JPH05210108A - Image display device - Google Patents
Image display deviceInfo
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- JPH05210108A JPH05210108A JP4058592A JP4058592A JPH05210108A JP H05210108 A JPH05210108 A JP H05210108A JP 4058592 A JP4058592 A JP 4058592A JP 4058592 A JP4058592 A JP 4058592A JP H05210108 A JPH05210108 A JP H05210108A
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- Liquid Crystal (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、解像度を上げ、高画素
数の表示パネルにも対応可能な画像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device which has a high resolution and is compatible with a display panel having a large number of pixels.
【0002】[0002]
【従来の技術】マトリクス型画像表示装置において、液
晶表示装置を例にとり、マトリクス表示部の具体的な回
路の一例を図8に示す。2. Description of the Related Art In a matrix type image display device, an example of a concrete circuit of a matrix display portion is shown in FIG. 8 taking a liquid crystal display device as an example.
【0003】図中81,82はデ−タサンプル回路であ
り、80はマトリクス表示部86の縦方向走査タイミン
グ信号発生回路であり、デ−タサンプル回路82の出力
をマトリクス表示部86の各画素に分配する。83はマ
トリクスの各画素毎に配置された画素選択用のトランジ
スタ、84は画素容量補助の為に挿入されたキャパシタ
−、85は各画素の液晶を示す。In the figure, 81 and 82 are data sampling circuits, 80 is a vertical scanning timing signal generating circuit of the matrix display unit 86, and the output of the data sampling circuit 82 is each pixel of the matrix display unit 86. Distribute to. Reference numeral 83 is a pixel selection transistor arranged for each pixel of the matrix, 84 is a capacitor inserted for auxiliary pixel capacitance, and 85 is a liquid crystal of each pixel.
【0004】従来、上記デ−タサンプル回路81,82
としては、シフトレジスタで構成された回路が提案され
ている。従来の上記回路の一例とデ−タサンプルパルス
の例を図9に示す。Conventionally, the data sampling circuits 81 and 82 are used.
As such, a circuit composed of a shift register has been proposed. An example of the above-mentioned conventional circuit and an example of the data sample pulse are shown in FIG.
【0005】図中10は転送クロック、11は入力タイ
ミングデ−タ、12は画像信号ライン、13はディレイ
フリップフロップである。各デ−タラインのサンプル回
路をスイッチする制御回路の一部が15,16,17で
ある。14はトランジスタ等で構成されたスイッチであ
る。スイッチ14は15より供給されるサンプルパルス
により、パルス印加中だけON状態即ち短絡状態に維持
された入力画像信号12を後段のサンプルホ−ルド回路
に供給する。In the figure, 10 is a transfer clock, 11 is input timing data, 12 is an image signal line, and 13 is a delay flip-flop. A part of the control circuit for switching the sample circuit of each data line is 15, 16, and 17. Reference numeral 14 is a switch composed of a transistor or the like. The switch 14 supplies the input image signal 12 maintained in the ON state, that is, the short-circuited state to the sample-hold circuit in the subsequent stage by the sample pulse supplied from 15.
【0006】従来、サンプルスイッチ14としての薄膜
トランジスタは、SOI基板上に形成されたポリシリコ
ン又はアモルファスシリコンのチャネルを有する薄膜ト
ランジスタ、及び、それらを電気的に接続する金属配線
により構成されていた。この従来構造では、ポリシリコ
ンやアモルファスシリコンをチャネルとして用いている
為に、チャネルを通る電子の移動度は、0.1〜100
cm2 /vsであり、ばらつきも大きかった。Conventionally, the thin film transistor as the sample switch 14 is composed of a thin film transistor having a channel of polysilicon or amorphous silicon formed on an SOI substrate, and a metal wiring for electrically connecting them. In this conventional structure, since polysilicon or amorphous silicon is used as a channel, the mobility of electrons passing through the channel is 0.1 to 100.
It was cm 2 / vs, and the variation was large.
【0007】電子の移動度は、トランジスタのスイッチ
ング速度及び電流駆動力を律速しており、画素の増大を
著しく困難にしていた。即ち、信号線を駆動するトラン
ジスタの速度、電流駆動力が充分でないために、1ライ
ン300画素(XY方向で9万画素)程度の画素数がせ
いぜいであり、それ以上の集積化は不可能であった。さ
らに、周辺の駆動回路、例えば、液晶信号処理用回路、
トランジスタ駆動のための信号発生回路は、高速性,高
駆動力を要求される回路であり、ポリシリコンやアモル
ファスシリコンを使用したトランジスタで構成すること
はチップサイズの上でも不可能であった。これらの理由
で、上記の周辺回路は通常は、単結晶シリコン上に集積
した別チップ構成するのが得策である反面、全体構成は
マトリクス基板及び、別のシリコンチップ2〜3個で構
成される大掛かりなものとなっている。The mobility of electrons determines the switching speed of the transistor and the current driving force, making it extremely difficult to increase the number of pixels. That is, the number of pixels of about 300 pixels (90,000 pixels in the XY direction) per line is at most because the speed of the transistor for driving the signal line and the current driving force are not sufficient, and further integration is impossible. there were. Furthermore, a peripheral drive circuit, for example, a liquid crystal signal processing circuit,
A signal generation circuit for driving a transistor is a circuit that requires high speed and high driving force, and it has been impossible to form a transistor using polysilicon or amorphous silicon even in terms of chip size. For these reasons, it is usually a good idea to construct the above peripheral circuit as a separate chip integrated on single crystal silicon, but on the other hand, the overall configuration is composed of a matrix substrate and 2-3 separate silicon chips. It's a big one.
【0008】また、上述のように、従来、サンプリング
回路のサンプリングトランジスタは、電流駆動力が充分
でないために、ON状態での抵抗値が大きく、サンプリ
ングの時定数がサンプリング周期に比べ大きくなり、幅
の小さいサンプリングゲ−トパルスでは、正確なデ−タ
のサンプルはできなかった。その対策として、従来は、
サンプリングトランジスタのON時間を、デ−タ配線の
配線抵抗,配線容量,及びサンプリングトランジスタの
ON抵抗によって決定されるサンプリングの時定数より
も長くする為に、図9の18に示すように、サンプリン
グパルス幅をサンプリング周期よりも長くしてやる方法
をとっていた。Further, as described above, in the conventional sampling transistor of the sampling circuit, the current driving force is not sufficient, so that the resistance value in the ON state is large, the sampling time constant is larger than the sampling period, and the width is wide. An accurate sample of data could not be obtained with a small sampling gate pulse of. As a countermeasure, conventionally,
In order to make the ON time of the sampling transistor longer than the sampling time constant determined by the wiring resistance of the data wiring, the wiring capacitance, and the ON resistance of the sampling transistor, as shown by 18 in FIG. The width was made longer than the sampling period.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法では、サンプリングの時定数の逆数よりも高い
周波数の信号に対して追従できず、サンプリング期間で
積分されてしまうため、解像度が落ちるという問題をか
かえていた。However, the above-mentioned conventional method cannot follow a signal having a frequency higher than the reciprocal of the sampling time constant and is integrated during the sampling period, resulting in a decrease in resolution. I had.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、上記サンプリングトランジスタを単結晶で構成する
ことにより、サンプリングトランジスタの時定数を決定
するサンプリングトランジスタのON抵抗やホ−ルド容
量を小さくし、サンプリングの時定数を小さくできる。According to the present invention, the sampling transistor is made of a single crystal so that the ON resistance and the holding capacitance of the sampling transistor that determine the time constant of the sampling transistor are reduced. , The sampling time constant can be reduced.
【0011】即ち本発明は、時間的にシリアルなアナロ
グ画像信号をマトリクスの各デ−タライン毎に順次サン
プルして後、各画素に分配して表示するマトリクス型画
像表示装置において、サンプリング回路内のサンプリン
グトランジスタを単結晶で構成したことを特徴とする画
像表示装置である。That is, according to the present invention, in a matrix type image display device in which a temporally serial analog image signal is sequentially sampled for each data line of a matrix and then distributed to each pixel for display, The image display device is characterized in that the sampling transistor is formed of a single crystal.
【0012】本発明においては、サンプリングの時定数
を小さくすることによって、サンプリング時間を、1水
平有効走査時間を横方向の画素数で割った時間以下にし
ても、高い周波数成分の信号に対しても追従するため解
像度をあげることができる。本発明で用いる前記単結晶
は多孔質基体を利用して製造されるもので欠陥がほとん
どない高品質な単結晶半導体である。この単結晶薄膜の
作成方法について、単結晶Si薄膜を例に挙げて説明す
る。単結晶Si層は単結晶Si基体を多孔質化した多孔
質Si基体を用いて形成したものである。In the present invention, by reducing the sampling time constant, even if the sampling time is equal to or less than one horizontal effective scanning time divided by the number of pixels in the horizontal direction, a high frequency component signal is obtained. Since it also follows, the resolution can be increased. The single crystal used in the present invention is a high quality single crystal semiconductor that is manufactured using a porous substrate and has few defects. A method for forming this single crystal thin film will be described by taking a single crystal Si thin film as an example. The single crystal Si layer is formed by using a porous Si substrate obtained by making the single crystal Si substrate porous.
【0013】この多孔質Si基体には、透過型電子顕微
鏡による観察によれば、平均約600Å程度の径の孔が
形成されており、その密度は単結晶Siに比べると、半
分以下になるにもかかわらず、その単結晶性は維持され
ており、多孔質層の上部へ単結晶Si層をエピタキシャ
ル成長させることも可能である。ただし、1000℃以
上では、内部の孔の再配列が起こり、増速エッチングの
特性が損なわれる。このため、Si層のエピタキシャル
成長には、分子線エピタキシャル成長法、プラズマCV
D法、熱CVD法、光CVD法、バイアス・スパッタ
法、液晶成長法等の低温成長が好適とされる。According to observation with a transmission electron microscope, holes having an average diameter of about 600 Å are formed in this porous Si substrate, and the density thereof is less than half that of single crystal Si. Nevertheless, its single crystallinity is maintained, and it is possible to epitaxially grow a single crystal Si layer on top of the porous layer. However, at 1000 ° C. or higher, rearrangement of internal holes occurs and the characteristics of enhanced etching are impaired. Therefore, for the epitaxial growth of the Si layer, the molecular beam epitaxial growth method, plasma CV
Low temperature growth such as D method, thermal CVD method, photo CVD method, bias sputtering method, liquid crystal growth method, etc. is suitable.
【0014】ここでP型Siを多孔質化した後に単結晶
層をエピタキシャル成長させる方法について説明する。Here, a method of epitaxially growing a single crystal layer after making P-type Si porous will be described.
【0015】先ず、Si単結晶基体を用意し、それをH
F溶液を用いた陽極化成法によって、多孔質化する。単
結晶Siの密度は2.33g/cm3 であるが、多孔質
Si基体の密度はHF溶液濃度を20〜50重量%に変
化させることで、0.6〜1.1g/cm3 に変化させ
ることができる。この多孔質層は下記の理由により、P
型Si基体に形成され易い。First, a Si single crystal substrate is prepared, and H
It is made porous by the anodization method using the F solution. The density of single crystal Si is 2.33 g / cm 3 , but the density of the porous Si substrate changes to 0.6 to 1.1 g / cm 3 by changing the HF solution concentration to 20 to 50% by weight. Can be made. This porous layer is P because of the following reasons.
It is easily formed on the mold Si substrate.
【0016】多孔質Siは半導体の電解研磨の研究過程
において発見されたものであり、陽極化成においては、
HF溶液中のSiの陽極反応には正孔が必要であり、そ
の反応は、次のように示される。Porous Si was discovered in the course of research on electrolytic polishing of semiconductors, and in anodization,
Holes are required for the anodic reaction of Si in HF solution, and the reaction is shown as follows.
【0017】 Si+2HF+(2−n)e+ →SiF2 +2H+ +n
e- SiF2 +2HF→SiF4 +H2 SiF4 +2HF→H2 SiF6 又は、 Si+4HF+(4−λ)e+ →SiF4 +4H+ +λ
e- SiF4 +2HF→H2 SiF6 ここで、e+ 及び、e- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、n及びλはそれぞれSi1原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2又は、λ>4な
る条件が満たされた場合に多孔質Siが形成されるとし
ている。Si + 2HF + (2-n) e + → SiF 2 + 2H + + n
e − SiF 2 + 2HF → SiF 4 + H 2 SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 or Si + 4HF + (4-λ) e + → SiF 4 + 4H + + λ
e − SiF 4 + 2HF → H 2 SiF 6 Here, e + and e − represent a hole and an electron, respectively. Further, n and λ are the numbers of holes necessary for dissolving Si1 atoms, respectively, and porous Si is formed when the condition of n> 2 or λ> 4 is satisfied.
【0018】以上のことから、正孔の存在するP型Si
は、多孔質化され易いと言える。From the above, P-type Si in which holes are present
Can easily be said to be porous.
【0019】一方、高濃度N型Siも多孔質化されうる
ことが報告されており、従って、P型、N型の別にこだ
わらずに多孔質化を行うことができる。On the other hand, it has been reported that high-concentration N-type Si can also be made porous, so that it can be made porous regardless of whether it is P-type or N-type.
【0020】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、密度が半分以下に減少する。そ
の結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、
その化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチン
グ速度に比べて著しく増速される。Further, since the porous layer has a large amount of voids formed therein, its density is reduced to less than half. As a result, the surface area increases dramatically compared to the volume,
Its chemical etching rate is significantly increased as compared with the etching rate of a normal single crystal layer.
【0021】単結晶Siを陽極化成によって多孔質化す
る条件を以下に示す。尚、陽極化成によって形成する多
孔質Siの出発材料は、単結晶Siに限定されるもので
はなく、他の結晶構造のSiでも可能である。The conditions for making single crystal Si porous by anodization are shown below. The starting material of porous Si formed by anodization is not limited to single crystal Si, and Si having another crystal structure may be used.
【0022】印加電圧: 2.6(V) 電流密度: 30(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C2 H5 OH=1:
1:1 時間: 2.4(時間) 多孔質Siの厚み: 300(μm) Porosity: 56(%) このようにして形成した多孔質化Si基体の上にSiを
エピタキシャル成長させて単結晶Si薄膜を形成する。
単結晶Si薄膜の厚さは好ましくは50μm以下、さら
に好ましくは20μm以下である。Applied voltage: 2.6 (V) Current density: 30 (mA · cm -2 ) Anodizing solution: HF: H 2 O: C 2 H 5 OH = 1:
1: 1 time: 2.4 (hour) Thickness of porous Si: 300 (μm) Porosity: 56 (%) Single crystal Si thin film prepared by epitaxially growing Si on the porous Si substrate thus formed. To form.
The thickness of the single crystal Si thin film is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less.
【0023】次に上記単結晶Si薄膜表面を酸化した
後、最終的に基板を構成することになる基体を用意し、
単結晶Si表面の酸化膜と上記基体を貼り合わせる。或
いは新たに用意した単結晶Si基体の表面を酸化した
後、上記多孔質Si基体上の単結晶Si層と貼り合わせ
る。この酸化膜を基体と単結晶Si層の間に設ける理由
は、例えば基体としてガラスを用いた場合、Si活性層
の下地界面により発生する界面準位は上記ガラス界面に
比べて、酸化膜界面の方が準位を低くできるため、電子
デバイスの特性を、著しく向上させることができるため
である。さらに、後述する選択エッチングにより多孔質
Si基体をエッチング除去した単結晶Si薄膜のみを新
しい基体に貼り合わせても良い。貼り合わせはそれぞれ
の表面を洗浄後に室温で接触させるだけでファン・デル
・ワ−ルス力で簡単には剥すことができない程充分に密
着しているが、これをさらに200〜900℃、好まし
くは600〜900℃の温度で窒素雰囲気下熱処理し完
全に貼り合わせる。Next, after oxidizing the surface of the above-mentioned single crystal Si thin film, a substrate which will eventually form a substrate is prepared,
The oxide film on the surface of the single crystal Si and the above substrate are bonded together. Alternatively, after the surface of a newly prepared single crystal Si substrate is oxidized, it is attached to the single crystal Si layer on the porous Si substrate. The reason for providing this oxide film between the substrate and the single crystal Si layer is that, for example, when glass is used as the substrate, the interface level generated by the underlying interface of the Si active layer is higher than that of the glass interface. This is because the level can be lowered and the characteristics of the electronic device can be significantly improved. Furthermore, only the single crystal Si thin film obtained by etching away the porous Si substrate by selective etching described below may be attached to a new substrate. The bonding is such that the surfaces are sufficiently adhered so that they cannot be easily peeled off by Van der Waals forces only by bringing them into contact with each other at room temperature after cleaning. Heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 600 to 900 ° C. to completely bond them.
【0024】さらに、上記の貼り合わせた2枚の基体全
体にSi3 N4 層をエッチング防止膜として堆積し、多
孔質Si基体の表面上のSi3 N4 層のみを除去する。
このSi3 N4 層の代わりにアピエゾンワックスを用い
ても良い。この後、多孔質Si基体を全部エッチング等
の手段で除去することにより薄膜単結晶Si層を有する
半導体基板が得られる。Further, a Si 3 N 4 layer is deposited as an etching prevention film on the whole of the above-mentioned two bonded substrates, and only the Si 3 N 4 layer on the surface of the porous Si substrate is removed.
Apiezon wax may be used instead of the Si 3 N 4 layer. Then, the porous Si substrate is entirely removed by a method such as etching to obtain a semiconductor substrate having a thin film single crystal Si layer.
【0025】この多孔質Si基体のみを無電解湿式エッ
チングする選択エッチング法についていて説明する。A selective etching method for electroless wet etching only this porous Si substrate will be described.
【0026】結晶Siに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Siのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、フッ化アンモニウム(NH4 F)や
フッ化水素(HF)等バッファード弗酸、過酸化水素水
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコー
ルを加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化
水素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗
酸の混合液が好適に用いられる。これらの溶液に貼り合
わせた基板を湿潤させてエッチングを行う。エッチング
速度は弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水の溶液濃
度及び温度に依存する。過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べ
て増速することが可能となり、さらに過酸化水素水の比
率を変えることにより、その反応速度を制御することが
できる。またアルコールを添加することにより、エッチ
ングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエッチング表
面から攪拌することなく除去でき、均一に且つ効率よく
多孔質Siをエッチングすることができる。As an etching solution which does not have an etching effect on crystalline Si and can selectively etch only porous Si, a buffered material such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride (NH 4 F) or hydrogen fluoride (HF) is used. Hydrofluoric acid, mixed solution of hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid with hydrogen peroxide solution, hydrofluoric acid with alcohol or buffered hydrofluoric acid, hydrofluoric acid with hydrogen peroxide solution and alcohol or buffer A mixed solution of dehydrofluoric acid is preferably used. Etching is performed by moistening the substrate bonded to these solutions. The etching rate depends on the solution concentration and temperature of hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, and hydrogen peroxide solution. By adding hydrogen peroxide solution, the oxidation of Si can be accelerated and the reaction rate can be increased as compared with that without addition. By further changing the ratio of hydrogen peroxide solution, the reaction rate can be increased. Can be controlled. Further, by adding alcohol, it is possible to instantaneously remove the bubbles of the reaction product gas due to etching from the etching surface without stirring, and it is possible to uniformly and efficiently etch the porous Si.
【0027】バッファード弗酸中のHF濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは1〜95重量%、より好ま
しくは1〜85重量%、さらに好ましくは1〜70重量
%の範囲で設定され、バッファード弗酸中のNH4 F濃
度は、エッチング液に対して、好ましくは1〜95重量
%、より好ましくは5〜90重量%、さらに好ましくは
5〜80重量%の範囲で設定される。The HF concentration in the buffered hydrofluoric acid is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 1 to 85% by weight, still more preferably 1 to 70% by weight, based on the etching solution. The NH 4 F concentration in the buffered hydrofluoric acid is set in the range of preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, further preferably 5 to 80% by weight, based on the etching solution.
【0028】HF濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重量
%、さらに好ましくは5〜80重量%の範囲で設定され
る。The HF concentration is preferably set in the range of 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, further preferably 5 to 80% by weight, based on the etching solution.
【0029】H2 O2 濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重
量%、さらに好ましくは10〜80重量%で、且つ上記
過酸化水素水の効果を奏する範囲で設定される。The H 2 O 2 concentration depends on the etching solution.
It is preferably 1 to 95% by weight, more preferably 5 to 90% by weight, still more preferably 10 to 80% by weight, and is set within a range in which the effect of the hydrogen peroxide solution is exhibited.
【0030】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは80重量%、より好ましくは60重量%
以下、さらに好ましくは40重量%以下で、且つ上記ア
ルコールの効果を奏する範囲で設定される。The alcohol concentration is preferably 80% by weight, more preferably 60% by weight, based on the etching solution.
Hereafter, it is more preferably set to 40% by weight or less and within the range in which the effect of the alcohol is exhibited.
【0031】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、さらに好ましくは5〜60℃の範
囲で設定される。The temperature is preferably set in the range of 0 to 100 ° C, more preferably 5 to 80 ° C, and further preferably 5 to 60 ° C.
【0032】本工程に用いられるアルコールはエチルア
ルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等
に実用上差し支えなく、さらに上記アルコール添加効果
を望むことのできるアルコールを用いることができる。As the alcohol used in this step, in addition to ethyl alcohol, isopropyl alcohol or the like which can be practically used in the manufacturing process and which is desired to have the above-mentioned alcohol addition effect can be used.
【0033】このようにして得られた半導体基板は、通
常のSiウエハーと同等な単結晶Si層が平坦にしかも
均一に薄層化されて基板全域に大面積に形成されてい
る。In the semiconductor substrate thus obtained, a single crystal Si layer equivalent to that of an ordinary Si wafer is flatly and uniformly thinned to have a large area over the entire substrate.
【0034】この半導体基板の単結晶Si層を部分酸化
法或いは島状にエッチングすることにより分離し、不純
物をドープしてp或いはnチャネルトランジスタを形成
する。The single crystal Si layer of this semiconductor substrate is separated by a partial oxidation method or is etched into an island shape, and is doped with impurities to form ap or n channel transistor.
【0035】次に、上記トランジスタの作成方法例を述
べる。Next, an example of a method for producing the above transistor will be described.
【0036】上述のようにして得られた図7(a)の半
導体基板上に、熱酸化により200〜1000Åのシリ
コン酸化膜を形成した後、LPCVD法により100〜
500Åのシリコン窒化膜を形成し、該窒化膜を所望の
形にパタ−ニングし、1000℃で1〜6時間シリコン
の選択酸化(LOCOS)を行う。この場合、図7
(b)のように選択酸化された部分74は、下層の絶縁
層に達し、隣り合う活性部を完全に分離した構造として
もよいし、たとえば、チャネルストップ層を形成するこ
とにより、単結晶シリコン層が左右につながった構造を
とることも可能である。その後、フォトリソ工程とイオ
ン注入法により図7(b)のようにp型活性部とn型活
性部を形成する。On the semiconductor substrate of FIG. 7 (a) obtained as described above, a silicon oxide film of 200 to 1000 Å is formed by thermal oxidation, and then 100 to 100 by the LPCVD method.
A 500 Å silicon nitride film is formed, the nitride film is patterned into a desired shape, and selective oxidation (LOCOS) of silicon is performed at 1000 ° C. for 1 to 6 hours. In this case,
The selectively oxidized portion 74 as in (b) may reach the lower insulating layer and have a structure in which adjacent active portions are completely separated. For example, by forming a channel stop layer, single crystal silicon is formed. It is also possible to have a structure in which layers are connected to the left and right. After that, a p-type active portion and an n-type active portion are formed as shown in FIG. 7B by a photolithography process and an ion implantation method.
【0037】次に、LPCVD法により、ポリシリコン
を500〜5000Å堆積させる。該ポリシリコン層は
MOSFETのゲ−ト電極の材料としてだけではなく、
配線層としても使用できるので、抵抗を小さくするため
に、膜厚は厚いほうが望ましい。また、2000Å程度
の厚さにして、金属シリサイド(タングステン、チタン
など)を積層して抵抗を下げても良い。Next, polysilicon is deposited to a thickness of 500 to 5000 Å by the LPCVD method. The polysilicon layer is not only used as the material of the gate electrode of MOSFET,
Since it can be used also as a wiring layer, it is desirable that the film thickness is thick in order to reduce the resistance. Alternatively, the resistance may be lowered by stacking metal silicide (tungsten, titanium, etc.) to a thickness of about 2000Å.
【0038】次に、ポリシリコンをパタ−ニングして、
NMOS部にはヒ素またはリン、PMOS部にはボロン
またはフッ化ボロンをイオン注入した後、500〜10
00℃の熱処理を施し、図7(C)の構造を得る。ここ
ではNMOS、PMOSともn+ 層、p+ 層がチャネル
領域に直接接するシングルドレイン構造を説明したが、
工程を増加させれば、例えば、n- 層、p- 層をn+
層、p+ 層とチャネル領域の間に形成して、PN接合に
生ずる電界を緩和することにより、トランジスタを更に
高い電圧で駆動することもできる。本発明者の実験でも
10V以上の電源電圧が必要な場合には、上記のような
電界緩和構造が有効であることが分かった。Next, by patterning polysilicon,
Arsenic or phosphorus is ion-implanted into the NMOS part, and boron or boron fluoride is ion-implanted into the PMOS part.
Heat treatment is performed at 00 ° C. to obtain the structure of FIG. Here, the single drain structure in which the n + layer and the p + layer are in direct contact with the channel region has been described for both NMOS and PMOS.
If the number of steps is increased, for example, n − layer and p − layer are n +
It is also possible to drive the transistor at a higher voltage by forming it between the layer, the p + layer and the channel region and relaxing the electric field generated in the PN junction. Experiments conducted by the present inventor have also found that the electric field relaxation structure as described above is effective when a power supply voltage of 10 V or higher is required.
【0039】次に、CVD法により、BPSG膜を30
00〜8000Å堆積し、第一の層間絶縁層75を形成
する。電極取り出しのためのコンタクト孔を開口した
後、スパッタ法により、アルミニウム電極を3000〜
8000Å形成する。アルミニウムをパタ−ニングした
後、プラズマ励起法または熱CVD法によりシリコン窒
化膜またはシリコン酸化膜を3000〜10000Å堆
積する。この膜は第二の層間絶縁膜76となる。この
時、スピンオンガラスにより、半導体表面をできるだけ
平坦にしておくことは、以下の理由により有効である。Next, a BPSG film is formed by CVD using a CVD method.
The first interlayer insulating layer 75 is formed by depositing 00 to 8000Å. After opening a contact hole for taking out the electrode, the aluminum electrode 3000
Form 8000Å. After patterning aluminum, a silicon nitride film or a silicon oxide film is deposited by 3000 to 10000Å by a plasma excitation method or a thermal CVD method. This film becomes the second interlayer insulating film 76. At this time, it is effective to make the semiconductor surface as flat as possible by spin-on glass for the following reason.
【0040】第一に、平坦にすることにより、多層配線
を行う場合に2層目以降の配線層が急峻な段差により断
線する故障が低下する。第二に、平坦にすることによ
り、液晶を配向するための配向処理が均一になり、マト
リクスパネルを形成したときの画質が向上する。First, by flattening, when multi-layer wiring is performed, the failure of disconnection due to steep steps in the second and subsequent wiring layers is reduced. Secondly, by flattening, the alignment treatment for aligning the liquid crystal becomes uniform, and the image quality when the matrix panel is formed is improved.
【0041】これ以降の工程は表示画素部の蓄積容量を
形成するためのものであり、駆動回路部、及び、周辺の
ロジック回路、ドライバ回路部に機能を付加するもので
はない。しかし、逆にMOSFETの動作に支障をきた
すものではない。The subsequent steps are for forming the storage capacitor of the display pixel section, and do not add a function to the drive circuit section, the peripheral logic circuit and the driver circuit section. However, on the contrary, it does not hinder the operation of the MOSFET.
【0042】即ち、第一層目の透明電極77としてIT
O(インジウム−スズ酸化膜)を500〜2000Å、
スパッタリング法により、アルゴンと酸素の混合ガス中
で堆積させる。次に、スパッタリング法またはCVD法
によりシリコン酸化膜を300〜3000Å堆積する。
この膜は、蓄積容量の容量を決める膜78であり、厚さ
に関しては必要な諧調、蓄積容量部の面積、画素トラン
ジスタの画素側の電極に寄生する寄生容量などにより決
められるものである。That is, IT is used as the transparent electrode 77 of the first layer.
O (indium-tin oxide film) 500-2000Å,
It is deposited in a mixed gas of argon and oxygen by a sputtering method. Next, a silicon oxide film is deposited by 300 to 3000 Å by the sputtering method or the CVD method.
This film is a film 78 that determines the capacitance of the storage capacitor, and its thickness is determined by the necessary gradation, the area of the storage capacitor portion, the parasitic capacitance parasitic on the pixel side electrode of the pixel transistor, and the like.
【0043】例えば、64諧調を確保するためには、蓄
積容量を120fF,シリコン酸化膜厚を2000Åと
することができる。For example, in order to secure 64 gradations, the storage capacitance can be 120 fF and the silicon oxide film thickness can be 2000 Å.
【0044】最後に再びコンタクト孔を開口し、第二の
透明電極79であるITOを500〜2000Å堆積す
る。その後パタ−ニングしたのが図7(d)である。図
示はしてないが、その後、配向膜を堆積し、配向処理を
施し、液晶材料を表示部に充填する工程は従来の液晶パ
ネルの作成法と同じである。Finally, the contact hole is opened again, and ITO, which is the second transparent electrode 79, is deposited by 500 to 2000 liters. After that, the pattern is shown in FIG. 7 (d). Although not shown, the steps of depositing an alignment film, performing an alignment treatment, and filling a liquid crystal material into the display unit are the same as those in the conventional liquid crystal panel manufacturing method.
【0045】なお、図7(d)では、画素部のトランジ
スタをPMOSとしたが、NMOSでも同一の工程で同
一の機能を実現できることは言うまでもない。In FIG. 7D, the transistor in the pixel portion is a PMOS, but it goes without saying that an NMOS can realize the same function in the same step.
【0046】このようにして作成した半導体装置は、図
7(d)のように表示画素部とその駆動回路、及び、周
辺のロジック、ドライバ回路が同一チップ上に形成され
ているため、実装を含めたト−タルのコストを大幅に下
げることができると共に、極めてコンパクトなモジュ−
ルを構成することができる。同じ回路を従来から用いら
れていたポリシリコンTFT技術で実現しようとする
と、チップ全体は本発明の10倍程の大きさになる。The semiconductor device thus manufactured has the display pixel portion and its drive circuit, and the peripheral logic and driver circuit formed on the same chip as shown in FIG. The total cost of the product can be greatly reduced, and the module is extremely compact.
Can be configured. If the same circuit is to be realized by the conventionally used polysilicon TFT technology, the entire chip will be about 10 times as large as the present invention.
【0047】[0047]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【0048】(実施例1)図1は本発明における本実施
例のデ−タサンプル回路である。該回路はシフトレジス
タで構成されており、図中10は転送クロック、11は
入力タイミングデ−タ、13はディレイフリップフロッ
プである。また、各デ−タラインのサンプリングトラン
ジスタ14はSi単結晶で構成されており、これを制御
する制御回路の一部が15,16,17である。(Embodiment 1) FIG. 1 shows a data sampling circuit of this embodiment of the present invention. The circuit is composed of a shift register. In the figure, 10 is a transfer clock, 11 is input timing data, and 13 is a delay flip-flop. The sampling transistor 14 of each data line is made of Si single crystal, and a part of a control circuit for controlling this is 15, 16, and 17.
【0049】また、サンプリングは図2のデ−タサンプ
ルパルスに示してあるようにして行われる。図中T
(S/H) はサンプリング周期、t(S/H) はサンプリングト
ランジスタのON時間、つまり、サンプリング時間、t
(pitch) は1水平有効走査時間を横方向の画素数で割っ
た時間、つまり、横方向の1画素に対応する時間であ
る。Sampling is performed as shown in the data sample pulse of FIG. T in the figure
(S / H) is the sampling period, t (S / H) is the ON time of the sampling transistor, that is, the sampling time, t
(pitch) is a time obtained by dividing one horizontal effective scanning time by the number of pixels in the horizontal direction, that is, a time corresponding to one pixel in the horizontal direction.
【0050】図3はデ−タサンプルのタイムチャ−トと
デ−タサンプル回路の等価回路の一部を示したものであ
る。FIG. 3 shows a part of the data sampling time chart and the equivalent circuit of the data sampling circuit.
【0051】ここで、サンプリングトランジスタ14の
ON抵抗,デ−タ配線の配線抵抗31,同配線容量3
2,ホ−ルド容量33によって決定されるサンプリング
時定数τ(S/H) が τ(S/H) ≦ t(S/H) であれば、図
3に示すように、30の電圧(ホ−ルド容量33にホ−
ルドされる電圧)はt(S/H) の間に画像信号9に一致
し、その後、高い周波数成分にまで追従し、t(S/H) の
立ち下がり時の点bの画像信号の電圧をホ−ルドするた
め、高い周波数成分を持つ画像信号に対しても確実に応
答する。Here, the ON resistance of the sampling transistor 14, the wiring resistance 31 of the data wiring, and the same wiring capacitance 3
2, if the sampling time constant τ (S / H) determined by the hold capacitance 33 is τ (S / H) ≤ t (S / H) , as shown in FIG. − Hold the capacitance 33
Match image signals 9 between the voltage) t (S / H) to be field, then higher up into frequency components to follow, t (S / H falling time point b of the image signal voltage) Hold, so that it reliably responds to an image signal having a high frequency component.
【0052】また、図2のようにt(pitch) ≧t(S/H)
とすることにより各画素の区間の画像信号を確実にサン
プルホ−ルドできるため解像度が上がる。Further, as shown in FIG. 2, t (pitch) ≧ t (S / H)
By so doing, the image signal in the section of each pixel can be surely sampled and held, so that the resolution is improved.
【0053】1水平走査期間63.5μsecのうちブ
ランキング期間は10.8μsecであるから、有効走
査期間は52.7μsecとなり、例えば縦方向の分解
能を490本,アスペクト比を4/3とすると横方向の
分解能は652本となり t(pitch) =52.7μsec/652≒80nsec となる。Since the blanking period is 10.8 μsec in one horizontal scanning period of 63.5 μsec, the effective scanning period is 52.7 μsec. For example, when the vertical resolution is 490 lines and the aspect ratio is 4/3, The directional resolution is 652 lines and t (pitch) = 52.7 μsec / 652≈80 nsec.
【0054】また、サンプリングトランジスタ14を従
来のようにポリシリコンやアモルファスシリコンを用い
て構成した場合、サンプリングトランジスタ14のON
抵抗+配線抵抗は10kΩ、ホ−ルド容量+配線容量は
30pF程度となりサンプリングの時定数τ(S/H) は τ(S/H) =10kΩ×30pF=300nsec となり、t(S/H) ≧ τ(S/H) を満足できない。When the sampling transistor 14 is made of polysilicon or amorphous silicon as in the conventional case, the sampling transistor 14 is turned on.
Resistance + wiring resistance is 10 kΩ, hold capacitance + wiring capacitance is about 30 pF, and sampling time constant τ (S / H) is τ (S / H) = 10 kΩ × 30 pF = 300 nsec, t (S / H) ≧ τ (S / H) cannot be satisfied.
【0055】一方、本実施例のようにサンプリングトラ
ンジスタ14を単結晶を用いて構成した場合、サンプリ
ングトランジスタ14のON抵抗+配線抵抗は1kΩ、
ホ−ルド容量(MOS容量で構成)+配線容量は10p
F程度となりサンプリングの時定数τ(S/H) は τ(S/H) =1kΩ×10pF=10nsec となり、従来の1/30である。この時の追従できる画
像信号の周波数は100MHzであり、またt(S/H) ≧
τ(S/H) を十分満足することができる。On the other hand, when the sampling transistor 14 is made of a single crystal as in the present embodiment, the ON resistance of the sampling transistor 14 + the wiring resistance is 1 kΩ,
Hold capacity (composed of MOS capacity) + wiring capacity is 10p
It becomes about F, and the sampling time constant τ (S / H) is τ (S / H) = 1 kΩ × 10 pF = 10 nsec, which is 1/30 of the conventional value. The frequency of the image signal that can be followed at this time is 100 MHz, and t (S / H) ≥
τ (S / H) can be fully satisfied.
【0056】また、横方向の画素数が1000以上の高
画素数の表示パネルでも、τ(S/H)が50nsec以下
であれば十分対応することができる。Further, even a display panel having a high pixel count of 1000 or more in the horizontal direction can sufficiently handle τ (S / H) of 50 nsec or less.
【0057】(実施例2)本実施例は実施例1と同様
に、サンプリングトタンジスタ14をSi単結晶で構成
した図1のデ−タサンプル回路を用い、図4に示したサ
ンプリング波形での実施例である。(Embodiment 2) As in Embodiment 1, this embodiment uses the data sampling circuit of FIG. 1 in which the sampling transistor 14 is made of Si single crystal, and has the sampling waveform shown in FIG. This is an example.
【0058】図3で示したように、t(S/H) ≧ τ(S/H)
であって、画像信号の周波数に対して十分追従できる
ほどτ(S/H) が小さければ、サンプリングされる画像信
号の電圧は、サンプリングのパルス15〜17の立ち下
がりで決まる。As shown in FIG. 3, t (S / H) ≥ τ (S / H)
However, if τ (S / H) is small enough to follow the frequency of the image signal, the voltage of the image signal to be sampled is determined by the trailing edge of the sampling pulses 15 to 17.
【0059】従って、図4のようにサンプリングのタイ
ミングをサンプリングパルス15〜17の立ち下がり
が、各画素に対応する画像信号の中心に位置するように
することで、画像信号の中心部の画像を再現できる。Therefore, as shown in FIG. 4, the sampling timing is set so that the falling edges of the sampling pulses 15 to 17 are located at the center of the image signal corresponding to each pixel, so that the image at the center of the image signal is displayed. Can be reproduced.
【0060】このように横方向の画素のピッチ内であれ
ば、どの部分でもサンプリングが可能となる。As described above, sampling can be performed in any portion within the horizontal pixel pitch.
【0061】(実施例3)図5は、本発明における本実
施例のカラ−対応のデ−タサンプル回路である。該回路
のサンプリングトランジスタ14は、Si単結晶で構成
されている。また、図6はサンプリング波形を示す。(Embodiment 3) FIG. 5 is a data sample circuit corresponding to the color of this embodiment of the present invention. The sampling transistor 14 of the circuit is composed of Si single crystal. Further, FIG. 6 shows a sampling waveform.
【0062】画像信号ライン12には、カラ−マトリク
スパネルの水平方向のカラ−フィルタ−の配列に合わせ
た水平周期ごとに、R,G,B3原色を巡回的に組み換
えた信号が入力され、シフトレジスタからの信号50〜
53等により、3ラインの画像信号12が順次サンプル
ホ−ルドされる。A signal obtained by cyclically recombining R, G, and B3 primary colors is input to the image signal line 12 at every horizontal period according to the arrangement of the horizontal color filters of the color matrix panel, and is shifted. Signal from register 50 ~
The image signals 12 of three lines are sequentially sampled and held by 53 and the like.
【0063】この場合t(pitch) ≧t(S/H) としてサン
プリングパルスの立ち下がりを、各画素の期間内にする
ことで、その画素に位置する色を確実にサンプリングす
ることができるため、カラ−画像信号に対しても解像度
を上げることができる。In this case, by setting t (pitch) ≧ t (S / H) so that the trailing edge of the sampling pulse falls within the period of each pixel, the color located in that pixel can be sampled reliably. The resolution can also be increased for color image signals.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
表示装置では、サンプリング回路のサンプリングトラン
ジスタを単結晶半導体を用いて構成することにより、サ
ンプリングの時定数を小さくでき、駆動回路の高速化、
ひいては従来よりもさらに画素数を増やした高精細な画
像や、大面積画面にも対応し、鮮明な表示を行うことが
可能となる。As described above, in the image display device according to the present invention, by configuring the sampling transistor of the sampling circuit using a single crystal semiconductor, the sampling time constant can be reduced and the driving circuit can be operated at high speed.
As a result, it is possible to provide a high-definition image with a larger number of pixels than ever before, and a large-area screen for clear display.
【図1】本発明の実施例の一つを示すデ−タサンプル回
路図である。FIG. 1 is a data sample circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】デ−タサンプルパルスの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a data sample pulse.
【図3】デ−タサンプル回路の等価回路及びデ−タサン
プルのタイムチャ−トを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of a data sampling circuit and a time chart of data sampling.
【図4】デ−タサンプルパルスの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a data sample pulse.
【図5】本発明の実施例の一つを示すデ−タサンプル回
路図である。FIG. 5 is a data sample circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
【図6】デ−タサンプル回路のデ−タサンプルタイムチ
ャ−トを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a data sample time chart of a data sample circuit.
【図7】本発明にかかる半導体装置の作成方法を示す模
式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図8】マトリクス表示部の回路の一例を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a circuit of a matrix display unit.
【図9】従来のデ−タサンプル回路の一例を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional data sampling circuit.
10 転送クロック 11 入力タイミングデ−タ 12 画像信号ライン 13 ディレイフリップフロップ 14 サンプリングトランジスタ 15〜17 制御回路の一部である端子 18 デ−タサンプルパルス 19 画像信号波形 30 ホ−ルド容量にホ−ルドされる電圧 31 デ−タ配線の配線抵抗 32 配線容量 33 ホ−ルド容量 50〜53 制御回路の一部である端子 71 シリコン基板 72 絶縁層 73 単結晶シリコン層 74 SiO2 分離膜 75 第一の層間絶縁層 76 第二の層間絶縁層 77 第一の透明電極 78 容量膜 79 第二の透明電極 80 縦方向走査タイミング発生回路 81,82 デ−タサンプル回路 83 トランジスタ 84 キャパシタ− 85 各画素の液晶 86 マトリクス表示部10 Transfer Clock 11 Input Timing Data 12 Image Signal Line 13 Delay Flip-Flop 14 Sampling Transistor 15 to 17 Terminal as Part of Control Circuit 18 Data Sample Pulse 19 Image Signal Waveform 30 Hold in Hold Capacity Voltage 31 Wiring resistance of data wiring 32 Wiring capacitance 33 Hold capacitance 50 to 53 Terminals which are part of control circuit 71 Silicon substrate 72 Insulating layer 73 Single crystal silicon layer 74 SiO 2 separation film 75 First Interlayer insulating layer 76 Second interlayer insulating layer 77 First transparent electrode 78 Capacitive film 79 Second transparent electrode 80 Vertical scanning timing generation circuit 81,82 Data sample circuit 83 Transistor 84 Capacitor 85 Liquid crystal of each pixel 86 Matrix display
Claims (1)
マトリクスの各デ−タライン毎に順次サンプルして後、
各画素に分配して表示するマトリクス型画像表示装置に
おいて、サンプリング回路内のサンプリングトランジス
タを単結晶で構成したことを特徴とする画像表示装置。1. An analog image signal that is temporally serial is sampled sequentially for each data line of a matrix, and
An image display device in which a sampling transistor in a sampling circuit is composed of a single crystal in a matrix type image display device which is distributed to each pixel for display.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4058592A JPH05210108A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Image display device |
EP93300558A EP0554051A1 (en) | 1992-01-31 | 1993-01-27 | Image display device with single crystal silicon layer and methods of producing and driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4058592A JPH05210108A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Image display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05210108A true JPH05210108A (en) | 1993-08-20 |
Family
ID=12584579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4058592A Withdrawn JPH05210108A (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05210108A (en) |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4058592A patent/JPH05210108A/en not_active Withdrawn
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