FR2518788A1 - Voltage dependent resistor for LCD screen control - uses two semiconductor diodes opposed in series between supply terminals and formed of amorphous silicon - Google Patents
Voltage dependent resistor for LCD screen control - uses two semiconductor diodes opposed in series between supply terminals and formed of amorphous silicon Download PDFInfo
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Abstract
Description
DISPOSITIF A RESISTANCE DEPENDANT DE LA TENSION,
SON PROCEDE DE FABRICATION ET SA MISE EN OEUVRE
DANS UN ECRAN DE VISUALISATION A COMMANDE ELECTRIQUE.VOLTAGE DEPENDENT RESISTANCE DEVICE,
ITS MANUFACTURING PROCESS AND ITS IMPLEMENTATION
IN AN ELECTRICALLY CONTROLLED VISUALIZATION SCREEN.
La présente invention se rapporte à un dispositif à résistance dépendant de la tension présentant une courbe réponse tension-courant analogue à celle des varistances. Un tel dispositif est utilisé notamment dans les appareils d'affichages comportant un écran de visualisation à cristaux liquides. Comme il est connu, ces écrans comportent généralement un grand nombre d'éléments de forme carrée ou rectangulaire. Ces éléments peuvent être adressés individuellement. La définition de l'écran est fonction du nombre de points susceptibles de recevoir une information. Chaque point est soumis à un champ électrique. Pour la visualisation d'informations video, il à été proposé des affichages de types matriciels. Chaque élément de l'écran est alors défini par l'intersection de deux réseaux de conducteurs orthogonaux appelés lignes et colonnes. The present invention relates to a voltage-dependent resistance device having a voltage-current response curve similar to that of the varistors. Such a device is used in particular in display devices comprising a liquid crystal display screen. As is known, these screens generally include a large number of square or rectangular elements. These elements can be addressed individually. The definition of the screen depends on the number of points likely to receive information. Each point is subjected to an electric field. For viewing video information, matrix type displays have been proposed. Each screen element is then defined by the intersection of two networks of orthogonal conductors called rows and columns.
L'adressage d'un élément de l'écran au moyen de tension de commande appliqué à la ligne et à la colonne qui le concerne n'a pas besoin d'être maintenu si on adopte une technique de multiplexage temporel permettant par récurence de rafraichir l'état de l'écran. Dans le cas des dispositifs d'affichages à cristaux liquides, on peut assimiler la cellule élémentaire à un condensateur dont la constante de temps est suffisante pour maintenir la charge entre deux adressages transitoires successifs. Pour appliquer la tension de commande en un temps bref, il est d'usage de monter en série avec la cellule capacitive une résistance non linéaire, c'est à dire un élément de type varistance qui est pratiquement isolant en deçà d'un seuil de tension et qui devient de plus en plus conducteur au-delà de ce seuil. The addressing of an element of the screen by means of control voltage applied to the row and to the column which relates to it does not need to be maintained if a time multiplexing technique is used which allows recursively to refresh screen status. In the case of liquid crystal display devices, the elementary cell can be likened to a capacitor whose time constant is sufficient to maintain the charge between two successive transient addresses. To apply the control voltage in a short time, it is customary to mount a non-linear resistor in series with the capacitive cell, that is to say an element of varistor type which is practically insulating below a threshold of voltage and which becomes more and more conductive beyond this threshold.
Dans un premier mode de réalisation de l'art connu, il a été proposé de réaliser colectivement les éléments varistance en utilisant comme substrat un bloc de matériau présentant les caractéristiques d'une varistance et qui occupe la même étendue que l'écran. De nombreux inconvénients sont inhérents à ce procédé. Il introduit des capacités parasites non négligeables et, en outre, les matériaux présentant ces propriétés étant généralement opaque, ne permettent pas d'utiliser l'écran en transmission. Il a été proposé dans un second mode de réalisation de l'art connu, décrit dans la demande de brevet français n081 16 217, déposée le 25 Août 1981 au nom de la demanderesse, une structure distribuée de ces varistances.Un agencement particulief des connexions de commande est retenu permettant de former sur cellei des plots de varistances assurant une commande à seuil des cellules àtfcristaux liquides
Lorsque ces écrans sont destinés à l'affichage des signaux video, il est nécessaire d'utiliser des écrans à hautes définitions, c'est à dire par exemple comportant 512 ou 1024 lignes ou colonnes. Une varistance étant associée à chaque élément de visualisation de l'écran, il est donc nécessaire également d'utiliser un grand nombre de ces dispositifs non linéaires. Pour les fabrications en série, il est nécessaire notamment d'obtenir une bonne reproductibilité et une grande stabilité de ces composants.Il est en outre nécessaire d'adapter, ce également avec une bonne reproductibilité, la capacité électrique du composant à celle de la cellule associée. Hors les matériaux couramment utilisés, tels qu'un agloméra de poudre d'oxyde de zinc contenant des particules d'oxyde de bismuth et d'oxyde de manganèse ou autre matériau analogue ne permettent pas de satisfaire entièrement ces exigences.In a first embodiment of the known art, it has been proposed to collectively produce the varistor elements by using as a substrate a block of material having the characteristics of a varistor and which occupies the same extent as the screen. Many disadvantages are inherent in this process. It introduces significant parasitic capacities and, moreover, the materials having these properties being generally opaque, do not allow the screen to be used in transmission. It has been proposed in a second embodiment of the known art, described in French patent application n081 16 217, filed on August 25, 1981 in the name of the applicant, a distributed structure of these varistors. A particular arrangement of connections of control is retained allowing to form on that of the varistor pads ensuring a threshold control of the cells with liquid crystals
When these screens are intended for the display of video signals, it is necessary to use high definition screens, that is to say for example comprising 512 or 1024 rows or columns. A varistor being associated with each display element of the screen, it is therefore also necessary to use a large number of these non-linear devices. For mass production, it is necessary in particular to obtain good reproducibility and great stability of these components. It is also necessary to adapt, also with good reproducibility, the electrical capacity of the component to that of the cell. associated. Apart from the materials commonly used, such as a zinc oxide powder aglomer containing particles of bismuth oxide and manganese oxide or other similar material, these requirements cannot be fully satisfied.
La reproductibilité# et la stabilité des varistances dépend entre autre de la taille de grain et des techniques de passivations des joints de grain mis en oeuvre lors~dela fabrication. La capacité parasite de la varistance liée également aux joints de grain est difficilement controlable. The reproducibility # and the stability of the varistors depends, among other things, on the grain size and on the passivation techniques of the grain boundaries used during the manufacturing process. The parasitic capacity of the varistor also linked to the grain boundaries is difficult to control.
Pour pallier les inconvénients de Part connu, l'invention propose un dispositif non linéaire du type à résistance dépendant de la tension réalisé à partir de diodes semi-conductrices en silicium amorphe dont la caractéristique tension-courant, lorsqu'elles sont polarisées en inverse, est fortement non linéaire. To overcome the drawbacks of the known part, the invention proposes a non-linear device of the voltage-dependent resistance type produced from semiconductor diodes in amorphous silicon, the voltage-current characteristic of which, when they are reverse biased, is strongly nonlinear.
La reproductibilité et la stabilité de ce type de diode est uniquement déterminée par la structure amorphe du matériau constituant la diode. Deux types de diode peuvent être mis en oeuvre: les diodes Schottky et les diodes de type pin ou nip. Dans le cas des diodes de type Schottky, comme il est connu, une jonction semiconducteur-métal est créee. Le métal est en général choisi parmi les suivants platine, palladium ou or. Il est possible d'augmenter la stabilité dans ce cadre particulier en créant dans la jonction métal-semi-conducteur une interface en silicure de métal par exemple en siliciure de platine. The reproducibility and stability of this type of diode is only determined by the amorphous structure of the material constituting the diode. Two types of diode can be used: Schottky diodes and pin or nip type diodes. In the case of Schottky type diodes, as is known, a semiconductor-metal junction is created. The metal is generally chosen from the following platinum, palladium or gold. It is possible to increase the stability in this particular framework by creating in the metal-semiconductor junction an interface in metal silicide for example in platinum silicide.
La capacité électrique de la diode est déterminée directement par les caractéristiques diélectriques et les dimensions géométriques de la diode et peuvent être ainsi adaptées aisément à la capacité de l'élément à adresser en cristal liquide. Enfin, comme tout élément semiconducteur, le dispositif peut être intégré directement sur le substrat du panneau comportant les éléments en cristaux liquides et s'adapte à toute technique de lithographie couramment utilisée. The electrical capacity of the diode is determined directly by the dielectric characteristics and the geometric dimensions of the diode and can thus be easily adapted to the capacity of the element to be addressed in liquid crystal. Finally, like any semiconductor element, the device can be integrated directly onto the substrate of the panel comprising the liquid crystal elements and adapts to any commonly used lithography technique.
L'invention à donc pour objet un dispositif à résistance dépendant. de la tension comportant deux bornes d'alimentation entre lesquelles est appliquée ladite tension, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux diodes en silicium amorphe disposées en opposition et formant un circuit électrique série entre les deux bornes d'alimentation. The invention therefore relates to a device with dependent resistance. of the voltage comprising two supply terminals between which said voltage is applied, characterized in that it is constituted by two amorphous silicon diodes arranged in opposition and forming a series electrical circuit between the two supply terminals.
L'invention à encore pour objet les procédés de fabrication d'un tel dispositif. The invention also relates to the methods of manufacturing such a device.
L'invention à enfin pour objet la mise en oeuvre d'un tel dispositif dans un écran de visualisation à commande électrique. The invention finally relates to the implementation of such a device in an electrically controlled display screen.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles:
- les figures 1 et 2 sont deux schémas électriques équivalents au dispositif de l'invention.The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear on reading the description below and the appended figures among which:
- Figures 1 and 2 are two electrical diagrams equivalent to the device of the invention.
- les figures 3 et 4 sont des diagrammes explicatifs du fonctionnement du dispositif selon l'invention. - Figures 3 and 4 are explanatory diagrams of the operation of the device according to the invention.
- les figures 5 et 6 illustrent deux structures de diodes utilisables dans le cadre de l'invention. - Figures 5 and 6 illustrate two diode structures used in the context of the invention.
- les figures 7 et 8 illustrent deux variantes de réalisation pratique d'un dispositif selon l'invention. - Figures 7 and 8 illustrate two practical embodiments of a device according to the invention.
- les figures 9 et 10 illustrent des appareillages nécessaires à l'obtention de tels dispositifs selon un procédé préférentiel de fabrication. - Figures 9 and 10 illustrate the equipment necessary to obtain such devices according to a preferred manufacturing process.
- les figures 11 et 12 illustrent respectivement en coupe et en élévation une structure d'écran de visualisation utilisant le dispositif de l'invention et mettant en oeuvre des cristaux liquides de types nématiques. - Figures 11 and 12 respectively illustrate in section and in elevation a display screen structure using the device of the invention and using liquid crystals of nematic types.
- la figure 13 est le schéma électrique d'un écran de visualisation à effet thermoélectrique utilisant le dispositif de l'invention. - Figure 13 is the electrical diagram of a display screen with thermoelectric effect using the device of the invention.
Les diodes Schottky et pin ou- nip en silicium amorphe présentent des caractéristiques inverses fortement non4inéaires. Le dispositif de l'invention, comme illustré par les figures 1 et 2 est analogue à un élément nonlinéaire du type varistance et consiste en l'association en série et en opposition de deux diodes du type sus-mentionné. Le composant non-linéaire ainsi défini comprend deux bornes B1 et B2 formant contact électrique entre lesquelles sont disposées deux diodes D1 et D2. Lorsque les diodes sont de type discret, elle peuvent être indifféremment reliées par leur cathode ou leur anode selon les deux configurations illustrées respectivement par la figure 1 et la figure 2. The Schottky and pin oupip diodes in amorphous silicon have strongly non-linear inverse characteristics. The device of the invention, as illustrated in FIGS. 1 and 2, is analogous to a nonlinear element of the varistor type and consists of the association in series and in opposition of two diodes of the type mentioned above. The non-linear component thus defined comprises two terminals B1 and B2 forming electrical contact between which are arranged two diodes D1 and D2. When the diodes are of discrete type, they can be interconnected by their cathode or their anode according to the two configurations illustrated respectively by FIG. 1 and FIG. 2.
Dans le cadre des applications rappelées dans le préambule de la présente description, les diodes D1 et D2 sont obtenues par intégration sur un substrat, qui dans un exemple de réalisation préféré est un substrat commun. Une telle réalisation sera décrite de façon plus détaillée dans ce qui suit. In the context of the applications recalled in the preamble to this description, the diodes D1 and D2 are obtained by integration on a substrate, which in a preferred embodiment is a common substrate. Such an embodiment will be described in more detail in the following.
La figure 3 illustre l'allure des courbes de réponse courant Tension inverse Vinv de chacune des diodes D1 ou D2 classé en série pour former les
inv dispositifs non-linéaires 1. Plus particulièrement la courbe A illustre la courbe de réponse d'une telle diode. Pour une tension inverse V. = 0 le
inv courant de fuite est typiquement, pour une diode de type Schottky en silicium amorphe, de l'ordre de 6. .10 12 ampères. La tension VA représente la tension de claquage, typiquement supérieure à 20 volts.FIG. 3 illustrates the shape of the reverse voltage current response curves Vinv of each of the diodes D1 or D2 classified in series to form the
inv non-linear devices 1. More particularly curve A illustrates the response curve of such a diode. For a reverse voltage V. = 0 le
inv leakage current is typically, for a Schottky diode of amorphous silicon, of the order of 6.10 12 amperes. The voltage VA represents the breakdown voltage, typically greater than 20 volts.
La courbe C illustre la réponse d'une diode classique montrant une saturation sur la plus grande partie de celle-ci jusqu'à une tension de claquage Vc. Les positions relatives des tensions de claquage VA et VC sont arbitraires -sur le diagramme. Curve C illustrates the response of a conventional diode showing saturation over most of it until a breakdown voltage Vc. The relative positions of the breakdown voltages VA and VC are arbitrary on the diagram.
L'association des deux diodes en série-opposition permet d'obtenir une courbe composite illustrée par le diagramme de la figure 4 représentant la courbe du courant traversant le dispositif 1 en fonction de la tension appliquée entre les bornes B1 et B2. La courbe en courant est non-linéaire dans la gamme de tension - -V1 à + V2 la valeur absolue de ces deux tensions étant les tensions de claquages respectives des diodes D1 et D2 qui peuvent être au choix identiques ou différentes. The association of the two diodes in series-opposition makes it possible to obtain a composite curve illustrated by the diagram in FIG. 4 representing the curve of the current passing through the device 1 as a function of the voltage applied between the terminals B1 and B2. The current curve is non-linear in the voltage range - -V1 to + V2 the absolute value of these two voltages being the respective breakdown voltages of the diodes D1 and D2 which can be either identical or different.
La figure 5 illustre une structure de diode Schottky à couches de silicium amorphe. Typiquement ce type de diode est obtenu par déposition sur un substrat 10 d'une première couche 11 en silicium amorphe à dopage de type n+, d'une seconde couche en silicium amorphe non dopée 12 et d'une couche superficielle constituée par un métal, cette dernière couche avec la couche sous-jacente forme la jonction Schottky. De façon usuelle, le métal est du platine mais le choix peu t se porter sur des métaux ayant des propriétés analogues tel que palladium ou or. Dans une variante préférée cette couche de métal subit Uh traitement qui sera détaillé dans ce qui suit de manière à former un interface en siliciure de platine (Pt Si, Pt2 Si) assurant un meilleur contact métal-semiconducteur.La couche supérieure est donc une couche composite comprenant une mince couche formant interface 13 en siliciure de platine par exemple et une couche métallique -14 en platine. Figure 5 illustrates a Schottky diode structure with layers of amorphous silicon. Typically this type of diode is obtained by deposition on a substrate 10 of a first layer 11 of amorphous silicon with n + type doping, of a second layer of undoped amorphous silicon 12 and of a surface layer constituted by a metal, this last layer with the underlying layer forms the Schottky junction. Usually, the metal is platinum, but the choice can be made on metals having similar properties such as palladium or gold. In a preferred variant, this metal layer undergoes treatment which will be detailed in the following so as to form a platinum silicide interface (Pt Si, Pt2 Si) ensuring better metal-semiconductor contact. The upper layer is therefore a layer composite comprising a thin layer forming an interface 13 made of platinum silicide for example and a metal layer -14 made of platinum.
Le substrat peut être en tout matériau compatible avec les températures atteintes lors du dépôt des couches qui sont typiquement de l'ordre de 600 c. En particulier, il peut être en silicium cristallin ou poly-cristallin en molybdène, en quartz ou à base de certains verres tenant les hautes températures. The substrate can be of any material compatible with the temperatures reached during the deposition of the layers which are typically of the order of 600 c. In particular, it can be made of crystalline silicon or poly-crystalline of molybdenum, quartz or based on certain glasses which withstand high temperatures.
Outre les couches qui viennent d'être décrites, la diode comporte également des connexions permettant les prises de contact avec la couche supérieure en platine ou autre métaux et la couché inférieure en silicium amorphe dopée n+. Les techniques permettant d'obtenir ces contacts électriques sont bien connues de l'homme de métier et ne nécess#itent pas une plus ample description. In addition to the layers which have just been described, the diode also includes connections allowing contact with the upper layer of platinum or other metals and the lower layer of n + doped amorphous silicon. The techniques for obtaining these electrical contacts are well known to those skilled in the art and do not require further description.
Un autre type de diode utilisable dans le cadre de l'invention est la diode pin ou encore la diode nip dont la structure ne se différencie de la première que par l'ordre de dépôt des couches sur un substrat. La figure 6 illustre la structure d'une diode pin. Comme précédemment, elle comprend un substrat 10 une première couche 15 en silicium amorphe dopée p une seconde couche en silicium amorphe non dopé et une troisième couche en silicium amorphe dopée n+. Les connexions électriques n'ont pas été représentées sur la figure 6. Another type of diode which can be used in the context of the invention is the pin diode or even the nip diode, the structure of which differs from the first only by the order in which the layers are deposited on a substrate. Figure 6 illustrates the structure of a pin diode. As before, it comprises a substrate 10 a first layer 15 of amorphous silicon doped p a second layer of undoped amorphous silicon and a third layer of n + doped amorphous silicon. The electrical connections have not been shown in Figure 6.
Un dispositif complet selon l'invention comprend deux diodes en série associées en opposition selon l'une des configurations illustrées par les figures 1 ou 2. Lorsqu'il s'agit d'éléments discrets, comme précédemment rappelé, il suffit de connecter physiquement ces éléments pour obtenir le dispositif. Cependant dans une des variantes préférée de l'invention, ces éléments sont intégrés sur un substrat commun à un ou plusieurs dispositifs. A complete device according to the invention comprises two diodes in series associated in opposition according to one of the configurations illustrated by FIGS. 1 or 2. In the case of discrete elements, as previously mentioned, it suffices to physically connect these elements to obtain the device. However, in one of the preferred variants of the invention, these elements are integrated on a substrate common to one or more devices.
Dans le cadre de l'invention, plusieurs configurations peuvent être adoptées et notamment, sans que cella soit limitatif, les configurations illustrées par les figures 7 et 8.Within the framework of the invention, several configurations can be adopted and in particular, without this being limiting, the configurations illustrated in FIGS. 7 and 8.
La figure 7 illustre une première configuration de type coplanaire. Elle s'adapte indifférement aux diodes de type Schottky ou aux diodes pin comme représenté sur cette figure. Sur un substrat isolant 10, qui peut être commun à plusieurs dispositifs, les couches 11, 12 et 15 précédemment décrites ont été déposées. Deux plages métalliques formant des contacts E1 et E2 des limites de diodes D1 et D2 dans les régions semiconductrices qui leurs sont sous-jacentes, la couche n+ 11 étant interrompue par une tranchée entre les deux diodes.La connexion électrique entre ces deux diodes est assurée par la couche 15 de faible résistivité du fait de son dopage P. Les électrodes sont réalisées en métaux bons conducteurs électriques tels que le nickel, l'or, -l'aluminium ou encore le chrome. Ces électrodes sont reliées électriquement à deux plages métalliques formant les bornes de contact électrique
B1 et B2 du dispositif.FIG. 7 illustrates a first configuration of the coplanar type. It fits either Schottky type diodes or pin diodes as shown in this figure. On an insulating substrate 10, which can be common to several devices, the layers 11, 12 and 15 previously described have been deposited. Two metal pads forming contacts E1 and E2 of the limits of diodes D1 and D2 in the semiconductor regions which are underlying them, the layer n + 11 being interrupted by a trench between the two diodes. The electrical connection between these two diodes is ensured by the layer 15 of low resistivity due to its P doping. The electrodes are made of metals which are good electrical conductors such as nickel, gold, aluminum or even chromium. These electrodes are electrically connected to two metal pads forming the electrical contact terminals
B1 and B2 of the device.
La figure 8 illustre schématiquement une structure composite plus spécialement adaptée au dispositif à base de diode pin ou nip. La structure illustrée sur la figure 8 est une structure du type n-i p-i-n. Les couches 11 et 11' sont en silicium amorphe à dopage n+, la couche 15 est en silicium amorphe à dopage p+ et les couches 12 et 12' en silicium amorphe non dopé. FIG. 8 schematically illustrates a composite structure more specially adapted to the device based on a pin or nip diode. The structure illustrated in FIG. 8 is a structure of the n-i p-i-n type. The layers 11 and 11 ′ are made of n + doped amorphous silicon, the layer 15 is made of p + doped amorphous silicon and the layers 12 and 12 ′ made of undoped amorphous silicon.
La tension est appliquée entre. les deux bornes B1 et B2 reliées électriquement à deux électrodes en contact respectivement avec les couches 11 et 11'. L'ensemble peut naturellement être déposé sur un substrat.Voltage is applied between. the two terminals B1 and B2 electrically connected to two electrodes in contact with the layers 11 and 11 'respectively. The assembly can naturally be deposited on a substrate.
Dans toutes les variantes qui viennent d'être-décrites, la couche en silicium amorphe 12 (ou 12') peut être légèrement dopée. Celà conduit, à tension inverse égale, à un courant traversant chacune des diodes individuel les constituant un dispositif de l'invention plus important. Cependant la tension de claquage est inférieure à celle qu'on peut obtenir si la couche 12 est non dopée. Si on se reporte à nouveau au diagramme de la figure 3, la courbe B illustre cette variante. La tension VB est la tension de claquage d'une diode - dont la couche intermédiaire est légèrement dopée, cette tension étant inférieure à la tension VA d'une diode dont la couche 12 ntest pas dopée, tous autres paramètres restant égaux. In all the variants which have just been described, the amorphous silicon layer 12 (or 12 ′) can be lightly doped. This leads, at equal reverse voltage, to a current passing through each of the individual diodes constituting them a more important device of the invention. However, the breakdown voltage is lower than that which can be obtained if the layer 12 is undoped. If we refer again to the diagram in FIG. 3, curve B illustrates this variant. The voltage VB is the breakdown voltage of a diode - the intermediate layer of which is lightly doped, this voltage being less than the voltage VA of a diode whose layer 12 is not doped, all other parameters remaining equal.
Bien que de nombreux procédés permettent d'obtenir des diodes en silicium amorphe de type Schottky ou de type pin ou nip, éléments de base pour l'obtention du dispositif selon l'invention, il va être maintenant décrit deux procédés de fabrication pour l'obtention de ces deux types de diodes. Although many methods make it possible to obtain amorphous silicon diodes of the Schottky type or of the pin or nip type, basic elements for obtaining the device according to the invention, two manufacturing methods will now be described for the obtaining these two types of diodes.
Ces deux procédés comportent un grand nombre d'étapes communes. Seule diffère l'étape consistant à l'obtention d'une couche métallique pour les diodes Schottky.These two methods include a large number of common steps. The only difference is the step of obtaining a metallic layer for the Schottky diodes.
La première phase consiste en la déposition du nombre de couche de silicium amorphe voulu sur un substrat par une méthode de décomposition thermique de silane à pression atmosphérique. The first phase consists of the deposition of the desired number of layers of amorphous silicon on a substrate by a method of thermal decomposition of silane at atmospheric pressure.
Bien que la méthode de dépôt soit connue, il est utile de décrire brièvement un appareil permettant ce dépôt. La figure 9 représente un tel appareil. Sur cette figure est représentée schématiquement un réacteur comprenant une chambre de réaction verticale et composé des éléments suivants:
- un suscepteur circulaire 80 en graphite recouvert de carbure de silicium reposant sur un piedestal en quartz (non représenté sur la figure).Although the deposition method is known, it is useful to briefly describe an apparatus allowing this deposition. Figure 9 shows such an apparatus. In this figure is shown schematically a reactor comprising a vertical reaction chamber and composed of the following elements:
- A circular susceptor 80 in graphite covered with silicon carbide resting on a quartz pedestal (not shown in the figure).
L'ensemble suscepteur piedestal est animé d'un mouvement de rotation, règlable typiquement entre 0 et 30 tours par minutes;
- un bobinage comprenant une self spiralée 81, située dans un plan parallèle au suscepteur 80 et couplée inductivement à celui-ci. La self est reliée à un générateur haute fréquence 85 fonctionnant à 400 k Hz et de puissance 25 Kw;
- une jupe en quartz 82 isolant la self de la chambre de réaction;
- une cloche en quartz 83 posée sur un socle également en quartz 84.The pedestal susceptor assembly is driven by a rotational movement, typically adjustable between 0 and 30 revolutions per minute;
- A winding comprising a spiral self 81, located in a plane parallel to the susceptor 80 and inductively coupled thereto. The choke is connected to a high frequency generator 85 operating at 400 k Hz and with a power of 25 Kw;
- a quartz skirt 82 isolating the reactor from the reaction chamber;
- a quartz bell 83 placed on a base also made of quartz 84.
L'ensemble délimite le volume de la chambre de réaction.The assembly defines the volume of the reaction chamber.
- un injecteur 86 situé au centre du suscepteur permet l'introduction des gaz C à décomposer dans la chambre à réaction, ces gaz étant évacues par le bas du réacteur par les orifices 87. an injector 86 located in the center of the susceptor allows the introduction of the gases C to be decomposed in the reaction chamber, these gases being discharged from the bottom of the reactor through the orifices 87.
Les débits gazeux sont mesurés de façon classique à l'aide de tubes débimètres à billes munis de robinets à soufflets en acier inoxydable. Sur le suscepteur 80 sont représentés, sous la référence 1, des dispositifs en cours de réalisation, c'est à dire des dispositifs comprenant au moins un substrat sur lequel vont être déposées une ou plusieurs couches selon le pr#océdé de l'invention. La cloche 83 peut comporter également des fenêtres de visé permettant la mesure de la température atteinte par les dispositifs 84 à l'aide de dispositifs de mesure à infrarouge. Toutes ces dispositions sont bien connues de l'homme de-métier. The gas flow rates are conventionally measured using ball flow meter tubes fitted with bellows valves made of stainless steel. On the susceptor 80 are shown, under the reference 1, devices in progress, that is to say devices comprising at least one substrate on which one or more layers will be deposited according to the method of the invention. The bell 83 may also include sight windows allowing the measurement of the temperature reached by the devices 84 using infrared measuring devices. All these arrangements are well known to those skilled in the art.
Le gaz injecté G comprend de l'hydrogène à pression atmosphérique dont le débit typique est de l'ordre de 32 litres par minutes et un mélange d'autres gaz dont la nature dépend de#la couche à réaliser. The injected gas G comprises hydrogen at atmospheric pressure whose typical flow rate is of the order of 32 liters per minute and a mixture of other gases, the nature of which depends on the layer to be produced.
Pour fixer les idées, un premier exemple concerne la- fabrication d'une diode à caractéristiquesvnon-linéaires de type Schottky et de structure illustrée par la figure 5. La première couche à réaliser est une couche en silicium amorphe dopée n+. Pour ce faire on injecte en plus de l'hydrogène du silane avec un débit del'ordre de 1 litre par minute et de la phosphine dans la proportion :10 3 molécules de PH3 pour une molécule de silane
Si H4. L'épaisseur à déposer est typiquement de l'ordre de 2000 A . La température du dépôt est choisie entre environ 4000 et une température inférieure à la température pour laquelle -on obtient une cristallisation, du silicium. Cette température est de l'ordre de 630 C. La vitesse de croissance de la couche est d'environ 1 micromètre par heure.La deuxième couche à réaliser est une couche en silicium amorphe non dopée ou très faiblement dopée. Si on désire un profil de jonction abrupt, il est alors nécessaire de réaliser une étape intermédiaire pendant laquelle l'arrivée de tout gaz autre que l'hydrogène est stoppée. Cette période intermédiaire à une durée de Mordre de 15 mn. Ensuite, pour obtenir une couche non dopée, seul le silane est admis. La vitesse de croissance est également de l'ordre de 1 micromètre par heure et la température est comprise dans la gamme précédemment indiquée. L' épaisseur typique de la couche est d'environ 5000 0 5000A
Si on désire une couche faiblement dopée, on admet également de la phosphine en proportion moléculaire inférieure à 10-5, typiquement 10-6. To fix the ideas, a first example relates to the manufacture of a diode with non-linear characteristics of the Schottky type and of structure illustrated in FIG. 5. The first layer to be produced is a layer of n + doped amorphous silicon. To do this, we inject silane hydrogen in addition with a flow rate of the order of 1 liter per minute and phosphine in the proportion: 10 3 molecules of PH3 for one molecule of silane
If H4. The thickness to be deposited is typically of the order of 2000 A. The temperature of the deposit is chosen between around 4000 and a temperature below the temperature for which -on silicon is obtained. This temperature is of the order of 630 C. The growth rate of the layer is approximately 1 micrometer per hour. The second layer to be produced is an undoped or very lightly doped amorphous silicon layer. If an abrupt junction profile is desired, it is then necessary to carry out an intermediate stage during which the arrival of any gas other than hydrogen is stopped. This intermediate period lasts 15 minutes. Then, to obtain an undoped layer, only silane is admitted. The growth rate is also of the order of 1 micrometer per hour and the temperature is within the range previously indicated. Typical layer thickness is around 5000 0 5000A
If a weakly doped layer is desired, phosphine is also admitted in a molecular proportion less than 10-5, typically 10-6.
Outre le silane, les autres hydrures de silicium sont également utilisables. In addition to silane, the other silicon hydrides can also be used.
Cette première phase est suivie d'une seconde phase pendant laquelle le dispositif à ce stade de la fabrication est soumis à une post-hydrogénation effectuée dans un plasma d'hydrogène généré par microondes. This first phase is followed by a second phase during which the device at this stage of manufacture is subjected to a post-hydrogenation carried out in a hydrogen plasma generated by microwaves.
Un appareil permettant d'obtenir cette post-hydrogénation est décrit en relation avec la figure 10. An apparatus enabling this post-hydrogenation to be obtained is described in relation to FIG. 10.
La figure 10 est une vue en coupe d'un appareil utilisé préférentiellement pour cette phase du procédé consistant dans le traitement thermique du dispositif dans une atmosphère contenant de l'hydrogène atomique. Un corps cylindrique en quartz 200 à l'intérieur duquel est placé le dispositif 1 à traiter comporte un orifice d'entrée 203 permettant d'introduire de l'hydro- gène moléculaire et un orifice de sortie 204 utilisé en premier lieu pour effectuer le vide et ensuite pour assurer une très faible circulation des gaz pendant le traitement. Une cavité centrale 205, situées dans l'axe du corps cylindrique, permet sans problème d'étanchéité, de mesurer la température du dispositif à l'aide d'un thermocouple 206.Des cavités résonnantes 207 et 208 excitées par un générateur à microondes 209 transforment par ionisation l'hydrogène moléculaire en hydrogène atomique. Une valeur typique de la puissance absorbée par chaque cavité résonnante est de 30 watts et la fréquence de travail, correspondant par exemple à une des fréquences normalisées par la réglementation en vigueur en France, est de 2.45 GHZ.
La puissance consommée non utilisée apparâîssant sous forme calorifique est évacuée par circulation d'azote à travers les cavités résonnantes; une source d'azote 210 est reliée par des conduits 217 a des orifices d'entrée 212 placés sur les cavités résonnantes 207 et 208; des orifices de sortie 214 situés sur les cavités résonnantes et diamétralement opposés aux orifices d'entrée 212 permettant à'azote de s'échapper vers l'extérieur.Figure 10 is a sectional view of an apparatus preferably used for this phase of the process consisting in the thermal treatment of the device in an atmosphere containing atomic hydrogen. A cylindrical quartz body 200 inside which the device 1 to be treated is placed has an inlet orifice 203 allowing the introduction of molecular hydrogen and an outlet orifice 204 used firstly to effect the vacuum and then to ensure a very low gas circulation during the treatment. A central cavity 205, located in the axis of the cylindrical body, allows without sealing problem, to measure the temperature of the device using a thermocouple 206. Resonant cavities 207 and 208 excited by a microwave generator 209 transform molecular hydrogen into atomic hydrogen by ionization. A typical value of the power absorbed by each resonant cavity is 30 watts and the working frequency, corresponding for example to one of the frequencies standardized by the regulations in force in France, is 2.45 GHZ.
The unused consumed power appearing in calorific form is evacuated by circulation of nitrogen through the resonant cavities; a nitrogen source 210 is connected by conduits 217 to inlet ports 212 placed on the resonant cavities 207 and 208; outlet orifices 214 situated on the resonant cavities and diametrically opposite to the inlet orifices 212 allowing nitrogen to escape towards the outside.
Une trentaine de spires chauffantes 215 non jointines sont bobinées sur le cylindre de quartz et réparties sur une longueur d'environ 15cm; elles assurent par rayonnement et convexion l'élévation de température du dispositif 1. Le dispositif 1 à traiter est situé en dehors des régions ionisées
situées à l'intérieur des cavités 207 et 208; de ce fait le mélange gazeux
circulant au voisinage du substrat 201 ne contient pas d'ions ou d'électrons
susceptibles d'engendrer une attaque par bombardement dudit substrat.Thirty non-joined 215 heating coils are wound on the quartz cylinder and distributed over a length of approximately 15cm; by radiation and convection, they increase the temperature of the device 1. The device 1 to be treated is located outside of the ionized regions
located inside the cavities 207 and 208; therefore the gas mixture
circulating in the vicinity of substrate 201 does not contain ions or electrons
likely to generate a bombardment attack on said substrate.
Selon une autre caractéristique importante de ce type d'appareil, deux
sources d'hydrogène atomique obtenu par les cavités 207 et 208 sont disposées de part et d'autre du substrat en traitement; cette disposition rend plus homogène la répartition de l'hydrogène atomique en contact avec le substrat 201. Dans un exemple de réalisation pratique avec un appareil
dont les dimensions sont: longueur environ 30cm et diamètre de l'ordre de 4cm, on peut traiter des dispositifs dont les substrats ont des dimensions
maximales égales à 4cm2.According to another important characteristic of this type of device, two
sources of atomic hydrogen obtained by the cavities 207 and 208 are arranged on either side of the substrate under treatment; this arrangement makes the distribution of atomic hydrogen in contact with the substrate 201 more homogeneous. In a practical embodiment example with an apparatus
whose dimensions are: length about 30cm and diameter of the order of 4cm, we can treat devices whose substrates have dimensions
maximum equal to 4cm2.
Une troisième phase permettant d'obtenir une diode Schottky de structure illustrée par la figure 5 ou encore un dispositif selon l'invention constitué de deux diodes Schottky selon la structure illustrée par la figure 7 consiste en un dépôt d'une couche métallique destiné à former la jonction
Schottky. Après nettoyage à l'aide d'un désoxydant par exemple de l'acide fluorhydrique, une électrode en platine d'épaisseur environ 3000 A est déposée sur la couche 12. Ce dépôt peut être réalisé par la technique connue
de bombardement électronique. Après dépôt du métal, selon une variante préférée de l'invention, un recuit sous vide est réalisé à une température d'environ 2000c pendant une dizaine de minutes. Ceci permet de former un interface en siliciure de platine 13 assurant un meilleur contact métalsemiconducteur. On obtient alors une couche superficielle composite 13, 14 cette dernière étant en métal pur. Comme il a été rappelé, tout métal formant un composé d'interface stable avec le silicium par recuit thermique à basse température peut être utilisé, par exemple palladium.A third phase making it possible to obtain a Schottky diode of structure illustrated by FIG. 5 or also a device according to the invention made up of two Schottky diodes according to the structure illustrated by FIG. 7 consists in depositing a metallic layer intended to form the junction
Schottky. After cleaning with a deoxidizer, for example hydrofluoric acid, a platinum electrode with a thickness of around 3000 A is deposited on layer 12. This deposition can be carried out by the known technique
of electronic bombardment. After the metal has been deposited, according to a preferred variant of the invention, vacuum annealing is carried out at a temperature of around 2000c for ten minutes. This makes it possible to form a platinum silicide interface 13 ensuring better metalsemiconductive contact. This gives a composite surface layer 13, 14 the latter being of pure metal. As has been recalled, any metal forming a stable interface compound with silicon by thermal annealing at low temperature can be used, for example palladium.
Dans une étape ultérieure, la création d'électrode E1 et E2 telle qu'illustré sur la figure 7 peut être obtenue par les techniques habituellement mises en oeuvre dans le domaine de la fabrication des circuits intégrés. Il en est de même des connexions supplémentaires visant la
création des bornes de contact électrique B1 et 112. In a subsequent step, the creation of electrode E1 and E2 as illustrated in FIG. 7 can be obtained by the techniques usually used in the field of manufacturing integrated circuits. The same applies to additional connections aimed at
creation of electrical contact terminals B1 and 112.
Pour une diode fabriquée dans ces conditions, la tension inverse de
claquage qui dépend de l'épaisseur de la couche non dopée est typiquement
de l'ordre de 20 volts ou plus. La non-linéarité peut être mise en évidence par les valeurs de densité de courant par unité de surface en prenant deux tensions de polarisation appliquée aux bornes B1 et B2 égales- respectivement à V et 3 V : pour V inv= 5 volts la densité de courant J = 7 10 9 A/cm2-- et Vinv = 15 volts : 3 = 7 10 3 A/cm2. Dans un deuxième
inv exemple de réalisation, concernant une diode platine-Sch#ttky dopée à 5 10
6
PH3, les tensions de claquage sont de l'ordre de 10 volts avec des densités de courant égales à 50 A/cm2.Les valeurs de densités de courant à 0,5 volt et 2,5 volts sont respectivement 1,6 10 6 A/cm2 et 7 10 3 A/cm2. For a diode manufactured under these conditions, the reverse voltage of
breakdown which depends on the thickness of the undoped layer is typically
on the order of 20 volts or more. The non-linearity can be demonstrated by the values of current density per unit area by taking two bias voltages applied to the terminals B1 and B2 equal to V and 3 V respectively: for V inv = 5 volts the density of current J = 7 10 9 A / cm2-- and Vinv = 15 volts: 3 = 7 10 3 A / cm2. In a second
inv exemplary embodiment, relating to a platinum-Sch # ttky diode doped with 5 10
6
PH3, the breakdown voltages are of the order of 10 volts with current densities equal to 50 A / cm 2. The values of current densities at 0.5 volt and 2.5 volts are respectively 1.6 10 6 A / cm2 and 7 10 3 A / cm2.
Toutes autres possibilités entre ces deux-valeurs peuvent être obtenues par des dopages intermédiaires. All other possibilities between these two values can be obtained by intermediate doping.
Selon un procédé de fabrication, en partie commun avec celui qui vient d'être décrit, concerne la fabrication de diodes de types pin ou nip selon l'ordre des couches déposées. Il comporte également une phase de dépôt et une phase de post-hydrogénation analogue à celles qui viennent d'être décrites. Pendant la phase de dépôt, pour une diode de type pin, les couches suivantes sont réalisées : une couche en silicium amorphe dopée p une couche non-dopée très faiblement dopée et une couche dopée n+. Les étapes permettant d'obtenir les deux- dernières couches sonnt identiques à celles déjà décrites en relation avec le procédé de fabrication dune diode Schottky elles ne seront pas décrites à nouveau. En ce qui concerne l'obtention d'une couche en silicium amorphe dopée p+, il est nécessaire de mélanger au silane un gaz permettant un dopage du type p.Un tel gaz est par exemple du diborane mélangé en proportion volumique égale à 10 3. La vitesse de croissance d'une couche de ce type est d'environ 100 micromètres par heure. According to a manufacturing process, in part common with that which has just been described, relates to the manufacture of pin or nip type diodes according to the order of the layers deposited. It also includes a deposition phase and a post-hydrogenation phase similar to those which have just been described. During the deposition phase, for a pin-type diode, the following layers are produced: an amorphous silicon layer doped p a very lightly doped non-doped layer and an n + doped layer. The steps for obtaining the last two layers sound identical to those already described in relation to the method of manufacturing a Schottky diode, they will not be described again. As regards obtaining a p + doped amorphous silicon layer, it is necessary to mix with the silane a gas permitting p type doping. Such a gas is for example diborane mixed in a volume proportion equal to 10 3. The growth rate of a layer of this type is about 100 micrometers per hour.
o
Typiquement l'épaisseur de la couche est 1000 A De la même manière que précédemment décrit, si on désire des profils de jonctions abrupts, il est nécessaire d'observer entre le dépôt des différentes couches des temps d'arrêts typiquement de Mordre de 15 mn pendant lesquelles seules le gaz hydrogène est injecté. Si on désire une couche à -jonction graduelle ces temps d'arrêts ne sont pas observés.o
Typically the thickness of the layer is 1000 A In the same way as previously described, if you want abrupt junction profiles, it is necessary to observe between the deposition of the different layers stopping times typically 15 minutes during which only hydrogen gas is injected. If a layer with a gradual junction is desired, these stopping times are not observed.
Comme précédemment, la phase comportant les étapes de dépôts des couches de silicium amorphe est suivie d'une phase d'hydrogénation sous plasma
Les caractéristiques inverses d'une telle diode sont comparables à celles obtenues pour une diode Schottky. En particulier la tension de claquage est du même ordre de grandeur. Cependant la non-linéarité est moins marquée: les densités de courant à 5 volts et 20 volts sont respectivement 1,3 10 6 A/cm2 et 4,5 10-4 A/cm2. Un léger dopage de la couche intermé- diaire 12 augmente la non-linéarité du dispositif mais au #prix d'une tension de claquage inférieure. Le courant de fuite pour V = 0 est de l'ordre de
inv 10 A,c'est à dire supérieure à celui obtenu avec une diode Schottky.As before, the phase comprising the steps of depositing the layers of amorphous silicon is followed by a hydrogenation phase under plasma.
The inverse characteristics of such a diode are comparable to those obtained for a Schottky diode. In particular, the breakdown voltage is of the same order of magnitude. However, the non-linearity is less marked: the current densities at 5 volts and 20 volts are respectively 1.3 10 6 A / cm2 and 4.5 10-4 A / cm2. A slight doping of the intermediate layer 12 increases the non-linearity of the device but at the price of a lower breakdown voltage. The leakage current for V = 0 is of the order of
inv 10 A, i.e. greater than that obtained with a Schottky diode.
Enfin dans une phase ultérieure, les électrodes sont crées par une métallisation partielle du type de celle illustrée par la figure 7 et relié électriquement aux bornes de connexions électriques B1 et 112. Finally in a subsequent phase, the electrodes are created by a partial metallization of the type illustrated in FIG. 7 and electrically connected to the terminals of electrical connections B1 and 112.
Un premier exemple d'utilisation du dispositif selon l'invention doit maintenant être décrit en relation avec les figures 1 I et 12 qui représentent respectivement en coupe et en élévation un écran de visualisation du type panneau plat à cristaux liquides. A first example of use of the device according to the invention must now be described in relation to FIGS. 1 I and 12 which respectively represent in section and in elevation a display screen of the flat panel type with liquid crystal.
Le cristal liquide de chacune des cellules est un cristal de type nématique. The liquid crystal of each of the cells is a nematic type crystal.
Comme il a été rappelé, une cellule de se type se comporte comme un condensateur électrique et le fonctionnement en a été rappelé. As has been recalled, a cell of this type behaves like an electrical capacitor and its operation has been recalled.
Sur la figure 11, à titre d'exemple non limitatif, on- a représenté une vue partielfe en coupe d'un dispositif de visualisation comprenant une couche de matériau électro-optique 120 constitué dans l'exemple choisi par un cristal liquide de type nématique. Chaque élément de visualisation est commandé par un dispositif 1 conforme à l'invention et qui sera, pour fixer les idées, décrit comme étant du type analogue à celui décrit en relation avec la figure 7. La couche de cristal liquide est enserrée dans l'espace laissé libre entre deux lames 121 et 122 parallèles et distantes d'environ une dizaine de micromètres. L'écartement est défini par des cales d'épaisseur non représentées. In Figure 11, by way of nonlimiting example, there is shown a partial sectional view of a display device comprising a layer of electro-optical material 120 formed in the example chosen by a nematic type liquid crystal . Each display element is controlled by a device 1 in accordance with the invention and which, to fix ideas, will be described as being of the type similar to that described in relation to FIG. 7. The layer of liquid crystal is enclosed in the space left free between two blades 121 and 122 parallel and distant by about ten micrometers. The spacing is defined by shims which are not shown.
Il est connu d'appliquer un champ électrique à un cristal liquide pour modifier Itqrientation de ses molécules afin de moduler la lumière incidente. It is known to apply an electric field to a liquid crystal to modify the itqrientation of its molecules in order to modulate the incident light.
Les matériaux présentant une phase mésomorphe sont faits de molécules longiformes orientables en présence drune paroi solide, suivant une direction commune qui peut être soit parallèle soit perpendiculaire au plan de la paroi. La direction de cette orientation dépend des natures respectives du matériau cristal liquide et de la paroi. L'orientation en est facilitée par l'utilisation de surfactants appropriés assurant un traiteme#nt préalable en contact avec le film. Suivant l'effet désiré on utilise un matériau mélo~ morphe présentant l'une ou l'autre des trois phases suivante#s: smectique, nématique, et/ou cholestérique.Materials with a mesomorphic phase are made of longiform molecules which can be oriented in the presence of a solid wall, in a common direction which can be either parallel or perpendicular to the plane of the wall. The direction of this orientation depends on the respective natures of the liquid crystal material and of the wall. The orientation is facilitated by the use of appropriate surfactants ensuring a prior treatment in contact with the film. According to the desired effect, a melody ~ morph material is used which presents one or other of the following three phases # s: smectic, nematic, and / or cholesteric.
La couche de cristal liquide 120-est commandée électriquement par l'intermédiaire des électrodes 123 et 124 situées respectivement sur la face interne des lames 121 et 122. Chaque électrode 123 définît par le contour de sa surface qui est de l'ordre du mm2, une cellule représentant un élément d'un écran à accès matricielle par exemple. Les tensions nécessaires à la commande de la couche de cristal liquide 120 sont véhiculées par 1 intermédiaire des connexions de lignes et de colonnes. Lorsque les lignes et les colonnes relient entre elles plusieurs cellules, la commande d'une cellule crée un champ de commutation, mais d'autres cellules à ne pas commuter peuvent être le siège de champs électriques parasites indésirables. The liquid crystal layer 120 is electrically controlled by means of the electrodes 123 and 124 situated respectively on the internal face of the blades 121 and 122. Each electrode 123 defines by the contour of its surface which is of the order of mm 2, a cell representing an element of a screen with matrix access for example. The voltages necessary for controlling the liquid crystal layer 120 are conveyed by means of the line and column connections. When the rows and the columns connect several cells together, the control of a cell creates a switching field, but other cells not to be switched can be the site of unwanted parasitic electric fields.
Dans l'art connu, il est d'usage d'associer- à chaque cellule à cristal liquide un élément de commutation consitué par une varistance mise en série avec chaque point à exciter. Selon la présente invention, cet élément de commutation est remplaçé par le dispositif 1 constitue par l'association de deux diodes Schottky ou pin ou encore nip. Si on se reporte à nouveau aux figures Il et 12, l'électrode 124 est une électrode commune à une rangée de cellules élémentaires, une ligne par exemple. L'électrode 125 sert à adresser dans ce cas une colonne. Elle est reliée à la contre-électrode 123 via l'élément de commutation, c'est à dire le dispositif 1. Ces électrodes 123 de forme carrée, dans ltexemple décrit, peuvent être réalisées à l'aide d'une métallisation de faible épaisseur et rester transparente à la lumière Si la cellule doit être lue par transmission ou réfléchissante dans le cas contraire. In the known art, it is customary to associate with each liquid crystal cell a switching element constituted by a varistor placed in series with each point to be excited. According to the present invention, this switching element is replaced by the device 1 constituted by the association of two Schottky or pin or even nip diodes. If we refer again to FIGS. 11 and 12, the electrode 124 is an electrode common to a row of elementary cells, a line for example. The electrode 125 is used to address a column in this case. It is connected to the counter electrode 123 via the switching element, that is to say the device 1. These electrodes 123 of square shape, in the example described, can be produced using a thin metallization and remain transparent to light If the cell is to be read by transmission or reflective otherwise.
De façon préférentielle, les substrats 122 comportent des cavités 126 dans lesquels sont intégrés des dispositifs 1, réalisés par exemple selon l'un des procédés de fabrication qui viennent d'être décrit. Le substrat 122 sert à isoler électriquement les différentes couches disposés dans ces cavités des électrodes de commandes 125 et 123. Celles ci sont en contact électrique avec les deux électrodes E1 et E2, les diodes placées en série formant le dispositif 1 selon l'invention.Preferably, the substrates 122 include cavities 126 in which are integrated devices 1, produced for example according to one of the manufacturing methods which have just been described. The substrate 122 serves to electrically isolate the different layers arranged in these cavities of the control electrodes 125 and 123. These are in electrical contact with the two electrodes E1 and E2, the diodes placed in series forming the device 1 according to the invention.
Dans une réalisation typique, la surface du cristal liquide est environ 1 mm2. Pour que le fonctionnement, par exemple en transmission, ne soit pas perturbé par la présence des dispositifs non linéaires 1, il est nécessaire que la surface de ceux-ci soit petite devant celle du cristal, typiquement un dixième de la surface. Dans le cas des diodes Schottky, réalisé conformément à la structure décrite en relation avec la figure 7, les électrodes définissant les deux diodes ont des dimensions de 300 X 100 micromètres et sont espacées d'environ 290 micromètres. Les deux états de la cellule à cristal liquide peuvent être obtenus par des tensions aux bornes du dispositif égale respectivement à 8 et 14 volts ce qui correspond dans un exemple typique à 10 9 A et 10 6 A. In a typical embodiment, the surface of the liquid crystal is approximately 1 mm2. So that the operation, for example in transmission, is not disturbed by the presence of the non-linear devices 1, it is necessary that the surface of these be small compared to that of the crystal, typically a tenth of the surface. In the case of Schottky diodes, produced in accordance with the structure described in relation to FIG. 7, the electrodes defining the two diodes have dimensions of 300 X 100 micrometers and are spaced about 290 micrometers apart. The two states of the liquid crystal cell can be obtained by voltages at the terminals of the device equal to 8 and 14 volts respectively, which corresponds in a typical example to 10 9 A and 10 6 A.
Dans une autre application, les dispositifs non linéaires selon Minven- tion peuvent également être utilisés pour la commande des cellules d'un écran de visualisation à effets therm#élecfrique. Lorsqu'il s'agit de cristal liquide, celui-d est de type smectique. Ce matériau, comme il est connu, réagit optiquement-à un champ électrique au cours d'un cycle thermique comportant une phase d'échauffement et une phase de refroidissement souschamp. Il y a donc un effet mixte thermique et électrique.Pour ce faire, il est prévu deux réseaux croisés de conducteurs définissant un agencement matriciel de point d'affichage. L'un des réseaux se compose d'éléments chauffants destinés à élever transitoirement la température de la couche de matériau inscriptible. L'autre réseau coopère avec le premier pour soumettre localement la couche à des champs électriques de commande et est analogue à celui mis en oeuvre dans l'écran -décrit en relation avec les figures 11 et 12. In another application, the non-linear devices according to Minvention can also be used for controlling the cells of a display screen with therm # elecfric effects. When it comes to liquid crystal, it is of the smectic type. This material, as it is known, reacts optically to an electric field during a thermal cycle comprising a heating phase and a subfield cooling phase. There is therefore a mixed thermal and electrical effect. To do this, two crossed networks of conductors are defined, defining a matrix arrangement of display point. One of the networks consists of heating elements intended to temporarily raise the temperature of the layer of writable material. The other network cooperates with the first to locally subject the layer to electric control fields and is analogous to that implemented in the screen -described in relation to FIGS. 11 and 12.
Généralement, le premier réseau comprend des bandes chauffantes réalisées à partir d'une métallisation résistive et communes à une ligne ou une colonne de cellules élémentaires. A une telle configuration est décrite à titre d'exemples non limitatifs dans la demande de brevet français n080 26 544, déposée le 15 décembre 1980 au nom de la demanderesse. Ces bandes chauffantes sont commandées à l'aide d'un réseau de connexions de type matriciel organisées en ligne et colonne. Les circuits de multiplexage comportant généralement des diodes permettent la commande sélective des bandes chauffantes. Generally, the first network comprises heating strips made from a resistive metallization and common to a row or a column of elementary cells. To such a configuration is described by way of nonlimiting examples in French patent application no. 80 26 544, filed on December 15, 1980 in the name of the applicant. These heating bands are controlled using a network of matrix type connections organized in row and column. Multiplexing circuits generally comprising diodes allow the selective control of the heating strips.
Selon l'enseignement d'une variante de réalisation décrite dans la demande de brevet français n081 16 218, déposée le 25 aout 1981 également au nom de la demanderesse, il est possible de remplacer ces diodes par un élément non linéaire de type varistance. Une telle configuration va être rappelé brièvement en relation avec la figure 13 qui en représente le schéma électrique. Dans un but de simplification une matrice 3/3 à été représentée. According to the teaching of an alternative embodiment described in French patent application no. 81 16 218, filed on August 25, 1981 also in the name of the applicant, it is possible to replace these diodes with a non-linear element of the varistor type. Such a configuration will be briefly recalled in connection with FIG. 13 which represents the electrical diagram thereof. For the purpose of simplification, a 3/3 matrix has been shown.
Les bandes chauffantes sont repérées avec les indices R11 à R33 et de façon plus générale chaque bande résistive peux être associée à un double indice correspondant à une ligne i et une colonne j. Selon la présente invention, l'élément non linéaire sera le dispositif 1 réalisé de façon préférentielle par l'un des procédés de fabrication précédemment décrit. A titre d'exemple, pour provoquer le passage d'un courant de chauffage dans la bande résistive Roll, la première colonne est portée au potentiel + V/2 et la première ligne de potentiel - V/2 ce qui soumet l'ensemble formé par la borne chauffante
R11 et le dispositif 1 correspondant au potentiel V.Ce potentiel V est choisi de telle façon qu'il permette le passage du courant. de chauffage i capable d'élever suffisemment la température de la bande résistive R11. Il faut également que V/2 soit inférieur à la tension de seuil du dispositif 1 pour éviter d'adresser d'autres bornes chauffantes. Les autres lignes et colonnes représentées sur la figure 13 étant au potentiel zéro, aucune autre bande que R11 n'est traversée par un courant de chauffage.The heating bands are identified with the indices R11 to R33 and more generally each resistive band can be associated with a double index corresponding to a row i and a column j. According to the present invention, the non-linear element will be the device 1 preferably produced by one of the manufacturing methods previously described. For example, to cause a heating current to pass through the resistive strip Roll, the first column is brought to the potential + V / 2 and the first line of potential - V / 2 which subjects the assembly formed by the heating terminal
R11 and the device 1 corresponding to the potential V. This potential V is chosen so that it allows current to flow. heater i capable of raising the temperature of the resistive strip R11 sufficiently. V / 2 must also be lower than the threshold voltage of device 1 to avoid addressing other heating terminals. The other rows and columns shown in FIG. 13 being at zero potential, no band other than R11 is crossed by a heating current.
L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations qui viennent d'être décrits et en particulier aux seules utilisations dans les écrans de visualisation à commande électrique ou à commande thermo-électrique. Le dispositif selon l'invention trouve une application avantageuse dans tout système nécessitant un grand nombre d'éléments non linéaires où il est exigé une bonne reproductibilité et une bonne stabilité de ces éléments. The invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described and in particular to the sole uses in display screens with electric control or with thermo-electric control. The device according to the invention finds an advantageous application in any system requiring a large number of non-linear elements where good reproducibility and good stability of these elements are required.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8124165A FR2518788A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | Voltage dependent resistor for LCD screen control - uses two semiconductor diodes opposed in series between supply terminals and formed of amorphous silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8124165A FR2518788A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | Voltage dependent resistor for LCD screen control - uses two semiconductor diodes opposed in series between supply terminals and formed of amorphous silicon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2518788A1 true FR2518788A1 (en) | 1983-06-24 |
Family
ID=9265363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8124165A Pending FR2518788A1 (en) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | Voltage dependent resistor for LCD screen control - uses two semiconductor diodes opposed in series between supply terminals and formed of amorphous silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2518788A1 (en) |
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