DE102005026320A1

DE102005026320A1 - Dünnfilm-Transistorschaltung, Verfahren zur Entwicklung von Dünnfilmtransistoren, Entwicklungsprogramm für Dünnfilm- Transistorschaltungen, Aufzeichnungsmedium für das Entwicklungsprogramm, Datenbank für die Entwicklungsbibliothek und Bildschirmgerät

Info

Publication number: DE102005026320A1
Application number: DE102005026320A
Authority: DE
Inventors: Genshiro Yokohama Kawachi
Original assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Current assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-01-12
Also published as: US20090044161A1; KR20060048194A; US8255842B2; US20050278673A1; US7464364B2; JP2006024893A; TW200603070A; JP4834853B2

Abstract

Eine Dünnfilm-Transistorschaltung umfasst eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial, welche zweidimensional in Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern unterteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn (SX) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt, sowie Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich besitzt, der an der Mittelposition einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern angeordnet ist, und Verdrahtungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dünnfilm-Transistorschaltung, bei welcher ein Dünnfilm aus kristallisiertem Halbleitermaterial mit vergleichsweise großen Kristallkörnern zum Einsatz kommt, sowie auf ein Entwicklungsverfahren für die Dünnfilm-Transistorschaltung, ein Entwicklungsprogramm für die Dünnfilm-Transistorschaltung, ein Aufzeichnungsmedium für das Entwicklungsprogramm, auf eine Datenbank für eine Entwicklungsbibliothek und auf ein Bildschirmgerät.
Wegen ihrer Merkmale hinsichtlich dünner Ausführung, ihres geringen Gewichts und ihrer niedrigen Energieabstrahlung wurden Anzeigegeräte mit Flachbildschirm auf verschiedenen Gebieten verwendet. Vor allem haben Flachbildschirmgeräte mit aktiver Matrix, also in Dünnfilmtransistortechnik, weite Verbreitung bei bürotechnischen Geräten gefunden, bei denen eine hohe Auflösung und eine hohe Bildqualität gefordert sind. Bildschirmgeräte dieser Art weisen eine Reihe von Dünnfilmtransistoren (TFTs) auf, von denen jeder einem jeweiligen Bildpunkt benachbart vorgesehen ist und wobei die Bildpunkte in Form einer Matrix angeordnet sind, und mit dieser als Bildpunkt- bzw. Pixel-Schaltelement verbunden ist. Im Verlauf der neueren Entwicklung der multimedialen Kommunikationstechnik hat ein funktionsintensives Flachbildschirmgerät Aufmerksamkeit als Anzeigegerät für den PC-Einsatz in der nächsten Generation erregt. Dieses Flachbildschirmgerät besitzt einen Aufbau – der als Einschubsystem bezeichnet wird – bei welcher verschiedene Peripherieschaltungen, einschließlich einer Treibersteuerschaltung, einer Speicherschaltung, einer D/A-Wandlerschaltung und einer Schaltung für die Bildverarbeitung, welche der Bildschirmdarstellung zugeordnet sind, zusammen mit dem Bildpunkt-Matrixfeld integriert sind.
Zur Realisierung des funktionsintensiven Bildschirmgeräts ist es erforderlich, periphere Schaltungsbausteine wie zum Beispiel logische Schaltungen, Speicherbausteine, analoge Verstärker, etc. unter Verwendung eines dünnen Films aus Halbleitermaterial mit hoher Trägermobilität mittels Dünnfilmtransistoren aufzubauen, wobei diese Filmschicht auf einem isolierenden Substrat ausgebildet ist, das aus Glas oder dergleichen hergestellt ist. Bisher wurden verschiedene Techniken zur Ausbildung einer solchen dünnen Filmschicht bei niedrigen Temperaturen angeregt.

Bei einem Verfahren zur Umkristallisierung, bei dem Laserlicht zum Einsatz kommt, ist es möglich, eine Filmschicht aus Silizium mit Kristallkörnern zu erhalten, die zum Beispiel eine rechteckige Form besitzen und einen kristallisierten dünnen Film aus Halbleitermaterial bilden (vgl. beispielsweise die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 2002-237455 und 2003-22969).

Transistoren werden in den Kristallkörnern einer dünnen Filmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial einzeln angeordnet, den man mit Hilfe des Verfahrens zur Umkristallisierung unter Verwendung von Laserlicht erhält (vgl. beispielsweise die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 2003-86604, 2003-31497, 2003-124230, 2003-318127, 2003-197521, 2003-197527).

In den vorstehend genannten Vorveröffentlichungen werden zwar Techniken offenbart, mit denen man Kristallkörner von ausreichender Größe erhält, um die Kanalbereiche von Dünnfilmtransistoren aufzunehmen, doch werden darin keine Techniken offenbart, wie man eine Dünnfilm-Transistorschaltung wie zum Beispiel eine periphere Schaltung auf einer Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial mit derartigen Kristallkörnern in angemessener Form wirksam auslegt.

Bei der Herstellung einer Dünnfilm-Transistorschaltung ist es erforderlich, verschiedene Photomasken zur Musterbildung für eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial und Verdrahtungsschichten herzustellen. Die vor stehend aufgeführten herkömmlichen Techniken reichen zur Herstellung praktischer Photomasken nicht aus.

Bei der Herstellung von Photomasken ist es nötig, die Anordnungen von Dünnfilmtransistoren und Verdrahtungen festzulegen, die für eine Dünnfilm-Transistorschaltung benötigt werden, und diese Anordnungen in verschiedenen Photomasken wiederzuspiegeln. Bei einer Dünnfilm-Transistorschaltung in großem Maßstab würde jedoch bei der künstlichen Entwicklung aller Dünnfilmtransistoren und Verdrahtungen unweigerlich die Entwicklungszeit verlängert und die Häufigkeit erhöht werden, mit der Verdrahtungsfehler auftreten, was zu einer sich immer stärker beschleunigenden Erhöhung der Entwicklungskosten führt.

Herkömmlicherweise steht ein Hilfsmittel zur Entwicklung zur Verfügung, das in Form eines Rechners ausgeführt ist, der eine Dünnfilm-Transistorschaltung simuliert. Durch die Verwendung eines solchen Entwicklungs-Hilfsmittels wird es möglich, die Auslegung von Dünnfilmtransistoren und Verdrahtungen zu automatisieren. Dieses Auslegungsergebnis macht es möglich, dass die Kanalregionen der Dünnfilmtransistoren in Abschnitten geringer Kristallinität in einer Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial anzuordnen. Deshalb ist es schwierig, die automatisierte Auslegung bei Photomasken für eine Dünnfilm-Transistorschaltung einzusetzen, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird.

In den vorgenannten Vorveröffentlichungen Nr. 2003-31497 bzw. 2003-318127 werden Verfahren offenbart, bei denen durch Heranziehung eines Verfahrens zur Kristallisierung mit Phasenverschiebung auf der Grundlage eines Lasers großflächige Kristallkörper gebildet werden. Wenn mit diesem Verfahren bei der Bildung einer tatsächlichen Dünnfilm-Transistorschaltung gearbeitet wird, um kristallisierte Flächen zu bilden, die in ihrer Anordnung Dünnfilmtransistoren entsprechen, welche die Transistorschaltung darstellen, ist es erforderlich, das Muster einer Phasenverschiebungsmaske für die Phasenmodulierung von Laserlicht speziell zu entwickeln. Der offenbarte Inhalt der vorgenannten bekannten Veröffentlichungen reicht nicht aus, um eine praktische Phasenverschiebungsmaske effizient herzustellen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entwicklungsverfahren für eine Dünnfilm-Transistorschaltung, ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung, ein Aufzeichnungsmedium zum Abspeichern eines Entwicklungsprogramms, eine Datenbank für die Entwicklungsbibliothek, eine Dünnfilm-Transistorschaltung und ein Bildschirmgerät zu schaffen, wobei es mit jedem dieser einzelnen Elemente möglich ist, die Herstellung von Photomasken für eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial geeignet und wirksam zu gestalten.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Entwicklungsverfahren für eine Dünnfilm-Transistorschaltung vorgesehen, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Definieren eines Matrixmusters für die Kristallisierung in einem Rechner, welches die Anordnung von Flächen darstellt, die Kristallkörner definieren, welche zur zweidimensionalen Unterteilung der kristallisierten Halbleiter-Dünnfilmschicht angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn aufnehmen, das eine vorgegebene Größe übersteigt; und Veranlassen des Rechners dazu, anhand des Matrixmusters für die Kristallisierung ein Bauteilmuster aus Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einem entsprechenden Bereich der Flächen zum Definieren der Kristallkörner festgelegt ist, sowie ein Verdrahtungsmuster der Leitungen zu schaffen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung vorgesehen, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird, bei welchem ein Rechner dazu veranlasst wird, die folgenden Prozesse auszuführen: Definieren eines Matrixmusters für die Kristallisierung, welches die Anordnung von Flächen darstellt, die Kristallkörner definieren, welche zur zweidimensionalen Unterteilung der kristallisierten Halbleiter-Dünnfilmschicht angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn aufnehmen, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und Entwickeln eines Bauteilmusters aus Dünnfilmtransistoren anhand des Matrixmusters für die Kristallisierung, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einem entsprechenden Bereich der Flächen zum Definieren der Kristallkörner festgelegt ist, sowie eines Verdrahtungsmusters der Leitungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Aufzeichnungsmedium zum Abspeichern eines Entwicklungsprogramms vorgesehen, auf dem ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung aufgezeichnet ist, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird, bei welchem ein Rechner dazu veranlasst wird, die folgenden Prozesse auszuführen: Definieren eines Matrixmusters für die Kristallisierung, welches die Anordnung von Flächen darstellt, die Kristallkörner definieren, welche zur zweidimensionalen Unterteilung der kristallisierten Halbleiter-Dünnfilmschicht angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn aufnehmen, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und Entwickeln eines Bauteilmusters aus Dünnfilmtransistoren anhand des Matrixmusters für die Kristallisierung, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer festgelegten Position innerhalb eines entsprechenden Bereichs der Flächen zum Definieren der Kristallkörner angeordnet ist, sowie eines Verdrahtungsmusters der Leitungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung vorgesehen, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird, bei welchem ein Rechner dazu veranlasst wird, die folgenden Prozesse auszuführen: Definieren eines Matrixmusters für die Kristallisierung, welches die Anordnung von Flächen darstellt, die Kristallkörner definieren, welche zur zweidimensionalen Unterteilung der kristallisierten Halbleiter-Dünnfilmschicht angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn aufnehmen, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei ein Bauteilmuster aus Dünnfilmtransistoren anhand des Matrixmusters für die Kristallisierung entwickelt wird, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einem entsprechenden Bereich der Flächen zum Definieren der Kristallkörner festgelegt ist, sowie eines Verdrahtungsmusters der Leitungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden; und Festlegen eines Phasenverschiebungsmusters zum Definieren der Flächen, welche die Kristallkörner definieren und an das Bauteilmuster der Dünnfilmtransistoren angepasst und auf einer Halbleiter-Dünnfilmschicht mittels eines Verfahrens zur Kristallisierung auf der Grundlage eines Lasers ausgebildet ist.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Datenbank für die Entwicklungsbibliothek für eine Dünnfilm-Transistorschaltung vorgesehen, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird, welche mindestens eine von mehreren standardisierten Zellen enthält, welche verschiedene Schaltungen mit logischen Gattern darstellen, sowie Makrozellen, von denen jede eine Kombination aus einigen der Logikschaltungen repräsentiert, bei welcher jede Logikschaltung zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren enthält, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einer der Flächen zum Definieren der Kristallkörner festgelegt ist, und ferner Verdrahtungen, welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Entsprechend einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilm-Transistorschaltung vorgesehen, welche folgendes aufweist: eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial, welche zweidimensional in Flächen zum Definieren von Kristallkörnern unerteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einer entsprechenden Fläche der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, und Verdrahtungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bildschirmgerät vorgesehen, welches folgendes aufweist: eine Schaltung mit aktiver Matrix mit Bildpunkten, die in Matrixform angeordnet sind; eine Treibersteuerschaltung, die mit der Schaltung mit aktiver Matrix verbunden ist; und ein Dünnfilm-Halbleitersubstrat, welches die Schaltung mit aktiver Matrix und die Treibersteuerschaltung trägt, bei welchem die Treibersteuerschaltung eine Dünnfilm-Transistorschaltung umfasst, welche eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial aufweist, die zweidimensional in Flächen zum Definieren von Kristallkörnern unerteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position angeordnet ist, die in einer entsprechenden Fläche der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist; und Verdrahtungen, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden.

Bei dem Entwicklungsverfahren, dem Entwicklungsprogramm, dem Aufzeichnungsmedium für das Entwicklungsprogramm, der Datenbank für die Entwicklungsbibliothek, der Dünnfilm-Transistorschaltung und dem Bildschirmgerät ist eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial in Flächen zum Definieren von Kristallkörnern unerteilt, von denen jede ein Kristallkorn aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei der Kanalbereich jedes Dünnfilmtransistors an einer Position angeordnet ist, die in einer entsprechenden Fläche der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist. Damit lässt sich durch die Auslegung der Dünnfilmtransistoren und der Verdrahtungen in Einheiten von Flächen zum Definieren von Kristallkörnern die Positionsbeziehung zwischen den Kanalbereichen und den Kristallkörnern optimieren. Außerdem gestattet eine Auslegungsbedingung der Flächeneinheiten zum Definieren von Kristallkörnern eine Automatisierung der Auslegung mit Hilfe eines Rechners als Entwicklungswerkzeug. Somit wird es möglich, Photomasken herzustellen, die für die Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial geeignet. und wirksam ist, wodurch die Entwicklungskosten gesenkt werden können.

Darüber hinaus lässt sich durch die automatische Festlegung des Musters für die Phasenverschiebungsmaske entsprechend dem Muster der Kristallisierungsanordnung die für die Entwicklung der Phasenverschiebungsmaske benötigte Zeit erheblich verringern.

Weitere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung genannt und ergeben sich zum Teil von selbst aus der Beschreibung bzw. können bei der praktischen Umsetzung der Erfindung erfasst werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung lassen sich mit Hilfe der nachstehend besonders hervorgehobenen Instrumentalisierungen und Kombinationen realisieren und erzielen.

In den beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und einen Teil derselben darstellen, ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar gestellt; außerdem dienen diese Zeichnungen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung des Ausführungsbeispiels zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.
1 zeigt im Schnitt den Aufbau eines bei der Herstellung einer Dünnfilm-Transistorschaltung gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendeten Dünnfilm-Substrats aus Halbleitermaterial;
2 stellt den planaren Aufbau des in 1 dargestellten Dünnfilm-Halbleitersubstrats dar;
3 zeigt eine Abbildung einer der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern gemäß 2 unter dem Elektronenmikroskop;
4 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Rechners, welcher eine Dünnfilm-Transistorschaltung als Entwicklungswerkzeug für das in 1 dargestellte Dünnfilm-Halbleitersubstrat simuliert;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Ablaufs eines Entwicklungsprozesses zum Entwickeln einer Dünnfilm-Transistorschaltung, wie er von dem in 4 dargestellten Rechner tatsächlich ausgeführt wird;
6 zeigt eine Wechselrichterschaltung, die bei dem in 5 dargestellten Entwicklungsprozess Verwendung findet;
7 stellt ein Ersatzschaltbild der in 6 dargestellten Wechselrichterschaltung dar;
8 zeigt eine Standardzelle für die in 7 gezeigte Wechselrichterschaltung;
9 ist die Ansicht einer UND-Schaltung, die bei dem in 5 gezeigten Entwicklungsprozess Verwendung findet;
10 ist ein Ersatzschaltbild der in 9 gezeigten UND-Schaltung;
11 zeigt eine Standardzelle für die in 10 dargestellte UND-Schaltung;
12 ist das Ersatzschaltbild einer Exklusiv-ODER-Schaltung, die bei dem in 5 dargestellten Entwicklungsprozess Verwendung findet;
13 zeigt eine Standardzelle für die Exklusiv-ODER-Schaltung gemäß 12;
14 stellt ein Halbaddierwerk dar, welches die Wechselrichterschaltung, die UND-Schaltung und die Exklusiv-ODER-Schaltung umfasst, deren Ersatzschaltbilder in den 7, 10 und 12 gezeigt werden;
15 zeigt eine Makrozelle für das Halbaddierwerk, die eine Kombination aus den Standardzellen gemäß 8, 11 und 13 darstellt;
16 ist eine Schnittansicht des Halbaddierwerks, wobei der Schnitt entlang der Linie I-I' in 15 gelegt ist;
17 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Phasenschiebers, der bei einem Laser-Wärmebehandlungsverfahxen zur Bildung der in 1 dargestellten Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird;
18 zeigt die Intensitätsverteilung des Laserlichts, mit dem eine Halbleiter-Dünnfilmschicht über den in 17 dargestellten Phasenschieber beaufschlagt wird;
19 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines anderen Phasenschiebers, der bei dem Laser-Wärmebehandlungsverfahren zur Bildung der in 1 dargestellten Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial verwendet wird;
20 zeigt die Phasenunterschiede zwischen Flächen, die in 19 dargestellt sind;
21 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Flüssigkristall-Bildschirmgeräts mit aktiver Matrix, in welches die nach dem Entwicklungsverfahren gemäß 5 entwickelten Dünnfilm-Transistorschaltungen einbezogen sind; und
22 ist ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Ablaufs bei einer modifizierten Ausführung des in 5 dargestellten Entwicklungsverfahrens.
Nachstehend wird eine Dünnfilm-Transistorschaltung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen Aufbau eines Dünnfilm-Halbleitersubstrats 1 im Schnitt, welches bei der Herstellung der Dünnfilm-Transistorschaltung verwendet wird, während 2 einen planaren Aufbau des Dünnfilm-Halbleitersubstrats 1 darstellt. Das Dünnfilm-Halbleitersubstrat 1 ist aus einem durchsichtigen dielektrischen Substrat 2, zum Beispiel aus alkalifreiem Glas, aus einem auf dem durchsichtigen dielektrischen Substrat 2 ausgebildeten SiNx-Film 3, einem auf dem SiNx-Film ausgebildeten SiO₂-Film 4 und einer Dünnfilmschicht 5 aus kristalli siertem Halbleitermaterial aufgebaut ist. Die Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial erhält man beispielsweise dadurch, dass eine Filmschicht aus amorphem Silizium kristallisiert wird; diese enthält Kristallkörner XS, die in regelmäßigen Abständen in Form einer Matrix angeordnet sind, sowie amorphes Silizium bzw. polykristallines Silizium mit feiner Körnung, welches die Kristallkörner SX umgibt. Mit anderen Worten ist die Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial zweidimensional in Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern unterteilt, von denen jede ein jeweiliges Korn der Kristallkörner SX aufnimmt, die eine vorgegebene Größe übersteigen. Jedes der Kristallkörner SX ist monokristallines Silizium von nahezu rechteckiger Form mit der Größe von etwa 4 mal 4 μm. Jede der Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern ist etwas größer als die Kristallkörner SX; ihre Abmessungen betragen etwa 5 mal 5 μm.
3 stellt das Bild einer der in 2 dargestellten Flächen 10 zum Definieren der Kristallkörner unter dem Elektronenmikroskop dar. In jeder Fläche zum Definieren der Kristallkörner ist in einem Abschnitt von etwa 0,5 μm Breite vom Umfang her eine Korngrenze GB vorhanden. Dieser Bereich bildet einen elektrisch aktiven Störungsbereich, der als Zentrum für die Erzeugung/Neukombination von Trägern fungiert; deshalb ist es wünschenswert, den Abschnitt vom Kanalbereich eines Dünnfilmtransistors auszuschließen. Die vorgegebene Größe ist auf die Größe des Kanalbereichs jedes Dünnfilmtransistors bezogen.
Die vorgenannte Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial ist nur in den Bereichen monokristallin, welche den Kristallkörnern SX entsprechen, die sich innerhalb der Störungsbereiche befinden, und unterscheidet sich somit sehr deutlich von einem normalen monokristallinen Halbleitersubstrat, das durch und durch monokristallin ist. Bei der Herstellung der Dünnfilm-Transistorschaltung unter Verwendung einer solchen Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial ist es günstig, wenn die spezielle Kristallstruktur der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial sich in der Auslegung des Dünnfilmtransistors widerspiegelt, um hohe Leistung und gleichmäßige Verhaltensmerkmale zu erzielen.
4 stellt in schematischer Form den Aufbau eines Rechners dar, welcher als Entwicklungswerkzeug bzw. -hilfsmittel eine Dünnfilm-Transistorschaltung si muliert. Dieser Rechner weist eine Zentraleinheit 11 auf, welche den gesamten Betrieb steuert, sowie einen ROM-Speicher 12, in welchem verschiedene unveränderliche Daten abgespeichert sind, einen RAM-Speicher 13, in welchem Daten, die in den Rechner 11 eingegeben und von diesem ausgegeben werden, vorübergehend abgespeichert werden, ein Bildschirmgerät 14, welches verschiedene Abbildungen unter Ansteuerung durch die Zentraleinheit 11 darstellt, eine Tastatur 15, über welche verschiedene Daten in die Zentraleinheit 11 eingegeben werden, ein Hilfseingabegerät 16 wie zum Beispiel eine Zeigervorrichtung, mit welcher eine Koordinatenposition in einer auf dem Bildschirmgerät dargestellten Abbildung spezifiziert wird, eine Peripherieschnittstelle 17, welche Daten von externen Peripheriegeräten empfängt und an diese übermittelt, sowie ein Festplattenlaufwerk 18, auf dem ein von der Zentraleinheit 11 abzuarbeitendes Entwicklungsprogramm abgespeichert wird, und ferner eine Bibliotheks-Datenbank, und dergleichen.
Der Rechner führt einen Prozess zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung dadurch aus, dass er das auf dem Festplattenlaufwerk 18 abgespeicherte Entwicklungsprogramm abarbeitet. Bei diesem Entwicklungsprozess definiert die Zentraleinheit 11 ein Muster 10A der Kristallisierungsanordnung, welches die Anordnung der Flächen 10 zum Definieren der Kristallkörner repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung einer Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und jeweils eines der Kristallkörper SX aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt. Anhand des Musters 10A der Kristallisierungsanordnung erstellt die Zentraleinheit 11 ein Bauteilmuster aus Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position liegt, die in einer entsprechenden Fläche der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie ein Verdrahtungsmuster, dessen Leitungen die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden. Das Muster 10A der Kristallisierungsanordnung ist in der Weise ausgelegt, dass die Flächen 10, welche die Kristallkörner definieren, in Form einer Matrix angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn von nahezu rechteckiger Form aufnehmen.
Auf dem Festplattenlaufwerk 18 ist eine Bibliotheks-Datenbank abgespeichert, welche darin registrierte Standardzellen und Makrozellen enthält. Die Standardzellen repräsentieren verschiedene Logikschaltungen. Jede Logikschaltung ent hält zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren, von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position liegt, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen, welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden. Die Makrozellen stellen Kombinationen der verschiedenen Logikschaltungen dar. Bei der Erstellung des Bauelementemusters und des Verdrahtungsmusters nimmt die Zentraleinheit 11 auf die Bibliotheks-Datenbank anhand externer Informationen von Eingangsschaltungen Bezug. Die Bibliotheks-Datenbank kann nur die Standardzellen enthalten; es ist jedoch wirksamer, wenn sie außerdem noch die Makrozellen enthält.
Es ist wünschenswert, dass bei dem Bauelementemuster die Kanallänge und die Kanalbreite jedes der Dünnfilmtransistoren auf Werte eingestellt werden, die geringer sind als die Länge einer Seite der Fläche 10 zum Definieren von Kristallkörnern. Dadurch wird es möglich, dass der gesamte Kanalbereich jedes dieser Dünnfilmtransistoren innerhalb eines Kristallkorns SX aufgenommen wird.
Die Dünnfilmtransistoren sind in dem Bauelementemuster in Abständen von ganzzahligen Mehrfachen der Länge einer Seite der Fläche zum Definieren von Kristallkörnern angeordnet. Dies bedeutet, dass diese Transistoren in Einheiten von Flächen zum Definieren von Kristallkörnern angeordnet werden.
Nimmt man an, dass die Länge einer Seite der Fläche zum Definieren eines Kristallkorns LC sei, dass die Abmessung der größeren Abmessung von Kanallänge und Kanalbreite jedes Transistors LG sei und die Ausrichtungstoleranz zwischen dem Muster 10A der Kristallisierungsanordnung und dem Bauelementemuster LA betrage, so ist es wichtig, dass eine Beziehung erfüllt wird wie zum Beispiel LC ≥ (LG + 2 × LA).
5 stellt den Ablauf eines Prozesses zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung dar, wie er von dem in 4 dargestellten Rechner tatsächlich ausgeführt wird.
Wenn vor der Schaltungsentwicklung Verarbeitungsregeln, die bei dem Verfahren zur Herstellung einer Dünnfilm-Transistorschaltung gelten, die Anzahl der Verdrahtungslagen und ein Muster eines bei der Kristallisierung verwendeten Phasenschiebers als Spezifikationen für das Muster 10A der Kristallisationsanordnung erarbeitet werden, werden die technologischen Vorgaben für den Prozess auf der Grundlage der Spezifikationen des Musters 10A der Kristallisationsanordnung ermittelt. Anschließend werden eine Bibliothek der Standardzellen, in denen die Musterauslegungen, die Gatterlaufzeiten, die Ansteuerfähigkeiten und ähnliche Merkmale für die verschiedenen Logikschaltungen enthalten sind, entsprechend den technologischen Vorgaben auf dem Festplattenlaufwerk 18 in Form einer Bibliotheks-Datenbank aufgezeichnet. Die Bibliothek der Standardzellen hängt von der Musteranordnung der Flächen zum Definieren von Kristallkörnern ab. Somit wird die Zellenstruktur durch Einführung von Skalierparametern zur automatischen Anpassung der Auslegungspositionen der Dünnfilmtransistoren entsprechend der Musteranordnung skalierbar. Dementsprechend ist für eine Veränderung der Abmessungen der Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern eine erneute Konfigurierung der Standardzellen-Bibliothek nicht erforderlich.
Bei der tatsächlichen Schaltungsentwicklung wird im Schritt ST1 die Funktion einer zu realisierenden Dünnfilm-Transistorschaltung in der Hardware-Beschreibungssprache HDL oder in der C-Sprache beschrieben, die vom Abstrahierungsniveau her über HDL liegt. Im Schritt T2 wird die Zusammensetzung der Logikschaltung anhand des Inhalts der Beschreibung vorgenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird auf die vorgenannte Standardzellen-Bibliothek Bezug genommen. Die Funktion der Dünnfilm-Transistorschaltung wird unter Ausführung einer Prüfsimulation im Schritt ST3 überprüft. Wenn die Ergebnisse der Simulation zufrieden stellend sind, werden die Ergebnisse der Zusammensetzung der Logikschaltung im Schritt ST4 bestätigt und dann wird im Schritt ST5 eine Netzwerkliste erstellt. Danach wird anhand der Netzwerkliste und den Informationen in der Zellen-Bibliothek im Schritt ST6 die Zellenanordnung der Logikschaltungen ermittelt und werden anschließend im Schritt ST7 die Verdrahtungen zwischen den Zellen bestimmt. Die Anordnung der Zellen wird im Schritt ST8 nochmals überprüft. Wenn die gewünschten Vorgaben erfüllt sind, wird die Dünnfilm-Transistorschaltung bestätigt. Im Schritt ST9 werden die Auslegungsdaten der Dünnfilm-Transistorschaltung, die virtuell auf die vorstehend beschriebene Weise erhalten wurden, auf dem Festplattenlaufwerk 18 abgespeichert. Außerdem werden die Auslegungsdaten in Photomaskendaten für die Dünnfilm-Transistorschaltung umgewandelt und an einen externen TFT-Maskendaten-Speicher ausgegeben.
Der vorstehend dargestellte Entwicklungsprozess hat zwar in mancherlei Hinsicht mit den Entwicklungsprozessen für kommerziell verfügbare automatisierte Halbleiter-Entwicklungswerkzeuge einiges gemeinsam, doch definiert und speichert er nicht nur Standardzellen, welche eine Allzweck-Bibliothek bilden, sondern auch eine Standardzelle für das Muster 10A der Kristallisationsanordnung, welches die Anordnung der Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern darstellt, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und jeweils ein entsprechendes Kristallkorn SX aufnehmen, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt. Durch Ausbildung der Standardzelle bei einem solchen Muster 10A der Kristallisationsanordnung als Auslegungsbedingung wird es möglich, die Dünnfilmtransistoren und zugehörigen Verdrahtungslagen automatisch auszulegen.
Bei dem Prozess der Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung wird ein Schaltungssymbol verwendet, das in 6 dargestellt ist und einen Wechselrichter in CMOS-Technik bezeichnet, der einen Teil einer Dünnfilm-Transistorschaltung bildet. Der CMOS-Wechselrichter ist, wie in 7 dargestellt, aus einem MOS-Transistor P mit P-Kanal und einem MOS-Transistor N mit N-Kanal aufgebaut, wobei es sich bei den um Dünnfilm-Transistoren handelt, die unter Verwendung unterschiedlicher Kristallkörner SX gebildet wurden. Jedes Kristallkorn SX besitzt eine quadratische Form und misst 4 μm auf einer Seite. Die Konfigurierung des CMOS-Wechselrichters wird als Standardzelle aufgezeichnet, die in 8 dargestellt ist. Bei dieser Standardzelle belegt der CMOS-Wechselrichter 7 × 4 Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern, die in den Richtungen Y und X angeordnet sind. Die MOS-Transistoren P und N werden unter Verwendung von zwei Halbleiterinseln SI gebildet, die man durch Musterbildung der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial erhält und von denen jede Source- und Drain-Zonen aufweist, die innerhalb einer entsprechenden Halbleiterinsel SI in X-Richtung angeordnet sind, ferner einen Kanalbereich CH, der innerhalb der entsprechenden Halbleiterinsel SI dazwischen platziert ist, und einen Steuerelektrodenanschluss GM, der über dem Kanalbereich CH angeordnet ist. Der Steuerelektrodenanschluss erstreckt sich in Y-Richtung. Die Länge der Kanalzone CH ist auf 1 μm für jeden der P- und N-Kanal-Transistoren P und N eingestellt. Die Breite der Kanalzone ist auf 2 μm für den P-Kanal-Transistor und auf 1 μm für den N-Kanal-Transistor eingestellt. Der Kanalbereich CH jedes dieser Transistoren wird mit dem Mittelabschnitt einer der Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern als Zielvorgabe (festgelegte Position) platziert. Damit sind die Kanalbereiche CH der Transistoren entweder in X-Richtung oder Y-Richtung in Einheiten von 5 μm angeordnet, der Teilung der Anordnung der Flächen 10 zum Definieren der Kristallkörner.
In 8 bezeichnet VSS eine Erdungsleitung, die Teil einer Verdrahtungslage aus Al (Aluminium) in erster Höhenlage ist, während mit VDD eine Energieversorgungsleitung bezeichnet, die einen weiteren Teil der Verdrahtungslage aus Al auf zweiter Höhenlage ist; mit CONT1 sind Durchführungen zum Anschluss der Al-Verdrahtungslage auf der ersten Höhenlage an die Halbleiterinsel SI und den Steuerelektrodenanschluss GM bezeichnet und CONT2 Durchführungen für den Anschluss der Al-Verdrahtungslage auf erster Höhenlage an eine Al-Verdrahtungslage auf einer zweiten Höhenlage zur Verdrahtung zwischen den Zellen bezeichnet. Die Kontaktlöcher sind auf den Source- und Drain-Zonen ausgebildet, deren Konzentration an Fremdatomen höher eingestellt ist als die Konzentration im Kanalbereich CH in den Halbleiterinseln SI. Jede der Source- und Drain-Zonen ist quer zur Korngrenze GB angeordnet. Solange die Source- und Drain-Zonen einen gewünschten niedrigen Widerstand aufweisen, verursacht die Präsenz der Korngrenze GB kein Problem beim Transistorbetrieb.
Beim Prozess zur Entwicklung wird die Verdrahtung zwischen Standardzellen dadurch festgelegt, dass die Anordnung eines Signaleingangsteils VIN und eines Signalausgangsteils VOUT, die in 8 dargestellt sind, erkannt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Ausrichtungstoleranz LA zwischen dem Muster 10A der Kristallisierungsanordnung und dem Bauelementmuster 0,5 μm, ist die Länge LC auf einer Seite jeder Fläche 10 zum Definieren der Kristallkörner 5 μm und beträgt die Abmessung LG des größeren Werts der Kanallänge oder der Kanalbreite des Transistors 2 μm; damit gilt LC = 5 und (LG + 2 × LA) = 2 + 2 × 0,5 = 3, wodurch die vorstehend angegebene Beziehung LC > (LG + 2 × LA) erfüllt wird.
Bei Verwendung einer Standardzelle des vorstehend beschriebenen Musters 10A der Kristallisierungsanordnung befinden sich die Kanalbereiche CH der Dünnfilm-Transistoren nur in den Kristallkörnern SX, die von polykristallinem feinkörnigen Halbleitermaterial in der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial umgeben sind. Damit lässt sich eine Hochleistungsschaltung erzielen.
Außerdem wird bei dem Prozess zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung ein solches Schaltungssymbol verwendet, wie es in 9 eingezeichnet ist und eine UND-Schaltung bezeichnet, die eine Logikschaltung darstellt, die einen Teil der Dünnfilm-Transistorschaltung bildet. Die UND-Schaltung weist eine CMOS-Struktur auf, die beispielhaft in 10 dargestellt ist und Transistoren P1 bis P3 mit P-Kanal sowie Transistoren N1 bis N3 mit N-Kanal umfasst, bei denen es sich um Dünnfilm-Transistoren handelt, die unter Verwendung unterschiedlicher Kristallkörner SX ausgebildet sind. Das logische Produkt der Eingangssignale an den ersten und zweiten Signaleingängen VIN1 und VIN2 steht als Ausgangssignal an einem Signalausgang VOUT. Die Konfiguration der UND-Schaltung wird als Standardzelle aufgezeichnet, wie sie in 11 dargestellt ist. Die Kanallänge des Kanalbereichs CH wird für alle Transistoren P1 bis P3 und N1 bis N3 auf 1 μm eingestellt. Die Kanalbreite wird bei den Transistoren N1 bis N3 mit N-Kanal auf 2 μm eingestellt und bei dem Transistor P3 mit P-Kanal auf 4 μm. Wie bei der in 8 dargestellten Standardzelle wird die Kanalzone CH jedes dieser Transistoren mit dem Mittelbereich einer Fläche 10 zum Definieren der Kristallkörner als Zielvorgabe angeordnet. Der Transistor P3, der eine besonders großer Kanalbreite besitzt, ist aus zwei Teil-Transistoren gebildet, deren Kanalzonen den Flächen 10 zum Definieren von Kristallkörnern in unterschiedlichen Halbleiterinseln zugeordnet sind, damit sie die Korngrenze GB nicht enthalten und parallel so geschaltet sind, dass man insgesamt die Kanalbreite erreicht.
Zum Betreiben des Paares von Teil-Transistoren wie zum Beispiel des Transistors P3 sind die Kanalzonen der Teil-Transistoren in der Oberfläche der Kristallkörner mit identischen Indices in der Kristallebene ausgebildet und ist die Verbindung der Teil-Transistoren so eingestellt, dass die Hauptstromflussrichtungen miteinander identisch sind.
Darüber hinaus wird bei dem Prozess zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung als Logikschaltung, die einen Teil der Dünnfilm-Transistorschaltung bildet, zum Beispiel eine Exklusiv-ODER-Schaltung herangezogen. Die Exklusiv-ODER-Schaltung besitzt beispielsweise die in 12 dargestellte CMOS-Struktur und weist MOS-Transistoren P1 bis P4 mit P-Kanal und MOS-Transistoren N1 bis N4 mit N-Kanal auf, bei denen es sich um Dünnfilmtransistoren handelt, die unter Verwendung unterschiedlicher Kristallkörper SX gebildet wurden. Die exklusive logische Summe der Eingangssignale von den ersten und zweiten Signaleingängen VIN1 und VIN2 wird am Signalausgang VOUT ausgegeben. Die Konfiguration der Exklusiv-Oder-Schaltung wird als Standardzelle registriert, wie sie in 13 dargestellt ist. Die Länge des Kanalbereichs CH wird für alle Transistoren P1 bis P4 und N1 bis N4 auf 1 μm eingestellt. Die Kanalbreite wird für die Transistoren N1 bis N4 auf 2 μm und für die Transistoren P1 bis P4 auf 4 μm eingestellt. Der Kanalbereich CH jedes dieser Transistoren wird mit der Mitte einer der Flächen 10 zum Definieren der Kristallkörner als Ziel angeordnet. Wie bei der in 11 dargestellten UND-Schaltung wird jeder der Transistoren P1 bis P4 mit P-Kanal aus zwei Teil-Transistoren gebildet, die parallel geschaltet sind, und seine Kanalbreite (= 3 μm) erhält man als Gesamtkanalbreite (= 2 μm × 2) der beiden Teil-Transistoren.
Die in 8, 11 und 13 dargestellten Standardzellen bilden einen Teil der Standardzellen-Bibliothek, die bei der Schaltungsentwicklung herangezogen wird. Standardzellen für viele andere Logikschaltungen sind derzeit in der Standardzellen-Bibliothek erfasst. Wie die in 8, 11 und 13 dargestellten Standardzellen weisen alle Standardzellen für Logikschaltungen das Merkmal auf, dass sie sieben Flächen 10 zum Definieren der Kristallkörper belegen, die innerhalb des ebenen Schaltungsmusters in Y-Richtung angeordnet sind. Die Anzahl der in der X-Richtung belegten Flächen zum Definieren der Kristallkörper können sich je nach Skalierung der Schaltung ändern.
14 stellt ein Halbaddierwerk dar, das die Wechselrichterschaltung, die UND-Schaltung und die Exklusiv-ODER-Schaltung umfasst, deren Ersatzschaltbilder in 7, 10 und 12 dargestellt sind. Insbesondere sind in dem Halbaddierwerk zwei Wechselrichter INV, eine UND-Schaltung AND und eine Exklusiv-ODER-Schaltung vorgesehen. 15 zeigt eine Makrozelle für das Halbaddierwerk, die eine Kombination aus den in 8, 11 und 13 dargestellten Standardzellen darstellt. Diese Makrozellen können zusammen mit den Standardzellen in der Bibliotheks-Datenbank abgelegt sein. In den Makrozellen sind die Standardzellen durch Verdrahtungen untereinander verbunden, die während des Entwicklungsprozesses automatisch festgelegt werden.
Die Abmessung in Y-Richtung ist für alle Standardzellen normalisiert. Damit lässt sich virtuell ein Logikschaltungsblock mit einer gewünschten Funktion dadurch erhalten, dass die Standardzellen in X-Richtung angeordnet und die Energieversorgungs- und Erdungsleitungen an diesen Zellen automatisch ausgelegt werden. Die Zellen weiden über die Al-Verdrahtungen auf der ersten Höhenlage untereinander verbunden, die außerhalb der von der Zelle eingenommenen Fläche angeordnet sind und parallel zur Erdungsleitung verlaufen, sowie über die Al-Verdrahtungen auf der zweiten Höhenlage, die so angelegt sind, dass sie sich von den Eingangs- und Ausgangskontakten der Zellen senkrecht zur Erdungsleitung und durch Löcher CONT2, welche die Al-Verdrahtungen auf der ersten und der zweiten Höhenlage miteinander verbinden, hindurch erstrecken. Die Zellen werden relativ zueinander so platziert, dass die regelmäßige Anordnung der Kanalzonen der jeweiligen Dünnfilmtransistoren als Ganzes und auch auf der Grundlage des Musters der Kristallisationsanordnung bei Standardzellen gehalten wird. Infolgedessen können alle Dünnfilmtransistoren, welche eine Dünnfilm-Transistorschaltung bilden, so platziert werden, dass sie der Teilung in der Anordnung der Kristallkörper SX entsprechen.
16 stellt den Aufbau des Halbaddierers im Schnitt entlang der Linie I-I' aus 15 dar. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung ist das Dünnfilm-Halbleitersubstrat 1 aus dem durchsichtigen dielektrischen Substrat 2 wie zum Beispiel alkalifreiem Glas, der SiNx-Filmschicht 3, die auf dem durchsichtigen dielektrischen Substrat 2, der SiO₂-Filmschicht 4, die auf der SiNx-Filmschicht 3 gebildet ist, und der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial, zum Beispiel kristallisiertem Silizium, aufgebaut. Die SiNx-Filmschicht 3 ist als dielektrische Pufferfilmschicht ausgeführt, um die Diffusion von Fremdstoffen aus dem transparenten dielektrischen Substrat 1 zu verhindern. Die jeweilige Stärke der SiNx-Filmschicht 3, der SiO₂-Filmschicht 4 und der Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial beträgt 50 nm bzw. 100 nm und 200 nm. Die Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial ist mit einer dielektrischen Filmschicht 20 mit Gatterfunktion aus SiO₂ überzogen, die eine Stärke von 30 nm aufweist. Eine Steueranschlusselektrode GM aus MoW-Legierung ist dabei aus der dielektrischen Filmschicht 20 mit Gatterfunktion gebildet. Die Kontaktdurchführungen CONT1 sind in der dielektrischen Zwischenfilmschicht 21 gebildet. Die Energieversorgungsleitung VDD, die Erdungsleitung VSS und die Verdrahtungen 22 innerhalb der Zelle sind auf der dielektrischen Zwischenfilmschicht 21 gebildet und über die Durchführungen CONT1 angeschlossen. Bei jeder der Leitungen VDD, VSS und 22 handelt es sich um eine dreilagige metallische Filmschicht aus Mo/Al/Mo.
Der gesamte Aufbau wird mit einer zweiten dielektrischen Zwischenfilmschicht 23 aus SiO₂ überzogen. Die Kontaktdurchführungen CONT2 sind dabei in der dielektrischen Zwischenfilmschicht 23 ausgebildet. Die Verdrahtungen 24 zwischen den Standardzellen stellen eine Al-Schicht dar, auf der dielektrischen Zwischenfilmschicht 23 gebildet ist, und die Verdrahtungen 22 in der Zelle werden über die Kontaktdurchführungen CONT2 an die Verdrahtungen 24 angeschlossen.
Der gesamte Aufbau wird dann mit einem dielektrischen Schutzfilm 25 aus SiNx überzogen.
Hier wird nun das Verfahren zur Erzielung einer Anordnung aus Kristallkörnern SX, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form von etwa 4 mal 4 μm besitzt und in der Dünnfilmschicht 5 aus Halbleitermaterial vorgesehen ist, ausführlicher beschrieben.
Wenn das durchsichtige dielektrische Substrat 1 ein Glassubstrat ohne Hochtemperatur-Widerstand ist, wie in den Fällen, in denen ein Chip aus monokristallinem Silizium hergestellt wird, ist es äußerst wünschenswert, einen Prozess zur Laser-Temperaturbehandlung durchzuführen, um durch Anlegen von Impulsen von ultraviolettem Laserlicht ein amorphes Siliziummaterial zu schmelzen und umzukristallisieren, wodurch man die Dünnfilmschicht 5 aus kristallisiertem Halbleitermaterial erhält, in welcher das amorphe Silizium teilweise kristallisiert ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es zur Erzielung von Kristallkörnern SX mit der größtmöglichen Fläche wünschenswert, mit einer Technik zu arbeiten, mit welcher durch Verwendung eines Phasenschiebers mit geeignetem Muster bei der Intensität des Laserstrahls an der Oberfläche des Dünnfilm-Halbleitersubstrats 1 eine räumliche Verteilung zu erzielen, wodurch ein seitlicher Temperaturgradient herbeigeführt wird. Dadurch wird sein seitliches Kristallwachstum eingeleitet, welches es möglich macht, dass man eine Anordnung von Kristallkörnern erhält, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form aufweist und auf einer Seite etwa 4 μm misst.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 17 ein spezielles Beispiel eines Verfahrens zur Temperaturbehandlung unter Einsatz eines Phasenschiebers beschrieben.
Der in 17 dargestellte Phasenschieber 50 ist aus einem durchsichtigen Medium gebildet, zum Beispiel aus Quarz, und weist ein Muster auf, bei dem erste und zweite Streifenabschnitte (Phaseneinstellabschnitte) 50b und 50 von unterschiedlicher Dicke nebeneinander angeordnet sind. Darauf auftreffende Laserlichtstrahlen werden an den Stufengrenzen (Phasenverschiebungslinien) 50a zwischen den Abschnitten 50b und 50b gebeugt und interferieren mit einander. Damit nimmt der Phasenschieber 50 eine periodische räumliche Verteilung bei der Intensität der auftreffenden Laserlichtstrahlen vor. Der Laserlichtstrahl mit der Phase π kommt aus dem ersten Streifenabschnitt 50b und der Laserlichtstrahl mit der Phase 0 kommt aus dem zweiten Streifenabschnitt 50b. Damit ist die Phase des aus dem ersten Streifenabschnitt 50b kommenden Laserlichtstrahls umgekehrt zu der Phase des aus dem zweiten Streifenabschnitt 50c kommenden Laserlichtstrahls (man erhält somit einen Phasenunterschied von 180°). Jeder der Streifenabschnitte 50b und 50c besitzt eine Breite von 10 μm. Zum Beispiel wird der Phasenschieber 50 unter Verwendung eines rechteckigen Quarzsubstrats gebildet, dessen Brechungszahl 1,5 beträgt, um den vorgenannten Phasenunterschied bei einem Laserlicht mit einer Wellenlänge von 248 nm zu erzielen. In diesem Fall wird das Quarzsubstrat für den Streifenabschnitt 50b geätzt, wodurch der Streifenabschnitt 50b dünner als der Streifenabschnitt 50c ausgebildet wird. Die Ätztiefe wird entsprechend der Phase Π auf 248 nm festgelegt. Darüber hinaus wird das Quarzsubstrat für den Streifenabschnitt 50c nicht geätzt.
In dem so hergestellten Phasenschieber 50 wird der durch den zweiten Streifenabschnitt 50c hindurch gehende Laserlichtstrahl gegenüber dem durch den ersten Streifenabschnitt 50 hindurch gehenden Laserlichtstrahl um 180° verzögert, wobei der erste Streifenabschnitt 50 eine geringere Stärke aufweist als der zweite. Infolgedessen kommt es zwischen dem durch den ersten Streifenabschnitt 50b hindurch gehenden Laserlichtstrahl und dem durch den zweiten Streifenabschnitt 50c hindurch gehenden Laserlichtstrahl zu Interferenz und Beugung, wodurch man eine Verteilung der Laserlichtintensität erhält, wie sie in 18 dargestellt ist. Da die Laserlichtstrahlen von benachbarten Streifenabschnitten in ihrer Phase umgekehrt sind, nimmt die Intensität des Laserlichts an einer Position, welche der Phasenverschiebungslinie zwischen den benachbarten Streifenabschnitten entspricht, einen Mindestwert an, beispielsweise 0. Der Teil, in dem die Lichtintensität einen Minimalwert aufweist, oder ein nahe daran liegender Teil bildet einen Kern, der bei der Kristallisierung eines Halbleitermaterials zu Kristallkörnern heranwächst. Auch wenn bei dem vorstehend dargestellten Beispiel für einen Phasenschieber 50 die Phasenverschiebungslinien in Form paralleler gerader Linien verlaufen, wie sie in 17 dargestellt sind, stellt dies keine Einschränkung dar.
Es ist zum Beispiel auch möglich, die Phaseneinstellbereiche für die Phase 0 und die Phase π in einem Riffelmuster anzuordnen, wodurch eine rechtwinklige Überkreuzung der Phasenverschiebungslinien herbeigeführt wird. In diesem Fall erhält man entlang der Phasenverschiebungslinien ein gitterartiges Muster der Lichtintensität 0. Aus diesem Grund werden die Kristallkerne an willkürlichen Positionen auf den Linien gebildet, was zu einem komplizierten Problem mit der Steuerung der Kristallkörner nach Position und Form führt. Aus diesem Grund ist es zur Steuerung der Bildung von Kristallkernen wünschenswert, dass ein Punkt mit der Intensität 0 vorgesehen ist. Deshalb wird der Betrag der Phasenverschiebung auf weniger als 180° auf den rechtwinklig überkreuzenden Phasenverschiebungslinien eingestellt. Dadurch wird die Intensität zwar verringert, wird aber an Positionen, welche den Phasenverschiebungslinien entsprechen, nicht ganz Null. Gleichzeitig kann die Intensität an Positionen, welche den Überkreuzungspunkten entsprechen, dadurch zu Null gemacht werden, dass die Summe der komplexen Durchlässigkeitsfaktoren um den Überkreuzungspunkt herum, 0 gemacht wird.
Dies wird anhand der 19 und 20 beschrieben. Eine Maske besitzt einen Satz quadratischer Muster, die jeweils aus vier quadratischen Abschnitten 50e, 50f 50g und 50h bestehen, welche neben einander angeordnet sind und unterschiedlich dick sind, wie dies in 19 dargestellt ist. Die quadratischen Muster sind gemäß der Darstellung in 20 neben einander angeordnet. Der erste quadratische Abschnitt 50e ist dabei der dünnste und seine Phase ist auf 0 eingestellt. Der vierte quadratische Abschnitt 50h ist der dickste und seine Phase unterscheidet sich von der Phase des ersten quadratischen Abschnitts 50e um 3π/2. Die jeweilige Dicke des zweiten und des dritten Abschnitts 50f bzw. 50g liegt zwischen den Werten der quadratischen Abschnitte 50e und 50h, wobei sich ihre jeweilige Phase gegenüber dem ersten quadratischen Abschnitt 50e um π/2 bzw. π unterscheidet.
Bei einer derartigen Maske bildet die Stelle, an welcher der erste und der vierte quadratische Abschnitt aneinander angrenzen, also die Mitte des Quadratmusters, einen Punkt mit der Intensität 0. Deshalb wächst der Kern eines Kristallkorns von diesem Punkt aus, wodurch eine leichte Steuerung der Position und der Form des Kristallkorns möglich wird. Eine Technik unter Heranziehung eines derartigen Phasenschiebers wird in der am 19. März 2003 vom selben Anmelder wie bei dieser Anmeldung auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-120312 eingereichten Internationalen Anmeldung PCT/JP03/03366 beschrieben.
21 stellt in schematisierter Form den Aufbau eines Flüssigkristall-Bildschirms bzw. Dünnfilmtransistor-Bildschirms mit aktiver Matrix dar, in welchem die nach dem in 5 dargestellten Entwicklungsverfahren entwickelten Dünnfilm-Transistorschaltungen einbezogen sind. Dieses Flüssigkristall- bzw. LCD-Bildschirmgerät ist mit einer Aktivmatrix-Schaltung AMX mit Flüssigkristall-Bildpunkten PX ausgerüstet, die in Matrixform angeordnet sind, ferner mit einer Treibersteuerschaltung CNT und einem Dünnfilmsubstrat 1 aus Halbleitermaterial, das die Aktivmatrix-Schaltung AMX und die Treibersteuerschaltung CNT trägt.
Auf dem Dünnfilmsubstrat 1 aus Halbleitermaterial weist die Aktivmatrix-Schaltung AMX des Flachbildschirms Abtastzeilen 61 und Bildsignalleitungen 62 auf, die so angeordnet sind, dass sie sich rechtwinklig schneiden, sowie Schaltelemente W, von denen jedes aus einem Dünnfilmtransistor gebildet und mit dem Flüssigkristall-Bildelement PX verbunden ist, das in einer jeweiligen Fläche unter den rechteckigen Bildpunktflächen platziert ist, die von den Zeilen 61 und Linien 62 definiert wurden. Die Treibersteuerschaltung CNT ist aus einer Abtastschaltung 63, einer Signalzuführschaltung 64, einem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 65 und einer Steuerung 66 aufgebaut. Diese sind dabei auf dem Dünnfilmsubstrat 1 aus Halbleitermaterial integriert, wobei Dünnfilm-Transistorschaltungen verwendet werden, von denen jede aus einer Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial besteht, die zweidimensional in Flächen zum Definieren von Kristallkörpern unerteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt, wobei jeder der Dünnfilmtransistoren einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, und wobei ferner Verdrahtungen vorgesehen sind, welche die Dünnfilmtransistoren untereinander verbinden. Die Steuerung 66 empfängt Bilddaten DATA und Steuersignale von außen und nimmt die erforderliche Verarbeitung der digitalen Daten vor, um an die Abtastschaltung 63 und die Signalzuführschaltung 64 ein Bildsignal anzulegen. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 65 wandelt eine von außen zugeführte Versorgungsspannung DC in Spannungen um, die für die Abtastschaltung 63 und die Signalzuführschaltung 64 benötigt werden. Die Abtastschaltung 63 und die Signalzuführschaltung 64 steuern die Flüssigkristall-Bildelemente PX über die Schaltelemente W an.
Die Steuerung 66 ist in hohem Maße von den technischen Vorgaben des Kunden für die externe Schnittstelle und das interne Ansteuersystem abhängig, wobei gefordert wird, dass sie eine Betriebsgeschwindigkeit besitzt, welche eine vorgegebene Geschwindigkeit übersteigt. Deshalb ist es wünschenswert, dass die mittels des in 4 dargestellten Rechners entwickelte Dünnfilm-Transistorschaltung hauptsächlich bei der Steuerung 66 eingesetzt wird. Wenn mit dem vorstehend dargestellten Entwicklungsprozess unter Verwendung von Standardzellen gearbeitet wird, erhöht sich gegenüber dem herkömmlichen Verfahren, bei dem alle Dünnfilm-Transistorschaltungen nach den Kundenwünschen entwickelt werden, die Produktivität deutlich. Außerdem lässt sich dank der Verwendung von Standardzellen bei dem Muster mit Kristallisationsanordnung, welche die Spezifizität flacher Kristallmuster wie bei der Erfindung wi derspiegeln, im Wesentlichen die gleiche Leistung wie bei Verwendung eines Chips aus monokristallinem Halbleitermaterial erzielen, wodurch die Realisierung eines Bildschirmgeräts mit höheren Funktionen und höherer Leistung möglich wird. Außerdem bietet das vorstehend beschriebene Verfahren zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung auch beiden Produkten einen größeren Vorteil, bei denen nicht nur die Steuerung 66 sondern auch kompliziertere digitale Logikschaltungen auf einem Dünnfilm-Halbleitersubstrat integriert sind.
Der in 5 dargestellte Prozess zur Entwicklung einer Dünnfilm-Transistorschaltung lässt sich beispielsweise gemäß der Darstellung in 22 modifizieren. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wird unter Heranziehung der Auslegungsdaten der Dünnfilm-Transistorschaltung ein Phasenverschiebungs-Maskenmuster automatisch erzeugen.
Die Schritte ST1 bis ST9 bei dieser modifizierten Verfahrensform sind identisch mit den Schritten bei dem in 5 dargestellten Entwicklungsprozess. Dies bedeutet, dass in Schritt ST1 in der Hardwarebeschreibungs-Sprache HDL oder der C-Sprache, deren Abstraktionsgrad höher ist als bei HDL, die Funktion einer zu realisierenden Dünnfilm-Transistorschaltung beschrieben wird. Die Zusammenstellung der Logikschaltung erfolgt anhand des Inhalts der Beschreibung im Schritt ST2. Zu diesem Zeitpunkt wird auf die vorgenannte Bibliothek der Standardzellen Bezug genommen. Die Funktionen der Dünnfilm-Transistorschaltung werden durch Vornahme einer Testsimulation im Schritt ST3 nachgeprüft. Wenn die Ergebnisse des Simulationslaufs befriedigend sind, werden die Ergebnisse für die Zusammenstellung der Logikschaltung im Schritt ST4 bestätigt und dann wird im Schritt ST5 eine Netzwerkliste erstellt. Anschließend wird die Zellenanordnung der Logikschaltungen anhand der Netzwerkliste und der Informationen in der Zellenbibliothek im Schritt ST6 ermittelt, und anschließend werden die Verdrahtungen zwischen den Zellen im Schritt ST8 festgelegt. Die Anordnung der Zellen wird im Schritt ST8 nochmals überprüft. Wenn die gewünschten Spezifikationen erfüllt werden, wird die Dünnfilm-Transistorschaltung bestätigt. Im Schritt S9 werden die in vorgenannter Weise virtuell erhaltenen Auslegungsdaten der Dünnfilm-Transistorschaltung auf dem Festplattenlaufwerk 18 abgespeichert. Außerdem werden die Auslegungsdaten in Photomaskendaten für die Dünnfilm-Transistorschaltung umgewandelt und an einen externen TFT-Maskendaten-Speicher und einen Phasenschieber-Maskendaten-Speicher ausgegeben.
Danach wird im Schritt ST10 die automatische Erzeugung eines Maskenmusters für die Phasenverschiebung vorgenommen. Das Muster für die Phasenverschiebungsmaske wird in Entsprechung zu dem Muster der Kristallisationsanordnung festgelegt, um so die Flächen zum Definieren der Kristallkörner zu definieren, die an das Bauelementmuster der Dünnfilmtransistoren angepasst und auf einer Dünnfilmschicht aus Halbleitermaterial mit Hilfe eines Kristallisierungsverfahrens auf Laserbasis hergestellt werden. Wenn im Schritt ST10 das Muster der Phasenverschiebungsmaske virtuell erhalten und im Schritt ST11 bestätigt wurde, wird das Muster der Phasenverschiebungsmaske in Photomasken-Daten für den Phasenschieber umgewandelt und an den externen Phasenschieber-Maskendaten-Speicher ausgegeben.
Des Weiteren kann das vorgenannte Muster für eine Phasenverschiebungsmaske einen Abschnitt zur Kristallisierung eines Teils der Halbleiter-Dünnfilmschicht als Ausrichtungsmarkierung von vorgegebener Form enthalten, welche nach der Kristallisierung zum Ausrichten der Photomaske für die Dünnfilm-Transistorschaltung relativ zur Halbleiter-Dünnfilmschicht verwendet wird.
Weitere Vorteile und Modifizierungen ergeben sich für den Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres. Deshalb beschränkt sich die Erfindung in ihren breiter gefassten Aspekten nicht auf die speziellen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsbeispiele, die hier dargestellt und beschrieben werden. Dementsprechend können verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden, ohne dabei vom Gedanken und Umfang des allgemeinen Konzepts der Erfindung abzuweichen, wie es in den beiliegenden Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

1: Dünnfilm-Halbleitersubstrat
2: durchsichtiges dielektrisches Substrat
3: SiNx-Film
4: SiO₂-Film
5: Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial
10: Flächen zum Definieren von Kristallkörnern
10A: Muster der Kristallisierungsanordnung
11: Zentraleinheit
12: ROM-Speicher
13: RAM-Speicher
14: Bildschirmgerät
15: Tastatur
16: Hilfseingabegerät (Zeigervorrichtung)
17: Peripherieschnittstelle
18: Festplattenlaufwerk
20: dielektrischen Filmschicht mit Gatterfunktion
21: dielektrische Zwischenfilmschicht aus SiO₂
22: Verdrahtungen innerhalb der Zelle
23: zweite dielektrische Zwischenfilmschicht aus SiO₂
24: Verdrahtungen
25: dielektrischer Schutzfilm aus SiNx
50: Phasenschieber/Maske
50a: Stufengrenzen
50b: Abschnitt (Streifen)
50c: Abschnitt (Streifen)
50d: 1. quadratischer Abschnitt
50f: 2. quadratischer Abschnitt
50g: 3. quadratischer Abschnitt
50h: 4. quadratischer Abschnitt
61: Abtastzeilen
62: Bildsignalleitungen
63: Abtastschaltung
64: Signalzuführschaltung
65: Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler
66: Steuerung
AMX: Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix
AND: UND-Schaltung
CH: Kanalbereich
CNT: Treibersteuerschaltung
CONT1: Durchführungen (Kontaktlöcher)
CONT2: Durchführungen
DATA: Bilddaten
DC: Versorgungsspannung
DC-DC: Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler
GB: Korngrenze
GM: Steuerelektrodenanschluss
INV: Wechselrichterschaltung
LA: Ausrichtungstoleranz LA
N: MOS-Transistor mit N-Kanal
P: MOS-Transistor mit P-Kanal
PX: Flüssigkristall-Bildpunkte
SI: Halbleiterinseln
SX: Kristallkorn
VDD: Energieleitung
VIN: Signaleingangsteil
VOUT: Signalausgangsteil
VSS: Erdungsleitung
W: Schaltelemente
XOR: Exklusiv-ODER-Schaltung
ST1: Beschreibung der Funktionen der Dünnfilm-Transistorschaltung
ST2: Zusammenstellung der Logikschaltung
ST3: Funktionsüberprüfung (Testsimulation)
ST4: Bestätigung der Zusammenstellung
ST5: Erstellung einer Netzwerkliste
ST6: Ermittlung der Zellenanordnung
ST7: Ermittlung der Verdrahtungen zwischen den Zellen
ST8: Überprüfung der Zellenanordnung
ST9: Abspeicherung der Auslegungsdaten
ST10: automatische Erzeugung eines Maskenmusters
ST11: Bestätigung

Claims

Verfahren zur Entwicklung für eine Dünnfilm-Transistorschaltung unter Verwendung einer Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Definieren eines Musters (10A) der Kristallisationsanordnung in einem Rechner, welches die Anordnung von Flächen (10) zum De finieren von Kristallkörnern repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und von denen jedes ein Kristallkorn (SX) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und – Veranlassen des Rechners zur Erstellung eines Bauelementemusters aus Dünnfilmtransistoren (P, N) anhand des Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, wobei jeder der Transistoren einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie zur Erstellung eines Verdrahtungsmusters von Verdrahtungen (22), welche die Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (10A) der Kristallisationsanordnung so konfiguriert ist, dass die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern in Form einer Matrix angeordnet sind und Kristallkörner (SX) aufnehmen, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form aufweist.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: – Aufbau einer Bibliotheks-Datenbank im Rechner, welche Standardzellen enthält, die verschiedene Logikschaltungen repräsentieren, von denen jede zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) umfasst, deren Kanalbereich (CH) jeweils an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden; und – Veranlassen des Rechners zur Bezugnahme auf die Bibliotheks-Datenbank anhand von extern eingegebenen Schaltungsinformationen zur Erstellung des Bauelementemusters und des Verdrahtungsmusters.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bibliotheks-Datenbank des Weiteren Makrozellen enthält, von denen jede eine Kombination von einigen der Logikschaltungen darstellt.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmtransistoren (P, N) in dem Bauelementemuster so festgelegt werden, dass eine Kanallänge und Kanalbreite nicht die Länge einer Seite jeder Fläche (10) zum Definieren von Kristallkörnern übersteigen.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmtransistoren (P, N) in Abständen angeordnet sind, welche ganzzahligen Mehrfachen der Länge einer Seite jeder Fläche (10) zum Definieren von Kristallkörnern entsprechen.
Entwicklungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge LC einer Seite jeder Fläche (10) zum Definieren von Kristallkörnern, die Abmessung LG der Kanallänge und der Kanalbreite jedes Dünnfilmtransistors, je nachdem welches Maß größer ist, und die Ausrichtungstoleranz LA zwischen dem Muster (10A) der Kristallisationsanordnung und dem Bauelementemuster so eingestellt werden, dass eine Beziehung LC ≥ (LG + 2 × LA) erfüllt wird.
Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung, bei welcher eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen Rechner dazu veranlasst, die folgenden Arbeitsgänge auszuführen: – Definieren eines Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, welches die Anordnung von Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und jeweils ein Kristallkorn (SX) aufnehmen, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und – Erstellen eines Bauelementemusters aus Dünnfilmtransistoren (P, N) anhand des Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, wobei jeder der Transistoren einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden.
Entwicklungsprogramm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (10A) der Kristallisationsanordnung so ausgelegt ist, dass die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern in Form einer Matrix angeordnet sind und Kristallkörner (SX) aufnehmen, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form aufweist.
Entwicklungsprogramm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm den Rechner des Weiteren dazu veranlasst, die folgenden Arbeitsgänge auszuführen: – Aufbauen einer Bibliotheks-Datenbank im Rechner, welche Standardzellen enthält, die verschiedene Logikschaltungen repräsentieren, von denen jede zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) umfasst, deren Kanalbereich (CH) jeweils an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden; und – Bezugnahme auf die Bibliotheks-Datenbank anhand von extern eingegebenen Schaltungsinformationen zur Erstellung des Bauelementemusters und des Verdrahtungsmusters.
Entwicklungsprogramm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bibliotheks-Datenbank des Weiteren Makrozellen enthält, denen jede eine Kombination aus einigen der Logikschaltungen darstellt.
Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung aufgezeichnet ist, bei welcher eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen Rechner zur Ausführrung der folgenden Arbeitsgänge veranlasst: – Definieren eines Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, welches die Anordnung von Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und von denen jede ein Kristallkorn (SX) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und – Erstellen eines Bauelementemusters von Dünnfilmtransistoren (P, N) anhand des Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, wobei jeder der Transistoren einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (10A) der Kristallisationsanordnung in der Weise ausgelegt ist, dass die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern in Form einer Matrix angeordnet sind und Kristallkörner (SX) aufnehmen, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form aufweist.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwicklungsprogramm des Weiteren den Rechner zur Ausführung der folgenden Arbeitsgänge veranlasst: – Aufbauen einer Bibliotheks-Datenbank im Rechner, welche Standardzellen enthält, die verschiedene Logikschaltungen repräsentieren, von denen jede zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) umfasst, deren jeweiliger Kanalbereich (CH) an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden; und – Bezugnahme auf die Bibliotheks-Datenbank anhand von extern eingegebenen Schaltungsinformationen zur Erstellung des Bauelementemusters und des Verdrahtungsmusters.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bibliotheks-Datenbank des Weiteren Makrozellen enthält, von denen jede eine Kombination aus einigen der Logikschaltungen darstellt.
Entwicklungsprogramm zum Entwickeln einer Dünnfilm-Transistorschaltung, bei welcher eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen Rechner zur Ausführung der folgenden Arbeitsgänge veranlasst: – Definieren eines Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, welches die Anordnung von Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und von denen jede ein Kristallkorn (SX) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; – Erstellen eines Bauelementemusters von Dünnfilmtransistoren (P, N) anhand des Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, wobei jeder der Transistoren einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden; und – Festlegen eines Musters einer Phasenverschiebungsmaske in Entsprechung zu dem Muster (10A) der Kristallisationsanordnung, um die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern zu definieren, die an das Bauelementemuster der Dünnfilmtransistoren (P, N) angepasst und auf einer Halbleiter-Dünnfilmschicht mittels eines Verfahrens zur Kristallisation auf Laserbasis ausgeführt werden.
Entwicklungsprogramm nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Phasenverschiebungsmaske einen Abschnitt zum Kristallisieren eines Teils der Halbleiter-Dünnfilmschicht als Ausrichtungsmarkierung von vorgegebener Form aufweist.
Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Entwicklungsprogramm für eine Dünnfilm-Transistorschaltung aufgezeichnet ist, bei welcher eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm einen Rechner zur Ausführung der folgenden Arbeitsgänge veranlasst: – Definieren eines Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, welches die Anordnung von Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern repräsentiert, die zur zweidimensionalen Unterteilung der Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial angeordnet sind und von denen jede ein Kristallkorn (SX) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; und – Erstellen eines Bauelementemusters von Dünnfilmtransistoren (P, N) anhand des Musters (10A) der Kristallisationsanordnung, wobei jeder der Transistoren einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden; und Festlegen eines Musters einer Phasenverschiebungsmaske in Entsprechung zu dem Muster (10A) der Kristallisationsanordnung, um die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern zu definieren, die an das Bauelementemuster der Dünnfilmtransistoren (P, N) angepasst und auf einer Halbleiter-Dünnfilmschicht mittels eines Verfahrens zur Kristallisation auf Laserbasis ausgeführt werden.
Entwicklungsprogramm nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Phasenverschiebungsmaske einen Abschnitt zum Kristallisieren eines Teils der Halbleiter-Dünnfilmschicht als Ausrichtungsmarkierung von vorgegebener Form aufweist.
Entwicklungsbibliothek-Datenbank für eine Dünnfilm-Transistorschaltung, bei der eine Dünnfilmschicht aus kristallisiertem Halbleitermaterial zum Einsatz kommt, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindes tens eine von mehreren Standardzellen enthält, welche verschiedene Logikschaltungen und Makrozellen repräsentieren, von denen jede eine Kombination aus einigen der Logikschaltungen repräsentieren, wobei jede Logikschaltung zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) umfasst, deren Kanalbereich (CH) jeweils an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden.
Dünnfilm-Transistorschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: – eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial, die zweidimensional in Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern unterteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn S(X) aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; – Dünnfilmtransistoren (P, N), von denen jeder einen Kanalbereich (CH) aufweist, der an einer platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist; und – Verdrahtungen (22), welche die zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren (P, N) untereinander verbinden.
Dünnfilm-Transistorschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmtransistoren (P, N) und die Verdrahtungen (22) Logikschaltungen bilden, von denen jede einen gemeinsamen Aufbau besitzt, der eine vorgegebene Anzahl von Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern belegt.
Dünnfilm-Transistorschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern in Form einer Matrix angeordnet sind und Kristallkörner (SX) aufnehmen, von denen jedes eine nahezu rechteckige Form besitzt.
Dünnfilm-Transistorschaltung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Dünnfilmtransistoren (P, N) ein Paar Teil- Transistoren umfasst, deren Kanalbereiche (CH) in der Fläche von Kristallkörnern (SX) ausgebildet sind, die identische Indices in der Kristallebene besitzen, wobei die Kanalbereiche so verbunden sind, dass ihre Hauptstromflussrichtungen miteinander identisch sind.
Bildschirmgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes aufweist: eine Schaltung (AMX) mit aktiver Matrix mit Bildpunkten (PX), die in Form einer Matrix angeordnet sind; eine Treibersteuerschaltung (CNT), die mit der Schaltung (AMX) mit aktiver Matrix verbunden ist; und ein Dünnfilm-Halbleitersubstrat (1), welches die Schaltung (AMX) mit aktiver Matrix und die Treibersteuerschaltung (CNT) trägt; bei welchem die Treibersteuerschaltung (CNT) eine Dünnfilm-Transistorschaltung umfasst, welche eine Dünnfilmschicht (5) aus kristallisiertem Halbleitermaterial enthält, die zweidimensional in Flächen zum Definieren von Kristallkörnern unerteilt ist, von denen jede ein Kristallkorn aufnimmt, dessen Größe ein vorgegebenes Maß übersteigt; sowie Dünnfilmtransistoren (W), von denen jeder einen Kanalbereich aufweist, der an einer Position platziert ist, die in einer entsprechenden Fläche unter den Flächen (10) zum Definieren von Kristallkörnern festgelegt ist, sowie Verdrahtungen (61, 62), welche die Dünnfilmtransistoren (W) untereinander verbinden