JPH08220505A - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JPH08220505A
JPH08220505A JP3104495A JP3104495A JPH08220505A JP H08220505 A JPH08220505 A JP H08220505A JP 3104495 A JP3104495 A JP 3104495A JP 3104495 A JP3104495 A JP 3104495A JP H08220505 A JPH08220505 A JP H08220505A
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JP
Japan
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thin film
film transistor
drain
silicon thin
polycrystalline silicon
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Application number
JP3104495A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Jinno
優志 神野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To improve reliability as well as display quality by setting a silicon thin film transistor constituting a level converter of high power supply voltage, to a high pressure resistance structure. CONSTITUTION: In a drain side drive circuit part, a shaft resistor RD and a level converter CD are driven by separate system power source systems, and power supply voltage VddL of the shift resistor RD is less than the power source voltage VDddH of the level converter CD. Though the shift resistor RD is composed of a complementary structure of n-ch and p-ch of p-siTFT, its low voltage drive prevents the deterioration of the characteristics. On the other hand, through the level converter CD is also composed of a complementary structure of n-ch and p-ch of p-siTFT, as for n-chTFT, a so-called low-concn. drain structure in which a low concn. region is interposed between a source and drain region formed by doping impurity therein highly concentratively and a channel region without doping is adapted to improve voltage resistance in high-voltage drive.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置(LC
D:Liquid Crystal Display)に関し、特に、駆動回路
部を表示画素部と同様に基板上に一体形成した、駆動回
路内蔵型LCDに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid crystal display device (LC
D: Liquid Crystal Display), and more particularly to a drive circuit built-in type LCD in which a drive circuit unit is integrally formed on a substrate similarly to a display pixel unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】LCDは小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、OA機器、AV機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、スイッチング素子として、薄膜トラ
ンジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を用いたア
クティブマトリクス型は、原理的にデューティ比100
%のスタティック駆動をマルチプレクス的に行うことが
でき、大画面、高精細な動画ディスプレイに使用されて
いる。
2. Description of the Related Art LCDs have advantages such as small size, thin shape and low power consumption, and are being put to practical use in fields such as OA equipment and AV equipment. In particular, an active matrix type using a thin film transistor (TFT) as a switching element has a duty ratio of 100 in principle.
Percentage static drive can be performed in multiplex, and it is used for large-screen and high-definition video displays.

【0003】アクティブマトリクスLCDは、マトリク
ス状に配置された表示電極にTFTを接続形成した基板
(TFF基板)と共通電極を有する基板(対向基板)
が、液晶を挟んで貼り合わされて構成されている。表示
電極と共通電極の対向部分は液晶を誘電層とした画素容
量となっており、TFTにより選択された電圧が印加さ
れる。液晶は電気光学的に異方性を有しており、画素容
量により形成された電界に反応して光を変調する。
The active matrix LCD is a substrate (TFF substrate) in which TFTs are connected to display electrodes arranged in a matrix (TFF substrate) and a substrate having a common electrode (counter substrate).
However, it is configured by laminating the liquid crystal in between. The opposing portion of the display electrode and the common electrode serves as a pixel capacitor having a liquid crystal as a dielectric layer, and a voltage selected by the TFT is applied. The liquid crystal has electro-optical anisotropy and modulates light in response to an electric field formed by the pixel capacitance.

【0004】近年、TFTのチャンネル層としてp−S
iを用いることによって、マトリクス画素部と周辺駆動
回路部を同一基板上に形成した駆動回路内蔵型のLCD
が開発されている。一般に、p−Siはa−Siに比べ
て移動度が高く、また、ゲートセルフアライン構造によ
る微細化、寄生容量の縮小による高速化が達成され、n
−chTFTとp−chTFTの相補構造を形成するこ
とにより、高速駆動回路を構成することができる。この
ように、駆動回路部をマトリクス画素部と一体形成する
ことにより、製造コストの削減、LCDモジュールの小
型化が実現される。
In recent years, p-S has been used as a channel layer of TFT.
LCD having a built-in drive circuit in which the matrix pixel section and the peripheral drive circuit section are formed on the same substrate by using i
Is being developed. In general, p-Si has higher mobility than a-Si, and miniaturization by a gate self-aligned structure and speedup by reduction of parasitic capacitance are achieved.
A high-speed drive circuit can be formed by forming a complementary structure of the -ch TFT and the p-ch TFT. Thus, by integrally forming the drive circuit unit and the matrix pixel unit, the manufacturing cost can be reduced and the LCD module can be downsized.

【0005】図11にこのようなLCDの構成を示す。
中央部の点線で囲まれた部分はマトリクス画素部であ
り、TFTのON/OFFを制御するゲートライン(G
1〜Gm)と画素信号用のドレインライン(D1〜D
n)が交差して配置されている。各交点にはTFTとこ
れに接続する表示電極(いずれも不図示)が形成されて
いる。画素部の左右にはゲートライン(G1〜Gm)を
選択するゲートドライバー(GD)が配置され、画素部
の上下には、映像信号をサンプリングして、更に、ゲー
トドライバ(GD)の走査に同期して各ドレインライン
(D1〜Dn)に画素信号電圧を印加するドレインドラ
イバー(DD)が配置されている。これらのドライバー
(GD,DD)は主としてシフトレジスタと、シフトレ
ジスタの出力を昇圧するレベルコンバータなどからな
り、これらは、p−SiTFTのn−chとp−chの
相補構造により構成されている。
FIG. 11 shows the structure of such an LCD.
The part surrounded by the dotted line in the center is the matrix pixel part, and the gate line (G
1 to Gm) and drain lines for pixel signals (D1 to Dm)
n) are arranged to intersect. At each intersection, a TFT and a display electrode (not shown) connected to the TFT are formed. Gate drivers (GD) for selecting gate lines (G1 to Gm) are arranged on the left and right of the pixel portion, and video signals are sampled on the upper and lower portions of the pixel portion and further synchronized with the scanning of the gate driver (GD). A drain driver (DD) for applying a pixel signal voltage is arranged on each drain line (D1 to Dn). These drivers (GD, DD) are mainly composed of a shift register and a level converter for boosting the output of the shift register, and the like, and these are constituted by the complementary structure of n-ch and p-ch of p-Si TFT.

【0006】図12に、このようなp−SiTFTの構
造を示す。高耐熱性の石英ガラスなどの基板(10)上
に、600℃程度の常圧CVDによりp−Si(11)
が形成され島状にパターニングされている。p−Si
(11)上には、SiO2などのゲート絶縁膜(12)
が被覆されている。ゲート絶縁膜(12)上には、常圧
CVDにより成膜したp−Siをn型の高濃度にドーピ
ングして低抵抗化し、これをパターニングして得られた
ゲート電極(13)がある。ゲート電極(13)上に
は、他の導電型の不純物の注入を阻止する絶縁膜が積層
され注入ストッパー(14)が形成されている。また、
p−Si(11)は、ゲート電極(13)をマスクとし
たセルフアライン構造で、n型あるいはp型にドーピン
グされたソース・ドレイン領域(11S,11D)と、
ノンドープのチャンネル領域(11N)が形成されてい
る。全面にはSiNxなどの層間絶縁膜(15)が被覆
され、層間絶縁膜(15)上には、Alなどからなるソ
ース及びドレイン電極(16S,16D)が設けられ、
コンタクトホール(CT)を介して各々ソース・ドレイ
ン領域(11S,11D)に接続されている。更に図示
は省いたが、画素部ではITOからなる表示電極が形成
されてソース電極(16S)へ接続され、駆動回路部で
は層間絶縁膜と所定の結線が形成される。
FIG. 12 shows the structure of such a p-Si TFT. On a substrate (10) such as high heat resistant quartz glass, p-Si (11) is formed by atmospheric pressure CVD at about 600 ° C.
Are formed and patterned in an island shape. p-Si
On top of (11), a gate insulating film such as SiO2 (12)
Is coated. On the gate insulation film (12), there is a gate electrode (13) obtained by doping p-Si formed by atmospheric pressure CVD to a high n-type concentration to reduce the resistance and patterning this. An injection stopper (14) is formed on the gate electrode (13) by laminating an insulating film that blocks the injection of impurities of another conductivity type. Also,
The p-Si (11) has a self-aligned structure using the gate electrode (13) as a mask, and has n-type or p-type source / drain regions (11S, 11D).
A non-doped channel region (11N) is formed. The entire surface is covered with an interlayer insulating film (15) such as SiNx, and source and drain electrodes (16S, 16D) made of Al are provided on the interlayer insulating film (15),
The source / drain regions (11S, 11D) are connected to each other through contact holes (CT). Although not shown, a display electrode made of ITO is formed in the pixel portion and connected to the source electrode (16S), and a predetermined connection is formed with the interlayer insulating film in the drive circuit portion.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】通常、LCDモジュー
ルへ入力される映像信号は、12〜16[V]であり、
ドレインドライバーもこれに対応できる構造で、20
[V]以上の電源電圧により駆動されている。一方、ゲ
ートドライバーは15〜30[V]の電源電圧が要され
ている。
Generally, the video signal input to the LCD module is 12 to 16 [V],
The drain driver also has a structure that can support this.
It is driven by a power supply voltage of [V] or higher. On the other hand, the gate driver requires a power supply voltage of 15 to 30 [V].

【0008】また、ドレイン側のシフトレジスタはゲー
ト側に比べ数百倍の速度が要されるため、スケーリング
則の適用、即ち、デバイス寸法、電圧、電流を一定比率
で小さくすることにより駆動能力が高められており、更
に、必要に応じてレベルコンバータを設けて、液晶への
印加電圧域を十分に広くすることを可能としている。レ
ベルコンバータを設けない場合でも、所定の電圧域を取
るためには、シフトレジスタの出力電圧を上げる必要が
あり、高い電源電圧が要される。
Since the shift register on the drain side requires a speed several hundred times higher than that on the gate side, the driving ability can be improved by applying the scaling rule, that is, by reducing the device size, voltage, and current at a constant ratio. Further, a level converter is provided as necessary to sufficiently widen the voltage range applied to the liquid crystal. Even if the level converter is not provided, it is necessary to increase the output voltage of the shift register to obtain a predetermined voltage range, and a high power supply voltage is required.

【0009】このように表示特性を向上させるために
は、高い電源電圧が必要であるが、同時に、駆動回路部
を構成するTFTの相互コンダクタンスや閾値の変化な
ど特性の劣化を招き、信頼性の低下が避けられず、表示
特性と信頼性の両立が困難であった。また、基板(1
0)として安価なガラス基板を用いた場合、プロセス温
度を600℃以上にすることができず、移動度を上げる
ためにレーザーアニールを併用してSi結晶粒の生成を
促進するが、この際、基板全面を走査しながらレーザー
ビームの照射を行うため、スループットが著しく低下す
る。このため、TFTが密集する周辺駆動回路部の走査
速度を小さく、画素部の走査速度を大きくすることによ
り、スループットは向上するが、反面、画素部の移動度
が低下し、液晶の駆動電圧域が狭まって、コントラスト
比が低下するなどの問題を招いていた。
In order to improve the display characteristics as described above, a high power supply voltage is required. At the same time, however, the characteristics such as the transconductance and the change of the threshold value of the TFTs forming the driving circuit portion are deteriorated, and the reliability is improved. It is unavoidable that the display characteristics deteriorate, and it is difficult to achieve both display characteristics and reliability. In addition, the substrate (1
When an inexpensive glass substrate is used as 0), the process temperature cannot be increased to 600 ° C. or higher, and laser annealing is also used to accelerate the generation of Si crystal grains in order to increase the mobility. Since the laser beam irradiation is performed while scanning the entire surface of the substrate, the throughput is significantly reduced. Therefore, the throughput is improved by decreasing the scanning speed of the peripheral drive circuit section in which the TFTs are densely arranged and increasing the scanning speed of the pixel section, but on the other hand, the mobility of the pixel section is decreased and the driving voltage range of the liquid crystal is reduced. Has been narrowed, which causes a problem such as a decrease in contrast ratio.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、第1に、基板上に互いに交差して配
置されたゲートライン群とドレインライン群、これらの
各交差部に形成された薄膜トランジスタ群、及び、前記
ゲートライン及びドレインラインを駆動する駆動回路部
を有し、更に前記ドレインラインを駆動する駆動回路部
は多結晶シリコン薄膜トランジスタにより構成され、入
力信号より前記ドレインラインに印加すべき信号電圧の
サンプリング動作を制御するシフトレジスタ部、及び、
前記シフトレジスタの出力信号を増幅するレベルコンバ
ータ部からなる液晶表示装置において、前記レベルコン
バータは、前記シフトレジスタよりも高い電源電圧で駆
動され、かつ、前記レベルコンバータを構成する多結晶
シリコン薄膜トランジスタは、前記シフトレジスタを構
成する多結晶シリコン薄膜トランジスタよりも耐圧が高
くされている構成とした。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem. First, a gate line group and a drain line group arranged on a substrate so as to intersect with each other, and at each intersection thereof. A formed thin film transistor group and a drive circuit unit for driving the gate line and the drain line, and the drive circuit unit for driving the drain line is composed of a polycrystalline silicon thin film transistor, and is connected to the drain line according to an input signal. A shift register unit that controls a sampling operation of a signal voltage to be applied, and
In a liquid crystal display device including a level converter unit that amplifies an output signal of the shift register, the level converter is driven by a power supply voltage higher than that of the shift register, and a polycrystalline silicon thin film transistor that constitutes the level converter, The withstand voltage is set higher than that of the polycrystalline silicon thin film transistor forming the shift register.

【0011】第2に、基板上に互いに交差して配置され
たゲートライン群とドレインライン群の各交差部に形成
された薄膜トランジスタ群、及び、前記ゲートライン及
びドレインラインを駆動する駆動回路部を有し、更に前
記ゲートラインを駆動する駆動回路部は、多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタにより構成され、前記ゲートライン
に走査信号を印加するシフトレジスタ部、及び、前記シ
フトレジスタの出力信号を増幅するレベルコンバータ部
を有する液晶表示装置において、前記レベルコンバータ
は、前記シフトレジスタよりも高い電源電圧で駆動さ
れ、かつ、前記レベルコンバータを構成する多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは、前記シフトレジスタを構成す
る多結晶シリコン薄膜トランジスタよりも耐圧が高くさ
れている構成とした。
Secondly, a thin film transistor group formed at each intersection of the gate line group and the drain line group arranged on the substrate so as to intersect with each other, and a driving circuit section for driving the gate line and the drain line. Further, the drive circuit unit for driving the gate line is composed of a polycrystalline silicon thin film transistor, a shift register unit for applying a scanning signal to the gate line, and a level converter unit for amplifying an output signal of the shift register. In the liquid crystal display device having, the level converter is driven by a power supply voltage higher than that of the shift register, and the polycrystalline silicon thin film transistor forming the level converter is more than the polycrystalline silicon thin film transistor forming the shift register. Withstand voltage is high

【0012】第3に、第1または第2の構成において、
前記レベルコンバータは、入力信号がゲート入力されソ
ースをGNDに接続した第1のn型多結晶シリコン薄膜
トランジスタ、反転入力信号がゲート入力されソースを
GNDに接続した第2のn型多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタ、前記第2のn型多結晶シリコン薄膜トランジス
タのドレインがゲート入力されドレインを前記第1のn
型多結晶シリコン薄膜トランジスタのドレインと共通と
しソースを高電圧電源に接続した第1のp型多結晶薄膜
トランジスタ、及び、前記第1のn型多結晶シリコン薄
膜トランジスタと前記第1のp型多結晶薄膜トランジス
タのドレイン信号がゲート入力されソースを高電圧電源
に接続しドレインが前記第2のn型多結晶シリコン薄膜
トランジスタのドレインと共通として出力とされた第2
のp型多結晶シリコン薄膜トランジスタからなり、前記
第1のn型多結晶シリコン薄膜トランジスタは、耐圧が
高くされている構成とした。
Thirdly, in the first or second configuration,
The level converter includes a first n-type polycrystalline silicon thin film transistor having an input signal gate-input and a source connected to GND, a second n-type polycrystalline silicon thin film transistor having an inverted input signal gate-input and a source connected to GND, The drain of the second n-type polycrystalline silicon thin film transistor is input to the gate and the drain is connected to the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor.
Of a first p-type polycrystalline thin film transistor in which the source is connected to a high-voltage power source in common with the drain of the first polycrystalline silicon thin film transistor, and the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor and the first p-type polycrystalline thin film transistor A drain signal is input to the gate, the source is connected to a high-voltage power supply, and the drain is commonly output as the drain of the second n-type polycrystalline silicon thin film transistor.
The first n-type polycrystalline silicon thin film transistor is configured to have a high breakdown voltage.

【0013】第4に、第3の構成において、前記第1の
n型多結晶シリコン薄膜トランジスタは、高濃度にドー
ピングされたソース及びドレイン領域の相対向する側に
各々接して、ノンドープのチャンネル領域との間に低濃
度にドーピングされた領域が介在されている構成とし
た。
Fourthly, in the third structure, the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor is in contact with opposite sides of the heavily doped source and drain regions, respectively, to form a non-doped channel region. A low-doped region is interposed between the two.

【0014】[0014]

【作用】前記第1及び第2の構成で、シフトレジスタの
駆動電源電圧を低くすることにより、シフトレジスタを
構成する多結晶シリコン薄膜トランジスタの特性劣化が
防がれ、信頼性が向上する。また、レベルコンバータの
駆動電源電圧を高くすることにより、液晶への印加電圧
域を十分に広くして表示特性を向上することができる。
In the first and second configurations, by lowering the drive power supply voltage of the shift register, the characteristic deterioration of the polycrystalline silicon thin film transistor forming the shift register can be prevented and the reliability can be improved. Further, by increasing the drive power supply voltage of the level converter, it is possible to sufficiently widen the voltage range applied to the liquid crystal and improve the display characteristics.

【0015】更に、シフトレジスタを構成する多結晶シ
リコン薄膜トランジスタに対するスケーリング則の適
用、即ち、デバイス寸法、電圧、電流を一定比率で小さ
くすることが可能となり、駆動能力を高めることができ
るとともに、微細化が成されて、駆動回路部が小型化さ
れる。また、電源電圧の高いレベルコンバータを構成す
る多結晶シリコン薄膜トランジスタを高耐圧の構造とす
ることにより、表示品位とともに信頼性が向上する。
Further, it becomes possible to apply the scaling law to the polycrystalline silicon thin film transistors forming the shift register, that is, to reduce the device size, voltage, and current at a fixed ratio, which makes it possible to enhance the driving capability and miniaturize the device. By doing so, the drive circuit unit is downsized. Further, the polycrystalline silicon thin film transistor that constitutes the level converter having a high power supply voltage has a high withstand voltage structure, whereby the display quality and the reliability are improved.

【0016】また、これより低温プロセスにおいて、レ
ーザーアニールを行う場合も、駆動電圧域を十分に大き
くすることができるため、画素部の移動度が低下して
も、表示品位を落とすことがなくなる。このため、多結
晶シリコン薄膜トランジスタが密集する周辺駆動回路部
のみに照射時間を費やすことで、スループットを向上す
ることができる。
Also, in the case of laser annealing in a lower temperature process, the driving voltage range can be made sufficiently large, so that the display quality is not deteriorated even if the mobility of the pixel portion is lowered. Therefore, it is possible to improve the throughput by spending the irradiation time only on the peripheral drive circuit portion where the polycrystalline silicon thin film transistors are densely arranged.

【0017】前記第3の構成で、Hレベルの入力信号に
よりONされ、ソース接続したGNDから第2のp型多
結晶シリコン薄膜トランジスタのゲートへLレベルを印
加し、第2のp型多結晶シリコン薄膜トランジスタから
ソース接続した高電圧電源よりHレベルを出力させる第
1のn型多結晶シリコン薄膜トランジスタを、高耐圧化
することにより、レベルコンバータ全体の耐圧を高める
ことができる。即ち、第1のn型多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタは、全駆動期間の大部分を占める期間で、シ
フトレジスタからのLレベル入力信号によりOFFされ
ており、かつ、反転入力信号によりONされた第2のn
型多結晶シリコン薄膜トランジスタよりソース接続され
たGNDから第1のp型多結晶シリコン薄膜トランジス
タのゲートへLレベルが印加されてONされ、ソース接
続された高電圧電源より、ドレインがHレベルにされ
る。このため、第1のn型多結晶シリコン薄膜トランジ
スタは、OFF中にソース・ドレイン間へ電圧が印加さ
れた状態にある。特に、レベルコンバータは、シフトレ
ジスタと比べて高い電源電圧により駆動されているた
め、レベルコンバータを構成する第1のn型多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは、チャネル部に、駆動回路部の
他のどの素子よりも、強い電界がかかった状態にあり、
特性が変化しやすくなっている。このため、第1のn型
多結晶シリコン薄膜トランジスタのみを高耐圧化するこ
とで、駆動回路部全体の耐圧が高められるとともに、高
耐圧を実現する構造に必然的な素子形成面積の増大、駆
動能力及び駆動速度の低下などの問題が最小限に抑えら
れる。従って、表示品位と信頼性の向上、及び、装置の
小型化がなされる。
In the third configuration, the L-level is applied to the gate of the second p-type polycrystalline silicon thin film transistor which is turned on by the input signal of the H-level and connected to the source, and the second p-type polycrystalline silicon is applied. The withstand voltage of the entire level converter can be increased by increasing the withstand voltage of the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor, which outputs the H level from the high voltage power source connected to the source of the thin film transistor. That is, the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor is turned off by the L level input signal from the shift register and turned on by the inverted input signal during the period occupying most of the entire driving period. n
The L level is applied to the gate of the first p-type polycrystalline silicon thin film transistor from the GND connected to the source of the type polycrystalline silicon thin film transistor to turn it on, and the drain is set to the H level from the high voltage power source connected to the source. Therefore, the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor is in a state in which a voltage is applied between the source and the drain during OFF. In particular, since the level converter is driven by a power supply voltage higher than that of the shift register, the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor that constitutes the level converter has a channel portion that is higher than any other element in the drive circuit portion. Is in a state where a strong electric field is applied,
The characteristics are easy to change. Therefore, by increasing the withstand voltage of only the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor, the withstand voltage of the entire drive circuit portion is increased, and the element formation area and the drive capability which are inevitable in the structure for realizing the high withstand voltage are obtained. Also, problems such as a decrease in drive speed are minimized. Therefore, the display quality and reliability are improved, and the device is downsized.

【0018】前記第4の構成で、第1のn型多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは、高濃度にドーピングされたソ
ース及びドレイン領域の対向側に接して、低濃度にドー
ピングされた領域を介在させることにより、耐圧が高め
られている。
In the fourth structure, the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor is brought into contact with the opposite side of the heavily doped source and drain regions, and the lightly doped region is interposed. , Withstand voltage is increased.

【0019】[0019]

【実施例】続いて、本発明を実施例に基づいて詳細に説
明する。図1に、ドレイン側の駆動回路部の構成を示
す。入力映像信号をサンプリングし画素部のドレインラ
インへ印加するサンプル・ホールド回路(SH)、サン
プル・ホールド回路(SH)のサンプリング動作を制御
するシフトレジスタ(RD)、及び、シフトレジスタ
(RD)の出力を増幅するレベルコンバータ(CD)に
より構成されている。シフトレジスタ(RD)とレベル
コンバータ(CD)は、別系統の電源系で駆動され、シ
フトレジスタ(RD)の電源電圧VddLは、レベルコン
バータ(CD)の電源電圧VDddHよりも小さい。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in detail based on examples. FIG. 1 shows the configuration of the drive circuit section on the drain side. Output of the sample-hold circuit (SH) that samples the input video signal and applies it to the drain line of the pixel section, the shift register (RD) that controls the sampling operation of the sample-hold circuit (SH), and the shift register (RD) It is composed of a level converter (CD) for amplifying. The shift register (RD) and the level converter (CD) are driven by separate power supply systems, and the power supply voltage VddL of the shift register (RD) is lower than the power supply voltage VDddH of the level converter (CD).

【0020】一方、ゲート側の駆動回路部の構成は図2
に示す如く、画素部のゲートラインへ走査信号を印加す
るシフトレジスタ(RG)、及び、シフトレジスタ(R
G)の出力を増幅するレベルコンバータ(CG)により
構成されている。ここでも、シフトレジスタ(RG)と
レベルコンバータ(CG)は、別系統の電源系で駆動さ
れ、シフトレジスタ(RG)の電源電圧VddLは、レベ
ルコンバータ(CG)の電源電圧VddHよりも小さい。
On the other hand, the structure of the drive circuit section on the gate side is shown in FIG.
, A shift register (RG) for applying a scanning signal to the gate line of the pixel portion, and a shift register (R
It is composed of a level converter (CG) that amplifies the output of G). Also in this case, the shift register (RG) and the level converter (CG) are driven by the power supply system of different systems, and the power supply voltage VddL of the shift register (RG) is smaller than the power supply voltage VddH of the level converter (CG).

【0021】シフトレジスタ(RD,RG)はp−Si
TFTのn−chとp−chの相補構造により構成され
るが、低電圧による駆動のため、特性劣化が防がれてい
る。更に、スケーリングを行って駆動能力を高めるとと
もに、微細化により駆動回路部の小型化がなされてい
る。一方、レベルコンバータ(CD,CG)もまたp−
SiTFTのn−chとp−chの相補構造により構成
されるが、高電圧駆動において、耐圧を向上するため
に、n−chTFTに関しては、不純物を高濃度にドー
ピングすることにより形成されたソース及びドレイン領
域とノンドープのチャンネル領域の間に低濃度領域を介
在させた、いわゆる低濃度ドレイン(LDD:Lightly
Doped Drain)構造を採用している。即ち、低濃度領域
(LD)を介在させて、ソース・チャンネル間及びドレ
イン・チャンネル間の界面付近の強電界を緩和させるこ
とにより、ホットキャリア現象などを防止し、耐圧を向
上している。
The shift registers (RD, RG) are p-Si.
Although it is composed of a complementary structure of n-ch and p-ch of the TFT, the characteristics are prevented from being deteriorated because it is driven by a low voltage. Further, scaling is performed to enhance the driving capability and miniaturization of the driving circuit unit is performed. On the other hand, the level converter (CD, CG) is also p-
The n-ch TFT is composed of a complementary structure of n-ch and p-ch of SiTFT. However, in order to improve the breakdown voltage in high voltage driving, the n-chTFT has a source and a source formed by doping impurities at a high concentration. A so-called low-concentration drain (LDD: Lightly) in which a low-concentration region is interposed between the drain region and the non-doped channel region.
Doped Drain) structure is adopted. That is, by interposing the low-concentration region (LD) to relax the strong electric field near the interface between the source and the channel and between the drain and the channel, the hot carrier phenomenon is prevented and the breakdown voltage is improved.

【0022】これにより、液晶へ印加されるドレイン信
号電圧域の上限を十分に高くし、かつ、これに対応して
ドレイン信号電圧を選択するTFTのON/OFFを制
御するゲート信号電圧の振幅を大きくした構成が可能と
なる。画素部への印加電圧域を広げることにより、コン
トラスト比を向上することができる。図3に、図1及び
図2に示したシフトレジスタ(RD,RG)の各段の出
力を昇圧するレベルコンバータ(CD,CG)の等価回
路図を示す。ソースをGNDに接続し、シフトレジスタ
からの反転入力信号によりONされてLレベルを出力す
る第2のn−chTFT(2)、ソースを高電源電圧V
ddHに接続してHレベルの出力にかかわる第2のp−c
hTFT(4)、ソースをGNDに接続し、シフトレジ
スタからの入力信号によりONされて第2のp−chT
FT(4)のゲートにLレベルを印加してHレベルを出
力させる第1のn−chTFT(1)、及び、ソースを
高電源電圧VddHに接続し第2のn−chTFT(2)
からのLレベル出力によりONされ第2のp−chTF
T(4)のゲートにHレベルを印加する第2のp−ch
TFT(4)からなっている。
As a result, the upper limit of the drain signal voltage range applied to the liquid crystal is made sufficiently high, and the amplitude of the gate signal voltage for controlling ON / OFF of the TFT for selecting the drain signal voltage correspondingly is increased. A larger configuration is possible. The contrast ratio can be improved by expanding the voltage range applied to the pixel portion. FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of a level converter (CD, CG) that boosts the output of each stage of the shift register (RD, RG) shown in FIGS. 1 and 2. A second n-ch TFT (2) that connects the source to GND and is turned on by an inverted input signal from the shift register to output L level, and the source to the high power supply voltage V
Second pc connected to ddH and related to H level output
The second p-chT is turned on by the input signal from the shift register by connecting the hTFT (4) and the source to GND.
A first n-ch TFT (1) that applies an L level to the gate of FT (4) to output an H level, and a second n-ch TFT (2) whose source is connected to a high power supply voltage VddH.
Is turned on by the L level output from the second p-chTF
Second p-ch for applying H level to the gate of T (4)
It consists of a TFT (4).

【0023】シフトレジスタからの入力(in)は、デ
ューティ比数百分の1の期間を除いて、Lレベルにあ
る。即ち、駆動期間の大部分はHレベルの反転入力信号
により、第2のn−chTFT(2)はONされ、Lレ
ベルを出力する。このLレベルは更に第1のp−chT
FT(3)のゲートに入力されて第1のp−chTFT
(3)がONされ、高電源電圧VddHより第1のn−c
hTFT(1)と共通のドレインへHレベルか導かれ、
更に第2のp−chTFT(4)のゲートへ印加され、
これをOFFする。この時、第1のn−chTFT
(1)はLレベルの入力信号によりOFFであり、ソー
ス・ドレイン間に大きな電圧がかかった状態にあり、チ
ャンネル内に強い電界が存在している。このような素子
は、相互コンダクタンスの低下、閾値電圧の変化など素
子特性の劣化を招きやすい状態にある。
The input (in) from the shift register is at the L level except for the period when the duty ratio is several hundredths. That is, the second n-ch TFT (2) is turned on and the L level is output by the inverted input signal of the H level for most of the driving period. This L level is the first p-chT
The first p-ch TFT is input to the gate of FT (3).
(3) is turned on, and the first n-c from the high power supply voltage VddH.
H level is led to the drain common to hTFT (1),
Further applied to the gate of the second p-ch TFT (4),
Turn it off. At this time, the first n-ch TFT
(1) is OFF due to the L level input signal, a large voltage is applied between the source and drain, and a strong electric field exists in the channel. Such an element is likely to cause deterioration of element characteristics such as a decrease in mutual conductance and a change in threshold voltage.

【0024】特に、レベルコンバータの電源電圧VddH
は、シフトレジスタの電源電圧VddLよりも高く、図1
で示したドレイン側のサンプルホールド回路(SH)も
また、n−chのp−SiTFTにより構成されている
が、映像信号のサンプリング・ホールド動作において
は、上述の相補構造にみられる程には大きな静電界が長
期間にわたって生じることは少ない。即ち、p−SiT
FTを用いた駆動回路内蔵型LCDにおいて、最も劣化
しやすい素子は、レベルコンバータを構成する第1のn
−chTFT(1)である。
In particular, the power supply voltage VddH of the level converter
Is higher than the power supply voltage VddL of the shift register, as shown in FIG.
The sample-hold circuit (SH) on the drain side shown by is also composed of an n-ch p-SiTFT, but in the sampling and holding operation of the video signal, it is as large as the complementary structure described above. An electrostatic field is rarely generated over a long period of time. That is, p-SiT
In an LCD with a built-in drive circuit using an FT, the element that is most likely to deteriorate is the first n element that constitutes the level converter.
-ChTFT (1).

【0025】従って、本発明では、第1のn−chTF
T(1)を高耐圧化することにより、効率的に駆動回路
部全体の耐圧を高め、装置の信頼性を向上するものであ
る。図4と図5にn−chTFT素子の特性が印加電圧
時間に依存して劣化する様子を示した。図4はバイアス
印加時間に対する閾値電圧Vthの初期値Vthoからのシ
フト量ΔVth[v]を示す特性図であり、図5はバイア
ス印加時間に対する相互コンダクタンスgmの初期値g
moからの劣化量Δgmの割合Δgm/gmoを示す特性
図である。それぞれの図において、実線(A)は、LD
D構造を採用した素子について、ゲート電圧Vg=0
[v]、ドレイン電圧Vd=20[v]の場合のシフト
量ΔVthあるいは変化量Δgm/gmoであり、比較例
として、破線(B)は、Vg=Vd=20[v]の場合
のΔVth値あるいはΔgm/gmo値、一点鎖線(C)
は、Vg=0[v]、Vd=20[v]の場合のΔVth
値あるいはΔgm/gmo値である。図4において、一
点鎖線(C)に着目すると、TFTがOFFで、かつ、
ドレイン電圧が印加された状態では6[v]以上の閾値
の変化があり、破線(B)を見ると、TFTがONでソ
ース・ドレイン間が導通の場合は、時間がたつにつれて
2〜4[V]と比較的小さい。また、実線(A)を見る
と、閾値電圧のシフト量は、TFTがOFFで、かつ、
ドレイン電圧が印加された状態であっても、LDD構造
を採用することにより0.4[v]以下にまで小さくな
っている。
Therefore, in the present invention, the first n-ch TF
By increasing the breakdown voltage of T (1), the breakdown voltage of the entire drive circuit portion is efficiently increased, and the reliability of the device is improved. 4 and 5 show how the characteristics of the n-ch TFT element deteriorate depending on the applied voltage time. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the shift amount ΔVth [v] from the initial value Vtho of the threshold voltage Vth with respect to the bias application time, and FIG. 5 is an initial value g of the mutual conductance gm with respect to the bias application time.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a ratio Δgm / gmo of a deterioration amount Δgm from mo. In each figure, the solid line (A) is LD
For the device adopting the D structure, the gate voltage Vg = 0
[V] is the shift amount ΔVth or the change amount Δgm / gmo when the drain voltage Vd = 20 [v]. As a comparative example, the broken line (B) indicates the ΔVth value when Vg = Vd = 20 [v]. Or Δgm / gmo value, one-dot chain line (C)
Is ΔVth when Vg = 0 [v] and Vd = 20 [v]
Value or Δgm / gmo value. In FIG. 4, focusing on the alternate long and short dash line (C), the TFT is OFF, and
When the drain voltage is applied, there is a change in the threshold value of 6 [v] or more. Looking at the broken line (B), when the TFT is ON and the source and drain are in conduction, 2-4 [ V], which is relatively small. Further, looking at the solid line (A), the shift amount of the threshold voltage is that the TFT is OFF and
Even when the drain voltage is applied, it is reduced to 0.4 [v] or less by adopting the LDD structure.

【0026】また、図5より、一点鎖線(C)に着目す
ると、TFTがOFFで、かつ、ドレイン電圧が印加さ
れた状態では、gmの劣化量は60%程度以上であり、
破線(B)を見ると、時間がたつにつれて1〜数%と小
さい。また、実線(A)を見ると、gmの劣化量は、T
FTがOFFで、かつ、ドレイン電圧が印加された状態
であっても、LDD構造を採用することにより4%以下
にまで小さくなっている。即ち、LDD構造の素子は、
OFF中に高電圧が印加されて負荷がかかった状態にお
いても、LDDを採らない素子と比べて特性の変化量が
大幅に低減されることがわかる。
Further, focusing on the alternate long and short dash line (C) from FIG. 5, the deterioration amount of gm is about 60% or more when the TFT is OFF and the drain voltage is applied.
Looking at the broken line (B), it is as small as 1 to several% over time. Also, looking at the solid line (A), the deterioration amount of gm is T
Even when the FT is OFF and the drain voltage is applied, it is reduced to 4% or less by adopting the LDD structure. That is, the LDD structure element is
It can be seen that even when a high voltage is applied during OFF and a load is applied, the amount of change in characteristics is significantly reduced compared to an element that does not adopt LDD.

【0027】従って、前述の図3を用いた考察より、通
常のLCDの駆動においては、レベルコンバータを構成
する第1のn−chTFT(1)にかかる負荷が大き
く、劣化しやすい状態にあるため、第1のn−chTF
T(1)のみに、耐圧を重視してLDD構造を採用する
ことにより、効率的に駆動回路部全体の耐圧を高め信頼
性を向上することができる。
Therefore, from the consideration using FIG. 3 described above, in normal LCD driving, the load applied to the first n-ch TFT (1) constituting the level converter is large and the state is easily deteriorated. , The first n-ch TF
By adopting the LDD structure with emphasis on the breakdown voltage only for T (1), the breakdown voltage of the entire drive circuit unit can be efficiently increased and the reliability can be improved.

【0028】また、図1に示したシフトレジスタ(R
D)、レベルコンバータ(CD)、及び、サンプル・ホ
ールド回路(SH)からなるドレイン側駆動回路部、図
2に示したシフトレジスタ(RG)及びレベルコンバー
タ(CG)からなるゲート側駆動回路部の各段におい
て、各々を構成するTFT素子のうち、LDD構造を採
用するのは、図3に示したレベルコンバータ(CD,C
G)を構成する第1のn−chTFT(1)の1個のみ
である。LDD構造は、駆動能力及び駆動速度の低下、
素子形成面積の増大をもたらすため、表示品位、装置の
小型化の点で不利であるが、本発明では、最も劣化しや
すい第1のn−chTFT(1)にLDD構造を採用す
るのみとしているので、この点での問題は最小限に抑え
られる。
In addition, the shift register (R
D), the level converter (CD), and the drain side drive circuit section including the sample and hold circuit (SH), and the gate side drive circuit section including the shift register (RG) and the level converter (CG) shown in FIG. Among the TFT elements constituting each of the stages, the LDD structure is adopted in the level converter (CD, C shown in FIG. 3).
There is only one first n-ch TFT (1) that constitutes G). The LDD structure reduces the driving ability and driving speed,
Although it is disadvantageous in terms of display quality and miniaturization of the device because it increases the element formation area, the present invention only adopts the LDD structure for the first n-ch TFT (1) which is most likely to deteriorate. So problems in this regard are minimized.

【0029】このようなレベルコンバータ(CD,C
G)を構成するLDD構造のn−chTFTの構造を図
6に示す。石英ガラスなどの基板(10)上には、p−
Si(11)の島層が形成されており、両端部はn型の
不純物が高濃度にドーピングされたソース領域(11
S)及びドレイン領域(11D)となっている。そし
て、これらソース及びドレイン領域(11S,11D)
と、ノンドープのチャンネル領域(11N)の間には、
各々、低濃度にドーピングされたLD部(11L)が形
成されている。これらの上には、ゲート絶縁膜(12)
が被覆され、ゲート絶縁膜(12)上の、チャンネル層
(11N)に対応する部分には、n型にドーピングされ
たp−Siからなるゲート電極(13)が形成され、こ
れと同じパターンでゲート電極(13)上には注入スト
ッパー(14)である絶縁膜が形成されている。これら
の上には、層間絶縁膜(15)が被覆され、ソース及び
ドレイン電極(16S,16D)とその配線が形成さ
れ、層間絶縁膜(15)に開口されたコンタクトホール
(CT)を介して各々ソース・ドレン領域(11S,1
1D)に接続されている。
Such a level converter (CD, C
The structure of the n-ch TFT having the LDD structure which constitutes G) is shown in FIG. On the substrate (10) such as quartz glass, p-
An island layer of Si (11) is formed, and both end portions are source regions (11) heavily doped with n-type impurities.
S) and the drain region (11D). Then, these source and drain regions (11S, 11D)
Between the non-doped channel region (11N),
An LD portion (11L) that is lightly doped is formed in each. On top of these, the gate insulating film (12)
And a gate electrode (13) made of n-type doped p-Si is formed on a portion of the gate insulating film (12) corresponding to the channel layer (11N). An insulating film which is an injection stopper (14) is formed on the gate electrode (13). An interlayer insulating film (15) is covered on these, source and drain electrodes (16S, 16D) and their wirings are formed, and via a contact hole (CT) opened in the interlayer insulating film (15). Source / drain area (11S, 1
1D).

【0030】この構造のTFTは、OFF時のリーク電
流抑制に優れ、画素容量の保持特性を向上することがで
きるので、スイッチング素子としても適しているので、
画素部にも図6の構造を採用する。以下、図7から図1
0を用いて製造方法を説明する。まず、高耐熱性の石英
ガラスからなる透明基板(10)上に、640℃、0.
3Torr程度の条件下でSiH4またはSi2H6を材
料ガスとした減圧CVDにより、厚さ約600Åのp−
Si(11)を成膜する。このp−Si(11)を島状
にエッチングした後、全面にHTO(High Tempereture
Oxide)膜、即ち、880℃、0.8Torr程度の高
温低圧条件で、材料ガスとしてSiH2Cl2(ジクロロ
シラン)とN2Oの混合ガスを用いた減圧CVDにより
厚さ約1000ÅのSiO2を被覆し、ゲート絶縁膜
(12)としている。尚、p−Siはa−Siの熱処理
により多結晶化したものでもよく、また、HTO膜はp
−Siを熱酸化したものでもよい。(以上、図7参照) 続いて、ゲート配線となるp−Siを前述のp−Si
(11)と同様に減圧CVDにより3000Å程度の厚
さに成膜し、減圧CVDによりPOCl3を拡散源とし
てこのゲートp−Siをn型にドーピングして低抵抗化
する。ドーピングは、膜成長時にPCl3などのドーパ
ントガスを混入して行ってもよい。続いて、400℃程
度の常圧CVDでSiO2を2500〜3000Åの厚
さに積層し、これをHF(フッ酸)またはBHF(バッ
ファドフッ酸)を主成分とした混合液をエッチャントと
してゲートパターンにエッチングすることにより注入ス
トッパー(14)を形成する。また、エッチャントにC
HF3系ガスを用いたドライ式でエッチングを行っても
よい。同じマスクを用い、SF6とCl2を主成分とした
混合ガスを用いたプラズマエッチにより、ゲートp−S
iのエッチングを行って、ゲート電極(13)、及び、
その接続ラインが形成される。(以上、図8参照) 次に、p−chとなるTFT領域にマスキングレジスト
を施した後、n−chとなるp−Si(11)に対し
て、ゲート電極(13)をマスクとして、n型不純物で
ある燐(P)をドーズ量10↑13/cmでイオン注入し
低濃度のn-p−Si領域を形成する。(以上、図9参
照) 更に、ゲート電極(13)より大きなパターンのレジス
ト(R)でレベルコンバータ(CD,CG)部の第1の
n−chTFT(1)及び画素部のゲート電極(13)
をマスキングした後、再び燐(P)をドーズ量10↑15
/chでイオン注入し高濃度のn+p−Si領域を形成
する。これにより、n-p−SiのLD領域(11L)
を挟んでノンドープのチャンネル層(11N)の両側
に、n+p−Siのソース・ドレイン領域(11S,1
1D)が形成され、LDD構造が完成される。(以上、
図10参照) 全てのレジストを剥離後、p−ch領域以外にマスキン
グレジストを施して、p型不純物であるボロン(B)の
イオン注入を行い、p−chTFTのソース・ドレイン
領域をp+型にドープする。この際、注入ストッパー
(14)は、ゲートセルフアライン構造におけるマスク
となるとともにn+型ゲート電極(13)へのBイオン
の注入を防ぐ。(不図示) レジストの剥離及び活性化アニールを行った後、層間絶
縁膜(15)として全面にSiO2のCVD膜を形成
し、エッチングで所定のコンタクトホール(CT)を形
成した後、Alの成膜とエッチング、及び、層間絶縁膜
の成膜を所定回数、更には、ITOの成膜とエッチング
を行い、ソース・ドレイン電極(16S,16D)とそ
の接続ライン、液晶駆動用の表示電極、及び、TFTの
結線を形成し、画素部のマトリクスパターンと駆動回路
部が完成される。
The TFT having this structure is excellent in suppressing the leak current at the time of OFF and can improve the retention characteristic of the pixel capacitance, and is suitable as a switching element.
The structure of FIG. 6 is also adopted in the pixel portion. Hereinafter, FIG. 7 to FIG.
The manufacturing method will be described using 0. First, on a transparent substrate (10) made of highly heat-resistant quartz glass, 640 ° C., 0.
By using low pressure CVD with SiH4 or Si2H6 as the material gas under the condition of about 3 Torr, a p-thickness of about 600Å
A film of Si (11) is formed. After etching the p-Si (11) into an island shape, HTO (High Temperture) is formed on the entire surface.
Oxide) film, that is, under high temperature and low pressure conditions of about 880 ° C. and about 0.8 Torr, a SiO2 film having a thickness of about 1000 Å is coated by low pressure CVD using a mixed gas of SiH2Cl2 (dichlorosilane) and N2O as a material gas, and gate insulation It is a membrane (12). The p-Si may be polycrystallized by heat treatment of a-Si, and the HTO film may be p-Si.
-Si may be thermally oxidized. (Refer to FIG. 7 for the above.) Subsequently, the p-Si serving as the gate wiring is replaced with the above-mentioned p-Si.
Similar to (11), low pressure CVD is used to form a film with a thickness of about 3000 Å, and POCl3 is used as a diffusion source to dope this gate p-Si to an n-type to reduce the resistance. The doping may be performed by mixing a dopant gas such as PCl3 during the film growth. Then, SiO2 is deposited to a thickness of 2500 to 3000 Å by atmospheric pressure CVD at about 400 ° C, and this is etched into a gate pattern by using a mixed solution containing HF (hydrofluoric acid) or BHF (buffered hydrofluoric acid) as an etchant. To form the injection stopper (14). Also, C as an etchant
Etching may be performed by a dry method using HF3 gas. Using the same mask, plasma etching using a mixed gas containing SF6 and Cl2 as the main components was performed to form a gate p-S.
i is etched to form the gate electrode (13) and
The connection line is formed. (Refer to FIG. 8 above) Next, after masking resist is applied to the p-ch TFT region, n-ch p-Si (11) is masked with the gate electrode (13) as n. Phosphorus (P), which is a type impurity, is ion-implanted with a dose amount of 10 ↑ 13 / cm to form a low concentration np-Si region. (Refer to FIG. 9 above.) Furthermore, the resist (R) having a larger pattern than the gate electrode (13) is used to form the first n-ch TFT (1) in the level converter (CD, CG) section and the gate electrode (13) in the pixel section.
After masking, phosphorus (P) is dosed again 10 ↑ 15
/ Ch is ion-implanted to form a high concentration n + p-Si region. As a result, the LD region of n-p-Si (11 L)
And n + p-Si source / drain regions (11S, 1S) on both sides of the non-doped channel layer (11N).
1D) is formed to complete the LDD structure. (that's all,
(Refer to FIG. 10) After removing all the resist, masking resist is applied to regions other than the p-ch region, and ion implantation of boron (B), which is a p-type impurity, is performed, and the source / drain regions of the p-ch TFT are p + -type. Dope At this time, the implantation stopper (14) serves as a mask in the gate self-alignment structure and prevents implantation of B ions into the n + type gate electrode (13). (Not shown) After removing the resist and performing activation annealing, a CVD film of SiO2 is formed on the entire surface as an interlayer insulating film (15), a predetermined contact hole (CT) is formed by etching, and then an Al film is formed. The film and etching, and the interlayer insulating film are formed a predetermined number of times, and further, the ITO is formed and etched to form the source / drain electrodes (16S, 16D) and their connecting lines, the display electrode for driving the liquid crystal, and , TFT connection is formed, and the matrix pattern of the pixel portion and the drive circuit portion are completed.

【0031】図10で説明したように、LDD構造は、
ゲート電極(13)上に、レジスト(R)を選択的に被
覆することにより形成されるので、TFT素子のうち、
LDD構造を採用する素子と、LDD構造を採用しない
素子を自由に決定することができる。このため、本発明
では、電源電圧の高いレベルコンバータを構成するTF
Tのうち、特に、OFF期間が長く、高電圧が印加さ
れ、特性が劣化しやすい素子のみにLDD構造を採用し
て耐圧を高め、他の素子にはLDDを採用しないことに
より、素子を小型化して集積度を上げるとともに、スケ
ーリングにより駆動能力の向上を実現したものである。
As described with reference to FIG. 10, the LDD structure is
Since it is formed by selectively covering the resist (R) on the gate electrode (13),
An element adopting the LDD structure and an element not adopting the LDD structure can be freely determined. Therefore, in the present invention, the TF that constitutes the level converter having a high power supply voltage
Of the T elements, in particular, the LDD structure is adopted only for the element that has a long OFF period, a high voltage is applied, and the characteristics are likely to be deteriorated to increase the breakdown voltage, and the LDD is not used for other elements. In addition to increasing the degree of integration, it has been possible to improve the driving capability by scaling.

【0032】以上は、高温プロセスについての、TFT
の構造及びその製造方法の実施例であるが、基板(1
0)として安価なガラス基板を用いた場合、基板の耐熱
性の点で、プロセス温度を600℃以下に抑えた低温プ
ロセスにより製造される。この場合は、図7におけるp
−Si(11)は、成膜温度を600℃以下に抑えるた
め、成膜後にレーザーアニールを行ってエネルギーを補
い、結晶粒の成長を促進する。この際、全面を走査する
と長時間を要しスループットが著しく低下するため、T
FTの密集する周辺駆動回路部にのみ照射時間を費やす
ことで時間を短縮する。この時、画素部の速度は低下す
るが、本発明では、レベルコンバータ(CD,CG)の
耐圧を向上しているので、印加電圧を十分に大きくし
て、液晶の駆動電圧域を広くすることができるため、信
号の歪みなどによるコントラスト比の低下が防がれる。
The above is the TFT for the high temperature process.
Of the structure (1) and the method of manufacturing the same.
When an inexpensive glass substrate is used as 0), it is manufactured by a low temperature process in which the process temperature is suppressed to 600 ° C. or lower in terms of heat resistance of the substrate. In this case, p in FIG.
Since -Si (11) suppresses the film formation temperature to 600 ° C or lower, laser annealing is performed after the film formation to supplement the energy and promote the growth of crystal grains. At this time, if the entire surface is scanned, it takes a long time and the throughput is significantly reduced.
The time is shortened by spending the irradiation time only on the peripheral drive circuit section in which the FTs are concentrated. At this time, the speed of the pixel portion decreases, but in the present invention, the withstand voltage of the level converter (CD, CG) is improved. Therefore, the applied voltage should be sufficiently increased to widen the drive voltage range of the liquid crystal. Therefore, it is possible to prevent a decrease in contrast ratio due to signal distortion or the like.

【0033】このような高耐圧のレベルコンバータ(C
D,CG)を構成するTFTとしては、図6、及び、図
7から図10に示したLDD構造の他に、ゲート電極
(13)の幅を広げてチャンネル(11N)長を大きく
した構造、あるいは、ゲート電極を2つ設けて、p−S
i(11)の島状層にチャンネル領域(11N)を直列
に2つ設けたダブルゲート構造なども可能である。大チ
ャンネル長構造及びダブルゲート構造では、LDD構造
に比べて、工数が少なく製造コストが低く抑えられる。
Such a high withstand voltage level converter (C
As the TFT constituting D, CG), in addition to the LDD structure shown in FIGS. 6 and 7 to 10, a structure in which the width of the gate electrode (13) is widened to increase the length of the channel (11N), Alternatively, by providing two gate electrodes, p-S
A double gate structure in which two channel regions (11N) are provided in series in the island layer of i (11) is also possible. In the large channel length structure and the double gate structure, the number of steps is small and the manufacturing cost can be kept low as compared with the LDD structure.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、p−Si
TFTを用いた駆動回路内蔵型LCDにおいて、駆動電
源電圧の高いレベルコンバータを構成するトランジスタ
素子のうち、劣化しやすい素子のみを高耐圧化すること
により、効率的に全体の耐圧が高められ、装置の信頼性
が向上された。また、これにより、高耐圧化による駆動
能力及び駆動速度の低下、素子形成面積の増大が最小限
に抑えられるため、高表示品位及び装置の小型化を可能
にしながら、信頼性を向上することができる。
As is apparent from the above description, p-Si
In an LCD with a built-in drive circuit using TFTs, among the transistor elements that form a level converter having a high drive power supply voltage, only the elements that are easily deteriorated are made to have a high withstand voltage, so that the overall withstand voltage is efficiently increased, and the device is improved. Reliability was improved. Further, as a result, it is possible to minimize the decrease in the driving capability and the driving speed due to the high breakdown voltage and the increase in the element formation area. Therefore, it is possible to improve the display quality and the size of the device while improving the reliability. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】液晶表示装置に内蔵されたドレイン側駆動回路
部の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a drain side drive circuit unit incorporated in a liquid crystal display device.

【図2】液晶表示装置に内蔵されたゲート側駆動回路部
の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a gate side drive circuit unit incorporated in a liquid crystal display device.

【図3】液晶表示装置に内蔵されたレベルコンバータの
等価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a level converter incorporated in a liquid crystal display device.

【図4】TFT素子のバイアス印加時間−閾値電圧のシ
フト量の特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram of bias application time of the TFT element-threshold voltage shift amount.

【図5】TFT素子のバイアス印加時間−相互コンダク
タンスの変化量量の特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram of a bias application time of a TFT element-amount of change in transconductance.

【図6】本発明の実施例に係る液晶表示装置に内蔵され
たTFTの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a TFT incorporated in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例に係る液晶表示装置に内蔵され
たTFTの製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT incorporated in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例に係る液晶表示装置に内蔵され
たTFTの製造工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT incorporated in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例に係る液晶表示装置に内蔵され
たTFTの製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT incorporated in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例に係る液晶表示装置に内蔵さ
れたTFTの製造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT incorporated in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図11】液晶表示装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a liquid crystal display device.

【図12】液晶表示装置に内蔵されたTFTの断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a TFT incorporated in a liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 n−chTFT 3,4 p−chTFT 10 基板 11 p−Si 12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 14 注入ストッパー 15 層間絶縁膜 16 ソース・ドレイン電極 G ゲートライン D ドレインライン GD ゲートドライバー DD ドレインドライバー RD,RG シフトレジスタ CD,CG レベルコンバータ SH サンプル・ホールド回路 CT コンタクトホール 1, 2 n-ch TFT 3, 4 p-ch TFT 10 substrate 11 p-Si 12 gate insulating film 13 gate electrode 14 injection stopper 15 interlayer insulating film 16 source / drain electrode G gate line D drain line GD gate driver DD drain driver RD , RG Shift register CD, CG Level converter SH Sample and hold circuit CT Contact hole

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に互いに交差して配置されたゲー
トライン群とドレインライン群、これらの各交差部に形
成された薄膜トランジスタ群、及び、前記ゲートライン
及びドレインラインを駆動する駆動回路部を有し、 更に前記ドレインラインを駆動する前記駆動回路部は、
多結晶シリコン薄膜トランジスタにより構成され、入力
信号より前記ドレインラインへ印加すべき信号電圧のサ
ンプリング動作を制御するシフトレジスタ部、及び、前
記シフトレジスタの出力信号を増幅するレベルコンバー
タ部を有する液晶表示装置において、 前記レベルコンバータは、前記シフトレジスタよりも高
い電源電圧で駆動され、かつ、前記レベルコンバータを
構成する多結晶シリコン薄膜トランジスタは、前記シフ
トレジスタを構成する多結晶シリコン薄膜トランジスタ
よりも耐圧が高くされていることを特徴とする液晶表示
装置。
1. A gate line group and a drain line group arranged on a substrate so as to intersect with each other, a thin film transistor group formed at each intersection thereof, and a driving circuit unit for driving the gate line and the drain line. Further, the drive circuit section for driving the drain line,
A liquid crystal display device including a shift register unit configured by a polycrystalline silicon thin film transistor, which controls a sampling operation of a signal voltage to be applied to the drain line from an input signal, and a level converter unit which amplifies an output signal of the shift register The level converter is driven by a power supply voltage higher than that of the shift register, and the polycrystalline silicon thin film transistor that constitutes the level converter has a higher breakdown voltage than the polycrystalline silicon thin film transistor that constitutes the shift register. A liquid crystal display device characterized by the above.
【請求項2】 基板上に互いに交差して配置されたゲー
トライン群とドレインライン群、これらの各交差部に形
成された薄膜トランジスタ群、及び、前記ゲートライン
及びドレインラインを駆動する駆動回路部を有し、 更に前記ゲートラインを駆動する前記駆動回路部は、多
結晶シリコン薄膜トランジスタにより構成され、前記ゲ
ートラインに走査信号を印加するシフトレジスタ部、及
び、前記シフトレジスタの出力信号を増幅するレベルコ
ンバータ部からなる液晶表示装置において、 前記レベルコンバータは、前記シフトレジスタよりも高
い電源電圧で駆動され、かつ、前記レベルコンバータを
構成する多結晶シリコン薄膜トランジスタは、前記シフ
トレジスタを構成する多結晶シリコン薄膜トランジスタ
よりも耐圧が高くされていることを特徴とする液晶表示
装置。
2. A gate line group and a drain line group arranged on a substrate so as to intersect with each other, a thin film transistor group formed at each intersection thereof, and a driving circuit unit for driving the gate line and the drain line. Further, the drive circuit unit for driving the gate line is composed of a polycrystalline silicon thin film transistor, a shift register unit for applying a scanning signal to the gate line, and a level converter for amplifying an output signal of the shift register. In the liquid crystal display device, the level converter is driven by a power supply voltage higher than that of the shift register, and the polycrystalline silicon thin film transistor forming the level converter is more than the polycrystalline silicon thin film transistor forming the shift register. Is also high withstand voltage The liquid crystal display device according to claim.
【請求項3】 前記レベルコンバータは、入力信号がゲ
ート入力されソースをGNDに接続した第1のn型多結
晶シリコン薄膜トランジスタ、反転入力信号がゲート入
力されソースをGNDに接続した第2のn型多結晶シリ
コン薄膜トランジスタ、前記第2のn型多結晶シリコン
薄膜トランジスタのドレインがゲート入力されドレイン
を前記第1のn型多結晶シリコン薄膜トランジスタのド
レインと共通としソースを高電圧電源に接続した第1の
p型多結晶薄膜トランジスタ、及び、前記第1のn型多
結晶シリコン薄膜トランジスタと前記第1のp型多結晶
薄膜トランジスタのドレイン信号がゲート入力されソー
スを高電圧電源に接続しドレインが前記第2のn型多結
晶シリコン薄膜トランジスタのドレインと共通として出
力とされた第2のp型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
からなり、前記第1のn型多結晶シリコン薄膜トランジ
スタは、耐圧が高くされていることを特徴とする請求項
1または請求項2記載の液晶表示装置。
3. The level converter includes a first n-type polycrystalline silicon thin film transistor having an input signal gate-inputted and a source connected to GND, and a second n-type polycrystalline silicon thin film transistor having an inverted input signal gate-inputted to a source connected to GND. A first p-type polysilicon gate connected to the drain of the second n-type polycrystalline silicon thin film transistor, the drain being common to the drain of the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor, and the source being connected to a high voltage power source. Type polycrystalline thin film transistor, and drain signals of the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor and the first p-type polycrystalline thin film transistor are input to the gate, the source is connected to a high voltage power source, and the drain is the second n-type. The second p that is commonly output as the drain of the polycrystalline silicon thin film transistor 3. A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device comprises a type polycrystalline silicon thin film transistor, and the first n-type polycrystalline silicon thin film transistor has a high breakdown voltage.
【請求項4】 前記第1のn型多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタは、高濃度にドーピングされたソース及びドレ
イン領域の相対向する側に各々接して、ノンドープのチ
ャンネル領域との間に低濃度にドーピングされた領域が
介在されていることを特徴とする請求項3記載の液晶表
示装置。
4. The first n-type polycrystal silicon thin film transistor is in contact with opposite sides of a heavily doped source and drain regions, respectively, and is lightly doped between a non-doped channel region. 4. A liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal display device has an intervening region.
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