樹脂410與ITO膜406相連接。
樹脂410可以是光固樹脂，熱固樹脂或光固及熱固樹脂的混合物。當(dāng)利用光固樹脂和熱固樹脂的混合物時(shí)，是用光將其暫時(shí)粘結(jié)后再通過(guò)加熱及壓和使其連接在一起的。墊片必須是導(dǎo)電材料，可用兩個(gè)或多個(gè)不同尺寸的墊片。在此情形下，較小的墊片可以是不導(dǎo)電的，因?yàn)樗芍挥米饕r墊，而較大的墊片則必須是導(dǎo)電的，因?yàn)橐闷溥M(jìn)行電氣連接。
ITO膜406與公共線407電氣連接。圖11中所示的耦合電容器310是由連接到公共線407上的ITO膜406，屏蔽膜404及置于其間的電介質(zhì)405來(lái)形成的。
下面將參考圖12，25和26，對(duì)于當(dāng)將屏蔽膜置于浮置狀態(tài)且在屏蔽膜和公共線之間形成大容量的耦合電容器時(shí)象素電壓的仿真結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
圖12A所示的是當(dāng)屏蔽膜置于浮置狀態(tài)且在屏蔽膜和公共線之間形成有大容量耦合電容器的有源矩陣液晶顯示器的每一源極線上顯示黑白條時(shí)，象素電極電極波形的仿真結(jié)果。假定象素?cái)?shù)為10×10，且在所有的柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路上形成容量為300nF的耦合電容器時(shí)，來(lái)進(jìn)行仿真。圖12A是屏幕中心或連到該處的象素電極的電極波形圖。0ms到16ms表示顯示第一屏?xí)r的象素電壓，16ms到32ms表示顯示第二屏?xí)r的象素電壓。以8V象素電壓為基準(zhǔn)電壓，再向象素電極施加±5V信號(hào)。
圖25是圖12中有源矩陣襯底仿真模型的電路圖。圖26是圖25中象素區(qū)的詳細(xì)電路圖。如圖26中所示，設(shè)置有象素薄膜晶體管3501和耦合電容器3502。圖12中所示的仿真結(jié)果是在圖25中點(diǎn)A處所測(cè)得的電壓。
圖12B所示的是用于比較的、當(dāng)屏蔽膜未被置入浮置狀態(tài)、且與低電阻(1)公共線(COM)相連接而保持在參考電勢(shì)時(shí)的仿真結(jié)果。
由圖12A和圖12B相比較可以看出，可獲得幾乎相同的仿真結(jié)果。也就是說(shuō)，即使當(dāng)屏蔽膜不與公共線相連接而被置入浮置狀態(tài)且當(dāng)耦合電容器設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間時(shí)，可以看到象素電壓不發(fā)生波動(dòng)，從而可與屏蔽膜不浮置且屏蔽膜與公共線相連而保持在參考電壓時(shí)顯示同樣的圖象。因此，在設(shè)置于屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上利用掩膜通過(guò)光刻形成接觸孔這一制作步驟數(shù)可以減少，從而可以在不降低圖象質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量并抑制其造價(jià)。除了實(shí)施例1中所示的方法之外，下面將參考圖13到15對(duì)象素矩陣電路及同時(shí)設(shè)置在其周圍的驅(qū)動(dòng)電路的薄膜晶體管的制造方法實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。此實(shí)施例中所公開的方法也可用于制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。在圖13A中，最好用非堿性玻璃襯底或石英襯底作為襯底7001。除此之外，也可以是其上形成有絕緣膜的硅襯底或金屬襯底。
在利用等離子體CVD或?yàn)R射形成薄膜晶體管的襯底7001表面上，形成由氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧硅膜制成的、厚度為100nm到400nm的底基層膜。底基層膜7002可以是由25到100nm厚、或在此為50nm厚的氮化硅膜7002和50到300nm厚、或在此為150nm厚的氧化硅膜7003構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)。設(shè)置底基層膜7002能夠防止襯底受雜質(zhì)污染，當(dāng)使用石英襯底時(shí)不必總是設(shè)置此底基層膜7002。
接下來(lái)，通過(guò)公知的膜形成方法在底基層膜上形成20到100nm厚的非晶硅膜。由于它取決于氫的含量，所以優(yōu)選地應(yīng)在400到550℃溫度下加熱幾個(gè)小時(shí)以脫氫從而將氫含量減少到5個(gè)原子％以下之后再進(jìn)行結(jié)晶步驟。雖然可用另外的制造方法如濺射或蒸發(fā)來(lái)形成非晶硅膜，但最好能充分減少膜中所含雜質(zhì)元素如氧或氮量。此時(shí)，由于底基層膜和非晶硅膜是用相同的膜形成方法來(lái)形成的，所以可連續(xù)地形成底基層膜和非晶硅膜。由于底基層膜形成之后不暴露在大氣中，所以可避免表面污染并能降低所制造薄膜晶體管的彌散特性。
由非晶硅膜形成結(jié)晶硅膜可通過(guò)公知的激光結(jié)晶或熱結(jié)晶法來(lái)實(shí)現(xiàn)。可利用能夠促進(jìn)硅結(jié)晶的催化劑元素通過(guò)熱結(jié)晶來(lái)制造結(jié)晶硅膜。除此之外，可利用微晶硅膜或使結(jié)晶硅膜直接沉積。也可用公知的將單晶硅涂至襯底上的SOI(硅在絕緣子上)技術(shù)來(lái)形成結(jié)晶硅膜。
將如此形成的結(jié)晶硅膜的多余部分蝕刻掉而形成島狀半導(dǎo)體層7004到7006。為了控制制作n-溝道型薄膜晶體管的結(jié)晶硅膜區(qū)域內(nèi)的閾值電壓，應(yīng)提前加入硼(B)，使其濃度達(dá)到1×1015到5×1017cm-3。
接下來(lái)，再形成主要成份為氧化硅或氮化硅的柵絕緣膜7007以覆蓋島狀半導(dǎo)體層7004到7006。所形成的柵絕緣膜7007的厚度為10到200nm，更優(yōu)選地為50到150nm。例如，通過(guò)等離子體CVD來(lái)形成原材料是N2O和SiH4、厚度為75nm的氮氧硅膜。再在800到1000℃的氧氣環(huán)境或氧氣和鹽酸的混合環(huán)境下進(jìn)行熱氧化形成115nm厚的柵絕緣膜(圖13A)。在島狀半導(dǎo)體層7004和7006以及導(dǎo)線的整個(gè)區(qū)域表面上形成保護(hù)掩膜7008到7011，在島狀半導(dǎo)體層7005的部分區(qū)域中(包括最終成為溝道形成區(qū)域的區(qū)域)加入n-型雜質(zhì)元素，形成一低濃度雜質(zhì)區(qū)7012。低濃度雜質(zhì)區(qū)域7012是LDD區(qū)域(在本說(shuō)明書中稱作Lov區(qū)域，應(yīng)注意‘ov’是指‘疊加’)的雜質(zhì)區(qū)域，其中LDD區(qū)在之后CMOS電路的n-溝道薄膜晶體管中通過(guò)柵絕緣膜與柵電極相疊加。應(yīng)當(dāng)注意，低濃度雜質(zhì)區(qū)域中所含的n-型雜質(zhì)元素濃度在此用(n-)表示。因此，在本說(shuō)明書中，低濃度雜質(zhì)區(qū)7012可被稱作n-區(qū)。
在此，利用等離子體激發(fā)離子摻雜法不必對(duì)磷化氫(PH3)進(jìn)行同位素分離即可加入磷。如果需要的話也可利用涉及同位素分離的離子注入技術(shù)。在此步驟中，通過(guò)柵絕緣膜7007將磷加入到柵絕緣膜7007之下的半導(dǎo)體層中。優(yōu)選地，所加入磷的濃度范圍為5×1017到5×1018原子/cm3，在此設(shè)定為1×1018原子/cm3。
之后，除去保護(hù)掩膜7008到7011，在400到900℃、或更優(yōu)選地在550到800℃的氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理以激活此步驟中加入的磷。由主要成份為鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)元素中之一的導(dǎo)電材料制成厚度為10到100nm的第一導(dǎo)電膜7013。優(yōu)選地例如用氮化鉭(TaN)或氮化鎢(WN)作為第一導(dǎo)電膜7013。再在第一導(dǎo)電膜7013上用主要由Ta、Ti、Mo、W中任一元素構(gòu)成的導(dǎo)電材料形成100到400nm厚的第二導(dǎo)電膜7014。例如，可形成200nm厚的Ta。盡管未示出，但在第一導(dǎo)電膜7013之下形成2到20nm厚的硅膜可以有效地防止導(dǎo)電膜7013和7014(特別是導(dǎo)電膜7014)發(fā)生氧化。形成保護(hù)腌膜7015到7018，對(duì)第一和第二導(dǎo)電膜(下文經(jīng)處理成為層狀膜)進(jìn)行蝕刻，形成P-溝道型薄膜晶體管的柵電極7019和柵極信號(hào)線7020和7021。應(yīng)當(dāng)注意，留下導(dǎo)電膜7022和7023以覆蓋最終將成為n-溝道薄膜晶體管區(qū)域的整個(gè)表面。
在將要形成p-溝道型薄膜晶體管的半導(dǎo)體層7004的部分區(qū)域上，留下保護(hù)掩膜7015到7018作為掩膜，摻入p型雜質(zhì)元素。在此利用乙硼烷(B2H6)通過(guò)離子摻雜(也可用離子注入)摻入硼作為雜質(zhì)元素。所摻入硼的濃度為5×1020到3×1021原子/cm3。應(yīng)注意，在此形成的雜質(zhì)區(qū)域中所含p-型雜質(zhì)元素的濃度標(biāo)記為(P++)。因此，雜質(zhì)區(qū)7024和7025又被稱作P++區(qū)。
應(yīng)當(dāng)注意，可以在利用保護(hù)掩膜7015到7018對(duì)柵絕緣膜7007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層7004的部分進(jìn)行曝光之后，再進(jìn)行摻入p-型雜質(zhì)元素的步驟。在此情形下，由于加速電壓低，島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。接下來(lái)，除去保護(hù)掩膜7015到7018之后，通過(guò)形成保護(hù)掩膜7026到7029來(lái)形成n-溝道型薄膜晶體管的柵電極7030和7031。此時(shí)，所形成的柵電極7030能夠通過(guò)柵絕緣膜與n-區(qū)7012相疊加。除去保護(hù)掩膜7026到7029，形成保護(hù)掩膜7032到7034。再進(jìn)行形成用作n-溝道型薄膜晶體管中源或漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域。形成保護(hù)掩膜7034以便覆蓋n-溝道型薄膜晶體管的柵極7031從而形或一個(gè)LDD區(qū)域，以不與之后步驟中象素矩陣電路n-溝道型薄膜晶體管中的柵極相疊加。
摻入n-型雜質(zhì)元素以形成雜質(zhì)區(qū)7035到7039。在此，利用氫化磷(PH3)通過(guò)離子摻雜(也可利用離子注入)來(lái)?yè)饺肓?。所摻入磷的濃度?×1020到1×1021原子/cm3。應(yīng)注意，在此形成的雜質(zhì)區(qū)7037到7039中所含n-型雜質(zhì)元素的濃度標(biāo)記為(n+)。因此，雜質(zhì)區(qū)7037和7039又被稱作n+區(qū)。進(jìn)而，由于已形成n-區(qū)域，所以嚴(yán)格地說(shuō)，雜質(zhì)區(qū)7035當(dāng)中所含磷的濃度稍高于雜質(zhì)區(qū)7037到7039中所含磷的濃度。
應(yīng)當(dāng)注意，可以在利用保護(hù)掩膜7032到7034和柵極7030作為掩膜對(duì)柵絕緣膜7007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層7005和7006的部分進(jìn)行曝光之后，再進(jìn)行摻入n-型雜質(zhì)元素的步驟。在此情形下，由于加速電壓較低，因此島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。除去保護(hù)掩膜7032到7034，進(jìn)行將n型雜質(zhì)元素?fù)饺氲阶罱K結(jié)果是象素矩陣電路n-溝道型薄膜晶體管的島狀半導(dǎo)體層7006中這一步驟。將與上述n-區(qū)域相同或稍低濃度(具體是5×1016到1×1018原子/cm3)的磷摻入到如此形成的雜質(zhì)區(qū)7040到7043中。應(yīng)當(dāng)注意，在此形成的雜質(zhì)區(qū)7040到7043中所含的n-型雜質(zhì)元素濃度標(biāo)記為(n--)。因此，在本說(shuō)明書中，雜質(zhì)區(qū)7040到7043又稱作n--區(qū)域。在這一步驟中，雖然將磷摻入到了除被柵極所掩蓋且濃度為n-的雜質(zhì)區(qū)7067之外的所有雜質(zhì)區(qū)域中，但由于其濃度較低，所以可忽略不計(jì)。接下來(lái)，形成最終將是第一層間絕緣膜的一部分的保護(hù)絕緣膜7044。保護(hù)絕緣膜7044可由氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧硅膜或其層壓膜形成。其厚度可為100到400nm。
之后，進(jìn)行加熱處理以激活所摻入的相應(yīng)濃度的n-或p-雜質(zhì)元素。這一步驟可通過(guò)爐內(nèi)退火、激光退火或快速熱退火(RTA)來(lái)進(jìn)行。在此，激活由爐內(nèi)退火來(lái)進(jìn)行。在300到650℃或優(yōu)選地在400到550℃、在此是在450℃的氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)熱處理。
進(jìn)而，在含有3到100％氫的大氣環(huán)境中、在300到450℃下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理以對(duì)島狀半導(dǎo)體層進(jìn)行加氫處理。這一步驟是利用熱激發(fā)氫來(lái)結(jié)束半導(dǎo)體層的不飽和鍵。也可用等離子體加氫(用受等離子體激發(fā)的氫)作為另一加氫方法。激活步驟完成之后，在保護(hù)絕緣膜7044上形成0.5到1.5μm厚的層間絕緣膜7045。保護(hù)絕緣膜7044和該層間絕緣膜7045的層壓膜被設(shè)定為第一層間絕緣膜。
之后，形成延伸到相應(yīng)薄膜晶體管源或漏極的接觸孔，從而形成源極7046到7048和漏極7049和7050。盡管未示出，但這些電極是用濺射法通過(guò)連續(xù)形成100nmTi膜、300nm含Ti鋁膜和150nmTi膜這三層層壓膜來(lái)形成的。
接下來(lái)，由氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧硅膜形成50到500nm(典型地為200到300nm)厚的鈍化膜7051。此時(shí)進(jìn)行加氫步驟時(shí)，能獲得利于改進(jìn)薄膜晶體管特性的結(jié)果。在含有3％到100％氫的環(huán)境中、在300到450℃進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理或利用等離子體加氫都可獲得此結(jié)果。應(yīng)注意可在之后形成的、用于連接象素電極和漏極的接觸孔位置處形成通過(guò)鈍化膜7051的開口。
之后，形成約1μm厚的由有機(jī)樹脂構(gòu)成的第二層間絕緣膜7052。聚酰亞胺，丙烯酸，聚酰胺，聚酰亞胺-酰胺，BCB(苯環(huán)丁烯)等等都可用作有機(jī)樹脂。使用有機(jī)樹脂膜的好處在于膜形成方法簡(jiǎn)單，由于其介電常數(shù)較小從而能夠降低寄生電容量，且在平整性上較優(yōu)。應(yīng)注意除以上提到的之外也可利用其他的有機(jī)樹脂膜或有機(jī)SiO化合物。在此，是利用熱聚型聚酰亞胺、將其涂覆到襯底上之后在300℃下進(jìn)行燒結(jié)來(lái)形成層間絕緣膜。
然后，在最終將是象素矩陣電路的區(qū)域內(nèi)的第二層間絕緣膜7052上形成屏蔽膜7053。屏蔽膜7053是一個(gè)主要由鋁(Al)、鈦(Ti)或鉭(Ta)中任一種元素構(gòu)成的膜，厚度為100到300nm。再在該屏蔽膜7053的表面上用陽(yáng)極氧化或等離子體氧化來(lái)形成30到150nm厚(優(yōu)選地為50到75nm)的氧化膜7054。在此，用鋁膜或主要由鋁構(gòu)成的膜來(lái)作為屏蔽膜7053，用氧化鋁膜(鋁膜)作為電介質(zhì)7054。
應(yīng)注意盡管在此是將絕緣膜設(shè)置在屏蔽膜的表面上，但也可用氣相法如等離子體CVD、熱力CVD或?yàn)R射來(lái)形成絕緣膜。在此情形下，厚度優(yōu)選地為30到150nm(或更優(yōu)選地為50到75nm)。也可用氧化硅膜，氮化硅膜，氮氧硅膜，DLC(菱形碳)或有機(jī)樹脂膜。還可用這些膜的層壓層。
接下來(lái)，形成一個(gè)通過(guò)第二層間絕緣膜7052延伸到漏極7050的接觸孔，從而形成象素電極7055。應(yīng)注意象素電極7056和7057是與其相互連接的其他象素的象素電極。一透明導(dǎo)電膜用于象素電極7055到7057，以形成透射型液晶顯示器，金屬膜用于形成反射型液晶顯示器。在此，用濺射法形成100nm厚的氧化銦錫膜(ITO)以形成透射型液晶顯示器。
在此，在象素電極7055與屏蔽膜7053通過(guò)氧化膜7045相疊的區(qū)域內(nèi)形成保持電容器。
因此，制作完成了具有最終成為驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路的有源矩陣襯底及該襯底上的象素矩陣電路。應(yīng)注意，在最終將是驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路中形成一p-溝道型薄膜晶體管7081和一n-溝道型薄膜晶體管7082，以及在象素矩陣電路中形成一個(gè)由n-溝道型薄膜晶體管構(gòu)成的象素薄膜晶體管7083。
在CMOS電路的p-溝道型薄膜晶體管7081中相應(yīng)地形成用作為P+區(qū)的溝道形成區(qū)7061、源極區(qū)7062和漏極區(qū)7063。在n-溝道型薄膜晶體管7082中形成溝道形成區(qū)7064，源極區(qū)7065，漏極區(qū)7066及通過(guò)柵絕緣膜與柵極相疊交的LDD區(qū)7067(下文稱作Lov區(qū)域，‘ov’指重疊)。此時(shí)，源極區(qū)7065和漏極區(qū)7066形成于(n-+n+)區(qū)中且Lov區(qū)7067相應(yīng)地形成于n-區(qū)內(nèi)。
進(jìn)而，在象素薄膜晶體管7083中形成溝道形成區(qū)7068和7069、源極區(qū)7070、漏極區(qū)7071和不通過(guò)柵絕緣膜與柵極相疊加的LDD區(qū)7072到7075(下文當(dāng)中稱作LOff區(qū)，‘off’意為‘偏離’)以及與LOff區(qū)7073和7074相接觸的n+區(qū)7076。此時(shí)源極區(qū)7070和漏極區(qū)7071形成于n+區(qū)且LOff區(qū)7072到7075則相應(yīng)地形成于n-區(qū)內(nèi)。
相對(duì)于3到7μm的溝道長(zhǎng)度，可將Lov區(qū)域的長(zhǎng)度(寬度)設(shè)定為0.5到3.0μm或典型地設(shè)定為1.0到1.5μm?？蓪⒃O(shè)置于象素薄膜晶體管7083中的LOff區(qū)域7072到7075的長(zhǎng)度(寬度)設(shè)定為0.5到3.5μm或典型地設(shè)定為2.0到2.5μm。
圖28所示的是公共線和FPC導(dǎo)線端子的接合部分。如圖28中所示，設(shè)置有一襯底7001、具有圖15C中所示n-溝道型薄膜晶體管的柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2902、公共線2903、屏蔽膜2904、一電介質(zhì)2905、ITO膜2906、墊片2907、樹脂2908、形成于FPC導(dǎo)線端子上的ITO膜2909以及FPC的導(dǎo)線端子2910。
由屏蔽膜2904、ITO膜2906及夾在其間的電介質(zhì)2905形成一耦合電容器。ITO膜2906設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2902上并與設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路2902之下的公共線2903相連接。FPC側(cè)的ITO膜2909形成于FPC的導(dǎo)線端子2910上，且FPC導(dǎo)線端子2910上的FPC側(cè)上ITO膜通過(guò)墊片2907和樹脂2908與ITO膜2906相連接。
樹脂2908可以是光固樹脂，熱固樹脂或光固和熱固樹脂的混合物。當(dāng)利用光固樹脂和熱固樹脂的混合物時(shí)，是用光將其暫時(shí)粘結(jié)后再通過(guò)加熱和壓合使其連接在一起。墊片必須是導(dǎo)電材料?？捎脙蓚€(gè)或多個(gè)不同尺寸的墊片。在此情形下，較小的墊片可以是不導(dǎo)電的，因?yàn)樗芍挥米饕r墊，而較大的墊片則必須是導(dǎo)電的，因?yàn)橐闷溥M(jìn)行電氣連接。
根據(jù)本發(fā)明，由源極線反相來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶，且屏蔽膜不與電勢(shì)保持在固定電勢(shì)(參考電勢(shì))上的公共線相連接。因?yàn)槠帘文さ碾妷涸跁簳r(shí)均化時(shí)由源極線反相保持恒定，所以可使屏蔽膜在電介質(zhì)夾于屏蔽膜和象素電極之間這種結(jié)構(gòu)的保持電容器中浮置。因此，在設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上不必用掩膜通過(guò)光刻來(lái)形成接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。因此，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量并能抑制其造價(jià)。第一到第三實(shí)施例中所述發(fā)明的液晶顯示器可用于圖16中所示的三片型投影儀。
在圖16中，參考標(biāo)號(hào)(2401)表示白色光源，(2402到2405)表示分光鏡，(2406和2407)表示總反射鏡，(2408到2410)表示本發(fā)明的液晶顯示器，(2411)表示投影透鏡。第一到第三實(shí)施例中所述發(fā)明的液晶顯示器也可用于圖17中所示的三片型投影儀。
在圖17中，參考標(biāo)號(hào)(2501)表示白色光源，(2502到2503)表示分光鏡，(2504和2506)表示總反射鏡，(2507到2509)表示本發(fā)明的液晶顯示器，(2510)表示分光棱鏡，(2511)表示投影透鏡。第一至第三實(shí)施例中所述發(fā)明的液晶顯示器也可用于圖18中所示的單片型投影儀。
在圖18中，參考標(biāo)號(hào)(2601)表示由燈和反射鏡組成的白色光源，(2602，2603和2604)分別表示用于選擇反射藍(lán)、紅和綠色波長(zhǎng)范圍光線的分光鏡，(2605)表示具有多個(gè)微透鏡的微透鏡組，(2606)表示本發(fā)明的液晶顯示器，(2607)表示向場(chǎng)鏡(物鏡)，(2608)表示投影透鏡，(2609)表示屏幕。在第五到第七實(shí)施例的投影儀中，根據(jù)其投影方法有向后投影儀和向前投影儀。
圖19A所示的是具有主體10001、本發(fā)明液晶顯示器10002、光源10003、光學(xué)系統(tǒng)10004及屏幕10005的向前型投影儀。應(yīng)注意，盡管圖19A中所示的是內(nèi)置液晶顯示器的向前型投影儀，但結(jié)合使用三個(gè)液晶顯示器(分別與R，G和B光線相對(duì)應(yīng))可獲得分辨率高且精確度高的向前型投影儀。
圖19B所示的是具有主體10006、本發(fā)明液晶顯示器10007、光源10008、反射鏡10009及屏幕10010的向后型投影儀。圖19B所示的向后型投影儀內(nèi)置有三個(gè)有源矩陣型液晶顯示器(分別與R，G和B光相對(duì)應(yīng))。本實(shí)施例中對(duì)將發(fā)明的液晶顯示器用于護(hù)目鏡型顯示器的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
在圖20中，參考標(biāo)號(hào)(2801)表示護(hù)目鏡型顯示器的主體，(2802-R和2802-L)表示本發(fā)明的液晶顯示器，(2803-R和2803-L)表示LED背照光，且(2804-R和2804-L)表示光學(xué)元件。除上述之外，本發(fā)明的液晶顯示器還可廣泛應(yīng)用。本實(shí)施例將對(duì)內(nèi)置本發(fā)明液晶顯示器的半導(dǎo)體器件進(jìn)行說(shuō)明。
這種半導(dǎo)體器件包括視頻攝影機(jī)、靜物攝影機(jī)、汽車導(dǎo)向系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)，手提電話及其他)及其他。圖21A到21D給出了其實(shí)例。
圖21A所示的是具有主體11001，語(yǔ)音輸出區(qū)11002，語(yǔ)音輸入?yún)^(qū)11003，本發(fā)明的液晶顯示器11004，操作開關(guān)11005和天線11006的手提電話。
圖21B所示的是具有主體12007，本發(fā)明的液晶顯示器12008，聲音輸入?yún)^(qū)12009，控制開關(guān)12010，電池12011和圖象接收區(qū)12012的視頻攝影機(jī)。
圖21C所示的是具有主體13001，鏡頭部分13002，圖象接收區(qū)13003，控制開關(guān)13004和本發(fā)明的液晶顯示器13005的移動(dòng)計(jì)算機(jī)，圖21D所示的是具有主體14001，本發(fā)明的液晶顯示器14002和14003，存儲(chǔ)介質(zhì)14004，控制開關(guān)14005和天線14006的便攜式書(電子書)。圖22所示的是將本發(fā)明的液晶顯示器用于筆記本型個(gè)人電腦的實(shí)例。
該筆記本型個(gè)人電腦包括主體3001和本發(fā)明的液晶顯示器3002。LED用于背照光。應(yīng)當(dāng)注意，陰極射線管也可用于背照光。本實(shí)施例中將對(duì)不僅在具有有源矩陣區(qū)的有源矩陣襯底上而且在相對(duì)襯底上都設(shè)置有屏蔽膜的情形進(jìn)行說(shuō)明。
如圖24A中所示，設(shè)置有襯底501(有源矩陣襯底)，源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路502，有源矩陣區(qū)513，屏蔽膜504，ITO膜506，公共線507和FPC514。如圖中所示，設(shè)置在相對(duì)襯底上的相對(duì)屏蔽膜517與整個(gè)源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511相重疊且與屏蔽膜504的部分相重疊。盡管本實(shí)施例中是將相對(duì)屏蔽膜517設(shè)置在相對(duì)襯底上以使其與整個(gè)源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511相重疊，但也可將其設(shè)置成只與源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511的取樣電路相重疊。
ITO膜506與公共線507電氣連接在一起，且公共線507通過(guò)FPC514連接到襯底外側(cè)以使其電勢(shì)保持不變(參考電勢(shì))。
在連接到公共線507上的ITO膜與屏蔽膜504相重疊的區(qū)域上形成耦合電容器516。
相對(duì)屏蔽膜517與屏蔽膜504的重疊部分(重疊區(qū))可阻止光線自外界進(jìn)入到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511中。當(dāng)光線進(jìn)入到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511、或特別是進(jìn)入到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511的取樣電路中時(shí)，構(gòu)成取樣電路的薄膜晶體管(薄膜晶體管)的OFF電流增大，因此引起噪聲。優(yōu)選地，相對(duì)屏蔽膜517含有Ti。通過(guò)相對(duì)屏蔽膜517進(jìn)行反射，Ti可阻止光線進(jìn)入到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511中。由于重疊區(qū)518被設(shè)置成20μm或更厚，所以它可有效地阻止光線進(jìn)入到源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路511中。
圖24B所示的是沿圖24A中A-A′線進(jìn)行剖切的剖面圖。如圖所示有襯底501，有源矩陣區(qū)513，層間絕緣膜512，屏蔽膜504，電介質(zhì)505，相對(duì)襯底521，相對(duì)襯底側(cè)層間絕緣膜522和相對(duì)襯底側(cè)屏蔽膜517。襯底501通過(guò)一密封構(gòu)件(未示出)即設(shè)置一墊片(未示出)與相對(duì)襯底521接合在一起。屏蔽膜504與相對(duì)襯底側(cè)屏蔽膜517部分重疊，此重疊部分的寬度L優(yōu)選地應(yīng)為20μm或更多。
可以與之前或之后實(shí)施例相同的方式來(lái)形成驅(qū)動(dòng)電路和有源矩陣電路。除第一實(shí)施例中所示的方法之外，下面將參考圖29對(duì)象素矩陣電路的薄膜晶體管及同時(shí)設(shè)置在其周圍的驅(qū)動(dòng)電路的制造方法實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明的制造方法并不僅限于此方法。
本裝置直至圖8C中所示步驟，都是以與第一實(shí)施例相同的方式來(lái)形成的。接下來(lái)，利用保護(hù)掩膜膜對(duì)第一和第二導(dǎo)電膜(在下文當(dāng)中經(jīng)處理成為層壓層)進(jìn)行蝕刻，形成P-溝道型薄膜晶體管的柵電極8001和n-溝道型薄膜晶體管的柵電極8002，柵極信號(hào)線8003a和8003b。此時(shí)，形成的柵極8002能通過(guò)柵絕緣膜與n-區(qū)6012和6013相重疊(圖29A)。
用P-溝道型薄膜晶體管的柵電極8001和n-溝道型薄膜晶體管的柵電極8002，柵極信號(hào)線8003a和8003b作為掩膜摻入n-型雜質(zhì)元素。將與圖8B中所述n-區(qū)相同或稍低濃度(具體是5×1016到1×1018原子/cm3)的磷摻入到如此形成的雜質(zhì)區(qū)8004到8008中。應(yīng)當(dāng)注意，在此形成的雜質(zhì)區(qū)8004到8008中所含n-型雜質(zhì)元素濃度標(biāo)記為(n--)。因此，在本說(shuō)明書中，雜質(zhì)區(qū)8004到8008又稱作n--區(qū)域。在這一步驟中，雖然將磷摻入到了除被柵極所掩蓋且濃度為n-的雜質(zhì)區(qū)8009和8010之外的所有雜質(zhì)區(qū)中，但由于其濃度較低，所以可忽略不計(jì)(圖29B)。
接下來(lái)，形成保護(hù)掩膜8011到8014。再進(jìn)行形成用作n-溝道型薄膜晶體管源或漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)的步驟。形成保護(hù)掩膜8012使其覆蓋n-溝道型薄膜晶體管的柵極8002，從而形成一不與之后步驟中象素矩陣電路n-溝道型薄膜晶體管中的柵極相疊的LDD區(qū)域。
摻入n-型雜質(zhì)元素以形成雜質(zhì)區(qū)8016到8022。在此，也是利用氫化磷(PH3)通過(guò)離子摻雜(當(dāng)然也可利用離子注入)來(lái)?yè)饺肓住Ｋ鶕饺肓椎臐舛葹?×1020到1×1021原子/cm3。應(yīng)注意，在此形成的n-型雜質(zhì)區(qū)8018到8022中所含雜質(zhì)元素的濃度標(biāo)記為(n+)。因此，雜質(zhì)區(qū)8018到8022被稱作n+區(qū)。進(jìn)而，由于已形成n-區(qū)域，所以嚴(yán)格地說(shuō)，雜質(zhì)區(qū)8009和8010當(dāng)中所含磷的濃度或多或少高于雜質(zhì)區(qū)8020到8022中所含磷的濃度(圖29C)。
應(yīng)當(dāng)注意可以在利用保護(hù)掩膜8011到8014作為掩膜對(duì)柵絕緣膜6007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層6005和6006的部分進(jìn)行曝光之后，再進(jìn)行摻入n-型雜質(zhì)元素的步驟。在此情形下，由于加速電壓較低，因此島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。
形成保護(hù)腌膜8024使其能夠覆蓋最終結(jié)果是n-溝道型薄膜晶體管的整個(gè)區(qū)域表面。在將要形成p-溝道型薄膜晶體管的半導(dǎo)體層6004的部分區(qū)域上，用保護(hù)掩膜8024作為掩膜，進(jìn)行摻入p-型雜質(zhì)元素的步驟。利用乙硼烷(B2H6)通過(guò)離子摻雜(也可用離子注入)摻入硼作為雜質(zhì)元素。所摻入硼的濃度為5×1020到3×1021原子/cm3。應(yīng)注意在此形成的p-型雜質(zhì)區(qū)域中所含雜質(zhì)元素的濃度標(biāo)記為(P+)。因此，雜質(zhì)區(qū)8025和8026被稱作P+區(qū)(圖29D)。
應(yīng)當(dāng)注意，可以在利用保護(hù)掩膜8024對(duì)柵絕緣膜6007進(jìn)行蝕刻并將島狀半導(dǎo)體層6004的部分進(jìn)行曝光之后，再進(jìn)行摻入p-型雜質(zhì)元素的步驟。在此情形下，由于加速電壓較低，因此島狀半導(dǎo)體膜的破壞較小且可以提高生產(chǎn)率。
接下來(lái)，進(jìn)行激活所摻入雜質(zhì)元素(磷或硼)的步驟。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，可利用爐內(nèi)退火或照明退火來(lái)進(jìn)行此激活步驟。當(dāng)利用爐內(nèi)退火時(shí)，應(yīng)在450到650℃、或更優(yōu)選地在500到550℃、或在此為500℃溫度下進(jìn)行四個(gè)小時(shí)的加熱處理(圖29E)。
在本實(shí)施例的情況下，總有一個(gè)區(qū)域含有與n-溝道型薄膜晶體管和p-溝道型薄膜晶體管源或漏極區(qū)域中n+區(qū)相等的磷濃度。因此，在用于熱激活的熱處理步驟當(dāng)中，利用磷可獲得鎳吸收效應(yīng)。也就是說(shuō)，鎳自溝道形成區(qū)域沿著箭頭所指的方向移動(dòng)，并被源或漏極中所含的磷所吸收。這對(duì)于利用促結(jié)晶金屬如鎳來(lái)使硅膜結(jié)晶的情形特別有利。
由于激活摻入到島狀半導(dǎo)體膜內(nèi)雜質(zhì)元素的步驟可與吸收結(jié)晶用催化劑元素的步驟相結(jié)合，所以本實(shí)施例可有效地簡(jiǎn)化步驟。
之后，通過(guò)圖10C中所示與第一實(shí)施例中所述相同的步驟來(lái)制成象素矩陣電路的薄膜晶體管及設(shè)置在其周圍的驅(qū)動(dòng)電路。應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例只給出了制作步驟的實(shí)例，而制作步驟順序并不限于此實(shí)施例所給出的情形。在本實(shí)施例中，將對(duì)一個(gè)與圖23A和23B中所示即本發(fā)明的有源矩陣電路的剖面及平面圖不同的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。圖30A和30B為圖11中所示電路的平面及剖面示意圖。圖30A是本發(fā)明的有源矩陣電路的平面圖。
如圖30A中所示，設(shè)置有源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路611(圖11中301)，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路602(圖11中302)，有源矩陣區(qū)613(圖11中303)，屏蔽膜604，ITO膜606，公共線607和FPC614。
ITO膜606與公共線607在連接區(qū)608處電氣連接，且公共線607通過(guò)FPC614連接到襯底外側(cè)以保持在恒定電勢(shì)(參考電勢(shì))上。
在連接到公共線607上的ITO膜606與屏蔽膜604相重疊區(qū)域上形成耦合電容器616(圖11中310)。因?yàn)樵诒緦?shí)施例中，應(yīng)使形成的ITO膜能夠覆蓋柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的一部分，所以可形成一個(gè)具有大電容量的耦合電容器616。也可形成能夠覆蓋整個(gè)柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路602的ITO膜606。
圖30B是沿圖30A中的A-A′線剖切的剖面圖。如圖30B中所示，設(shè)置有襯底601，柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路602的n-溝道型薄膜晶體管616中之一，層間絕緣膜617，屏蔽膜604，電介質(zhì)605，ITO膜606，公共線607(圖11中的312)，墊片612，樹脂610，形成于FPC導(dǎo)線端子上的ITO膜609以及FPC的導(dǎo)線端子615。
由屏蔽膜604、ITO膜606及夾在其間的電介質(zhì)605形成耦合電容器。ITO膜設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路602上。換句話說(shuō)，它設(shè)置在柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路602的一個(gè)n-溝道型薄膜晶體管616上。
ITO膜606在連接區(qū)608上與襯底601上的公共線607相連接。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在本實(shí)施例中，ITO膜606是直接與公共線607相連接的，但I(xiàn)TO膜606與公共線607也可進(jìn)行電氣連接。
FPC側(cè)ITO膜609形成于與其相接觸的FPC導(dǎo)線端子615上，且FPC導(dǎo)線端子615上的FPC側(cè)上ITO膜609通過(guò)墊片612和樹脂610與ITO膜606相連接。
樹脂610可以是光固樹脂，熱固樹脂或光固及熱固樹脂的混合物。當(dāng)利用光固樹脂和熱固樹脂的混合物時(shí)，是用光將其暫時(shí)粘結(jié)后再通過(guò)加熱及壓和使其連接在一起。墊片必須是導(dǎo)電材料，可用兩個(gè)或多個(gè)不同尺寸的墊片。在此情形下，較小的墊片可以是不導(dǎo)電的，因?yàn)樗芍挥米饕r墊，而較大的墊片則必須是導(dǎo)電的，因?yàn)橐闷溥M(jìn)行電氣連接?？梢杂门c前述任一實(shí)施例中所公開的方法相同的方法來(lái)制造有源矩陣電路和驅(qū)動(dòng)電路。在本實(shí)施例中，將參考圖31對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的除圖16到22中所示之外的電光裝置實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。
圖31A所示的是具有外殼2001，支座2002，顯示區(qū)2003及其他的顯示器。本發(fā)明可用于顯示區(qū)2003。
圖31B所示的是具有主體2201，信號(hào)線2202，頭固定帶2203，屏幕2204，光學(xué)系統(tǒng)2205，顯示區(qū)2206及其他的頭裝配顯示器的一部分(右側(cè))。本發(fā)明用于顯示部分2206。
圖31C是應(yīng)用其中記錄有程序的記錄媒介的唱機(jī)，包括主體2301，記錄媒介2302，控制開關(guān)2303，顯示區(qū)2304及其他。應(yīng)當(dāng)注意，通過(guò)利用DVD(數(shù)字通用盤)、CD等作為記錄媒介，此裝置可使用戶欣賞音樂(lè)和電影或者連接到因特網(wǎng)上。
如上所述，本發(fā)明適用范圍極寬，且本發(fā)明可用于各個(gè)領(lǐng)域的電子裝置。此外，利用由第一到第三及十一到十三實(shí)施例構(gòu)成的任一結(jié)構(gòu)都可得到本實(shí)施例的電子裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由源極線反相來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶且將屏蔽膜置入不與公共線相連的浮置狀態(tài)。因?yàn)槠帘文さ碾妷涸谌缟纤銎帘文げ慌c公共線相連接而暫時(shí)均化時(shí)保持恒定，所以可使形成的保持電容器的結(jié)構(gòu)為電介質(zhì)夾于屏蔽膜和象素電極之間。因此，在設(shè)置在屏蔽膜和公共線之間的層間絕緣膜上不必用掩膜通過(guò)光刻來(lái)形成接觸孔以使屏蔽膜與公共線相連接。因此，可減少有源矩陣液晶顯示器制造步驟的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量并能抑制其造價(jià)。除此之外，當(dāng)將屏蔽膜置入浮置狀態(tài)且在屏蔽膜和公共線之間形成大容量的耦合電容器時(shí)，屏蔽膜的電壓將更為穩(wěn)定，從而可獲得更好的對(duì)比度。
盡管已描述了各種優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種變形也都應(yīng)落入其后權(quán)利要求書所述的本發(fā)明概念的范圍之內(nèi)。
前述優(yōu)選實(shí)施例中使用的是硅膜，很容易理解可以用另外的半導(dǎo)體材料如硅-鍺化合物來(lái)代替硅。
而且，雖然優(yōu)選實(shí)施例中所公開的薄膜晶體管是所謂的多柵極晶體管，但很好理解也可用單柵極晶體管。而且在本發(fā)明中也可利用其他類型的薄膜晶體管如底柵極型薄膜晶體管。此外，本發(fā)明也可用于具有用于開關(guān)象素的非晶硅薄膜晶體管的有源矩陣顯示面板。
在上述實(shí)施例中，優(yōu)選地應(yīng)在形成象素電極的同時(shí)形成耦合電容器的ITO膜以便減少光刻步驟數(shù)目。而如果需要的話，可以用不同于象素電極的材料來(lái)形成耦合電容器的電極。而且，可以理解，可以用其他的透明導(dǎo)電材料如氧化銦鋅來(lái)代替ITO。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣型顯示器，包括一襯底；形成于該襯底上的多個(gè)象素薄膜晶體管；電氣連接到該多個(gè)象素薄膜晶體管上的多個(gè)象素電極；形成于所述襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；及置于象素電極和屏蔽膜之間的電介質(zhì)。
2.一種有源矩陣型顯示器，包括一襯底；形成于該襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；形成于該襯底上的多個(gè)象素薄膜晶體管；電氣連接到該多個(gè)象素薄膜晶體管上的多個(gè)象素電極；形成于所述襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；及置于象素電極和屏蔽膜之間的電介質(zhì)，其中其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
3.一種有源矩陣型液晶顯示器，包括一第一襯底；形成于該第一襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；形成于該第一襯底上的多個(gè)象素薄膜晶體管，每一象素薄膜晶體管都包括一具有源、漏極區(qū)以及溝道形成區(qū)的有源層，一與溝道形成區(qū)相鄰且其間設(shè)置有一柵絕緣膜的柵電極，其中柵電極連接到一相應(yīng)的柵極信號(hào)線上；電氣連接到該多個(gè)象素薄膜晶體管上的多個(gè)象素電極；形成于該第一襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；置于象素電極和屏蔽膜之間的電介質(zhì)，與所述第一襯底相對(duì)的第二襯底；夾在第一和第二襯底之間的液晶；其中其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
4.一種有源矩陣型液晶顯示器，包括一第一襯底；形成于該第一襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；形成于該第一襯底上的多個(gè)象素薄膜晶體管，每一象素薄膜晶體管都包括一有源層，該有源層具有一對(duì)第一雜質(zhì)區(qū)、位于此第一雜質(zhì)區(qū)之間的溝道形成區(qū)以及至少一個(gè)位于溝道形成區(qū)和第一雜質(zhì)區(qū)之間的第二雜質(zhì)區(qū)；一與溝道形成區(qū)相鄰且其間設(shè)置有一柵絕緣膜的柵電極，其中柵電極連接到相應(yīng)的柵極信號(hào)線上；電氣連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的多個(gè)象素電極；形成于第一襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；置于象素電極和屏蔽膜之間的電介質(zhì)，與所述第一襯底相對(duì)的第二襯底；夾在第一和第二襯底之間的液晶；其中所述的第二雜質(zhì)區(qū)與柵電極及其間的柵絕緣膜相疊加，且將其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的電介質(zhì)是通過(guò)對(duì)所述的屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化形成的陽(yáng)極氧化膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的屏蔽膜含有選自鋁(Al)、鈦(Ti)和鉭(Ta)中的一種金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的屏蔽膜的厚度為100到300nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的顯示器，其中所述的柵電極含有選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)中的一種金屬。
9.一種具有三個(gè)液晶面板的向后投影儀，其中每一面板都為根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的顯示器。
10.一種具有三個(gè)液晶面板的向前投影儀，其中每一面板都為根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的顯示器。
11.一種具有單個(gè)液晶面板的向后投影儀，其中液晶面板為根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的顯示器。
12.一種具有兩個(gè)顯示面板的護(hù)目鏡型顯示器，其中每一顯示面板都為根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求的顯示器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的顯示器，進(jìn)一步包括形成于屏蔽膜和一電極之間的耦合電容器，其中所述的電極與象素電極同時(shí)形成。
14.一種有源矩陣型顯示器，包括一襯底；形成于該襯底顯示區(qū)上的多個(gè)象素電極；用于使象素電極通斷的多個(gè)薄膜晶體管；形成于該襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；電氣連接到襯底固定電壓上的公共線；置于屏蔽膜和象素電極之間的第一電介質(zhì)；及置于屏蔽膜和公共線之間的第二電介質(zhì)；其中第二電介質(zhì)不與顯示區(qū)相疊。
15.一種有源矩陣型顯示器，包括一襯底；形成于該襯底顯示區(qū)上的多個(gè)象素電極；形成于該襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；用于使象素電極通斷的多個(gè)象素薄膜晶體管；形成于該襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；電氣連接到襯底固定電壓上的公共線；置于象素電極和屏蔽膜之間的第一電介質(zhì)；置于屏蔽膜和公共線之間的第二電介質(zhì)；其中將其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次；其中第二電介質(zhì)不與顯示區(qū)相疊。
16.一種有源矩陣型顯示器，包括一第一襯底；形成于該第一襯底顯示區(qū)上的多個(gè)象素電極；形成于該第一襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；用于使象素電極通斷的多個(gè)象素薄膜晶體管，每一象素薄膜晶體管都包括一具有源、漏極區(qū)以及溝道區(qū)的有源層，一與溝道區(qū)相鄰且其間設(shè)置有一柵絕緣膜的柵電極，其中柵電極連接到一相應(yīng)的柵極信號(hào)線上；形成于該第一襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；電氣連接到第一襯底固定電壓上的公共線；置于象素電極和屏蔽膜之間的第一電介質(zhì)；置于屏蔽膜和公共線之間的第二電介質(zhì)；與所述第一襯底相對(duì)的第二襯底；和置于第一和第二襯底之間的液晶；其中將其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次；其中第二電介質(zhì)不與顯示區(qū)相疊。
17.一種有源矩陣型顯示器，包括一第一襯底；形成于該第一襯底顯示區(qū)上的多個(gè)象素電極；形成于該第一襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線；用于使象素電極通斷的多個(gè)象素薄膜晶體管，每一象素薄膜晶體管都包括一有源層，該有源層具有第一雜質(zhì)區(qū)、位于第一雜質(zhì)區(qū)之間的溝道區(qū)以及至少一個(gè)位于溝道區(qū)和第一雜質(zhì)區(qū)之間的第二雜質(zhì)區(qū)；一與溝道區(qū)相鄰且其間設(shè)置有一柵絕緣膜的柵電極，其中柵電極電氣連接到相應(yīng)的柵極信號(hào)線上；其中第二雜質(zhì)區(qū)與柵電極及置于其間的柵絕緣膜相疊加；形成于該第一襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；電氣連接到第一襯底固定電壓上的公共線；置于象素電極和屏蔽膜之間的第一電介質(zhì)；置于屏蔽膜和公共線之間的第二電介質(zhì)；與所述第一襯底相對(duì)的第二襯底；和置于第一和第二襯底之間的液晶；其中將其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)施加到源極信號(hào)線上，且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次；其中第二電介質(zhì)不與顯示區(qū)相疊。
18.一種有源矩陣型顯示器，包括一第一襯底；形成于該襯底顯示區(qū)上的多個(gè)象素電極；用于使象素電極通斷的多個(gè)薄膜晶體管；形成于該第一襯底上的屏蔽膜，其中該屏蔽膜是浮置的；連接到第一襯底固定電壓上的公共線；形成于第一襯底上的源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，其中該源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路包括一取樣電路；置于象素電極和屏蔽膜之間的第一電介質(zhì)；置于屏蔽膜和電氣連接到公共線上的導(dǎo)電層之間的第二電介質(zhì)；和設(shè)置有相對(duì)屏蔽膜的第二襯底；其中第二電介質(zhì)不與顯示區(qū)相疊，相對(duì)屏蔽膜與取樣電路及部分屏蔽膜相疊。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的第一電介質(zhì)是通過(guò)對(duì)所述的第一屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化形成的陽(yáng)極氧化膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的第二電介質(zhì)是通過(guò)對(duì)所述的第二屏蔽膜進(jìn)行陽(yáng)極氧化形成的陽(yáng)極氧化膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的屏蔽膜含有選自鋁(Al)、鈦(Ti)和鉭(Ta)中的一種金屬。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的屏蔽膜的厚度為100到300nm。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的顯示器，其中所述的柵電極含有選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)和鉬(Mo)中的一種金屬。
24.一種具有三個(gè)液晶面板的向后投影儀，其中每一面板都為根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求的顯示器。
25.一種具有三個(gè)液晶面板的向前投影儀，其中每一面板都為根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求的顯示器。
26.一種具有單個(gè)液晶面板的向后投影儀，其中液晶面板為根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求的顯示器。
27.一種具有兩個(gè)顯示面板的護(hù)目鏡型顯示器，其中每一顯示面板都為根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求的顯示器。
全文摘要
一種有源矩陣型顯示器,包括:一襯底;形成于襯底上的多條源極信號(hào)線和多條柵極信號(hào)線;形成于襯底上的多個(gè)象素薄膜晶體管;電連接到多個(gè)象素薄膜晶體管上的多個(gè)象素電極;形成于襯底上的屏蔽膜(黑底),該屏蔽膜是浮置的;及置于象素電極和屏蔽膜之間的電介質(zhì),其中將其極性在每條源極信號(hào)線中都進(jìn)行反相的信號(hào)加到源極信號(hào)線上,且施加到相應(yīng)源極信號(hào)線上的信號(hào)極性每一幀周期反相一次。最好在屏蔽膜和公共電極之間形成一耦合電容器。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK1270383SQ0010703
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期2000年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月5日
發(fā)明者山崎舜平, 小山潤(rùn), 村上智史, 田中幸夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所