JPH09120084A - Production of liquid crystal display device - Google Patents

Production of liquid crystal display device

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Publication number
JPH09120084A
JPH09120084A JP8224226A JP22422696A JPH09120084A JP H09120084 A JPH09120084 A JP H09120084A JP 8224226 A JP8224226 A JP 8224226A JP 22422696 A JP22422696 A JP 22422696A JP H09120084 A JPH09120084 A JP H09120084A
Authority
JP
Japan
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thin film
film
silicon
silicon thin
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8224226A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Morozumi
伸治 両角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP8224226A priority Critical patent/JPH09120084A/en
Publication of JPH09120084A publication Critical patent/JPH09120084A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly grow grains in a silicon layer by annealing a silicon thin film by irradiation with laser beams or the like of the whole substrate. SOLUTION: An oxide film 41 to be formed as a gate insulating film is formed on a silicon thin film 40. Then a second silicon thin film is deposited by the same method as for the first silicon thin film and subjected to photoetching. Further the oxide film 41 is etched by using the second silicon thin film 45 as a mask to form a gate insulating film 41. At the same time, openings for diffusion are formed, and ions are implanted to form a source 42 and a drain 43. Then, a plasma oxide film 46 is formed on the surface and annealed. Thus, the silicon thin film 40 to constitute a thin film transistor is formed on a transparent glass substrate 33 and the whole glass substrate 33 is irradiated with laser beams or electron beams to anneal the silicon thin film 40. Then, the obtd substrates 33 are disposed to face each other to assemble a liquid crystal element.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はMIS(金属ー絶縁
物ー半導体)トランジスタアレイを用いたディスプレイ
のためのアクティブマトリックス基板に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix substrate for a display using a MIS (metal-insulator-semiconductor) transistor array.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来アクティブマトリックスを用いたデ
イスプレイパネルはダイナミック方式に比しそのマトリ
ックスサイズを非常大きくでき、大型かつドット数の大
きなパネルを実現可能な方式として注目を浴びている。
特に液晶のような受光型素子ではダイナミック方式での
駆動デューティは限界がありテレビ表示等にはアクテイ
ブマトリックスの応用が考えられている。図1は従来の
アクティブマトリックスの1セルを示している。アドレ
ス線Xがトランジスタ2のゲートに入力されており、ト
ランジスタをONさせてデータ線Yの信号を保持用コン
デンサ3に電荷として蓄積させる。再びデータを書き込
むまで、このコンデンサ3により保持され、同時に液晶
4を駆動する。ここでVCは共通電極信号である。液晶
のリークは非常に少ないので、短時間の電荷の保持には
十分である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a display panel using an active matrix has attracted attention as a method capable of realizing a large-sized panel having a large number of dots because the matrix size thereof can be made extremely large as compared with the dynamic method.
In particular, a light-receiving element such as a liquid crystal has a limited drive duty in a dynamic system, and application of an active matrix is considered for a television display and the like. FIG. 1 shows one cell of a conventional active matrix. The address line X is input to the gate of the transistor 2, and the transistor is turned on to cause the signal on the data line Y to be stored as charge in the holding capacitor 3. Until data is written again, it is held by the capacitor 3 and simultaneously drives the liquid crystal 4. Here, VC is a common electrode signal. Since the leakage of the liquid crystal is very small, it is enough to hold the charge for a short time.

【0003】ここのトランジスタとコンデンサ1の製造
は通常のICのプロセスと全く向じである。図2は図1
のセルをシリコンゲートプロセスにより作成した例であ
る。単結晶シリコンウエハ上にトランジスタ10とコン
デンサ11が構成される。アドレス線Xとコンデンサの
上電極11は多結晶シリコン(ポリシリコン)で、又デ
ータ線Yと液晶駆動電極13Alでできており、コンタ
クトホール7・8・9により、基板とAl、ポリシリコ
ンとAlが夫々接続される。
The manufacture of the transistor and the capacitor 1 here is completely suitable for the process of a normal IC. FIG. 2 shows FIG.
It is an example in which the cell of (1) is created by a silicon gate process. A transistor 10 and a capacitor 11 are formed on a single crystal silicon wafer. The address line X and the upper electrode 11 of the capacitor are made of polycrystalline silicon (polysilicon), and the data line Y and the liquid crystal drive electrode 13Al are formed. The contact holes 7, 8 and 9 allow the substrate and Al, and the polysilicon and Al to be formed. Are connected respectively.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種の通常のICプ
ロセスに従つたマトリックス基板は次のような欠点をも
つ。
The matrix substrate according to the ordinary IC process of this kind has the following drawbacks.

【0005】1つはマトリックス基板の製造プロセスが
ICと同一のため、プロセスが複雑であり工程コストが
高いと同時に基板シリコンとの接合リークによる歩留低
下が発生し、総コストが高い。特にシリコン基板とソー
ス・ドレインとある拡散層との接合部には、単結晶中の
結晶欠陥にかなり左右され通常のセルではこのリーク電
流を10OPA以下にしなければならず、この構造で数
万個のセル全てのリークを押えることはむずかしい。こ
こで発生する接合リークはコンデンサ3に蓄積された電
荷を放電し、コントラストを低下させる。
First, since the manufacturing process of the matrix substrate is the same as that of the IC, the process is complicated and the process cost is high, and at the same time, the yield is reduced due to the junction leak with the substrate silicon, and the total cost is high. In particular, the junction between the silicon substrate and the source / drain and a certain diffusion layer is considerably affected by crystal defects in the single crystal, and this leakage current must be 10 OPA or less in a normal cell. It is difficult to suppress the leak of all the cells. The junction leak generated here discharges the charge stored in the capacitor 3 and lowers the contrast.

【0006】2つにはAl電極のすきまからシリコン基
板に入射した光は、電子−正孔対を生成し拡散して光電
流を生じてコンデンサ3の電荷を放電してしまいコント
ラストが低下する。
Secondly, the light incident on the silicon substrate through the gap of the Al electrode generates electron-hole pairs and diffuses to generate a photocurrent, which discharges the electric charge of the capacitor 3 and lowers the contrast.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的はこの欠点
を改善する方式を提供するものであり、本発明の構成は
ガラス、石英、又はシリコンウエハ上にシリコン薄膜を
チヤネルとする薄膜トランジスタを構成するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for remedying this drawback. The structure of the present invention comprises a thin film transistor having a silicon thin film as a channel on a glass, quartz or silicon wafer. To do.

【0008】本発明の薄膜トランジスタは、一対の基板
内に液晶が封入され、該基板は石英又はガラス基板であ
り、該基板上に設けられた第1導電層、該第1導電層上
に設けられた絶縁膜、該絶縁層上に設けられたシリコン
半導体膜、該シリコン半導体膜内に設けられたソース及
びドレイン拡散領域、該絶縁層に設けられ該半導体膜に
電気的に接続されてなる画素電極を有し、該画素電極と
該第1導電層とにより電荷保持容量を形成してなること
により電荷保持容量形成してなることを特徴とする。
In the thin film transistor of the present invention, liquid crystal is enclosed in a pair of substrates, the substrate being a quartz or glass substrate, and a first conductive layer provided on the substrate, and provided on the first conductive layer. Insulating film, a silicon semiconductor film provided on the insulating layer, source and drain diffusion regions provided in the silicon semiconductor film, and a pixel electrode provided on the insulating layer and electrically connected to the semiconductor film And a charge holding capacity is formed by forming a charge holding capacity by the pixel electrode and the first conductive layer.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に沿って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図3は本発明に用いるマトリツクスセルを
示すものであり、図1の従来とは、容量18のGND配
線を新たに設けること、又は後述の如く電荷保持用の容
量18とGND配線を省略したことにあり、基本的なデ
ータの書き込み、保持は同じである。この場合のGND
電位は一定のバイアス電圧を意味しバイアスレベル、又
は信号レベルは問わない。又表示データの入力をデータ
線Yがサンプルーホールドする容量として、データ線Y
とGNDラインの真の容量21、又はアドレス線Xとの
間の容量22を利用する。
FIG. 3 shows a matrix cell used in the present invention. In the conventional matrix cell shown in FIG. 1, a GND wiring for the capacitor 18 is newly provided or, as will be described later, the capacitance holding capacitor 18 and the GND wiring. Is omitted, and the basic writing and holding of data is the same. GND in this case
The potential means a constant bias voltage, and the bias level or signal level does not matter. In addition, the data line Y is used as a capacity for sample-holding the input of display data by the data line Y.
And the true capacitance 21 of the GND line or the capacitance 22 between the address line X and the line.

【0011】図4(A)のセルの平面図、(B)のA−
Bでの断面図をもとにセルの構造例を示す。透明基板3
3上にトランジスタのソース・ドレイン・チヤネルを形
成する第1層目のシリコン薄膜28とトランジスタのゲ
ートとなるゲート線をなす第2層目のシリコン薄膜もし
くはそれと何等の配線層26とGNDライン27、更に
透明低抵抗材料、例えばSn02の如くのネサ膜、厚さ
数100Å各以下の金属等よりなるデータ線25と液晶
駆動電極31、及び層間の導通をとるコンタクトホール
29が形成されている。又GNDライン27と液晶駆動
電極の重った部分が電荷保持用コンデンサ(図3−1
8)とある。トランジスタのソース・ドレイン34・3
5にはN+拡散(PチヤネルならP+)がなされゲート
電極38に下にはチヤネル30がゲート絶縁膜36を介
して存在し、又ゲート電極囲には更に酸化膜等の絶縁膜
37が形成されている。
A plan view of the cell of FIG. 4A, A- of FIG.
An example of the cell structure is shown based on the cross-sectional view at B. Transparent substrate 3
3, the first layer of the silicon thin film 28 forming the source / drain / channel of the transistor and the second layer of the silicon thin film forming the gate line to be the gate of the transistor, or any wiring layer 26 and the GND line 27, Further, a transparent low resistance material, for example, a Nesa film such as Sn02, a data line 25 made of a metal having a thickness of 100 Å or less, a liquid crystal drive electrode 31, and a contact hole 29 for establishing conduction between layers are formed. Further, the overlapping portion of the GND line 27 and the liquid crystal driving electrode is a charge holding capacitor (see FIG. 3-1).
8) Source / drain of transistor 34.3
In FIG. 5, N + diffusion (P + in case of P channel) is performed, a channel 30 exists below the gate electrode 38 through a gate insulating film 36, and an insulating film 37 such as an oxide film is further formed around the gate electrode. ing.

【0012】図5に図4に示すアクテイブマトリクスセ
ルの製造プロセスを示す。製造プロセスは基本的には低
温プロセスと高温プロセスの二種類あり、夫々に特徴が
ある。低温プロセスでは透明基板としてガラスもしくは
パイレックスやコーニングのような高融点ガラスを用
い、600℃以下の処理工程であつて、基板自体が安価
であることが特徴である。低温プロセスではまず基板3
3上にシリコン薄膜をプラズマCVD法や減圧CVD法
等のCVA法、スパツタ法等により形成し、必要なな形
状にフオトエッチングする。その後02プラズマ雰囲気
中で表面酸化する。実際にはCVD法で同等の絶縁膜を
デポジットしてもよい。その結果シリコン薄膜40上に
ゲート絶縁膜となる酸化膜41が形成される。(5図
(a))その後第2層目のシリコン薄膜を第1層目のシ
リコン薄膜と同様の方法でデボジットしフオトエッチン
グ後、更に第2層目のシリコン薄膜45をマスクにして
酸化膜41をエッチングして、ゲート絶縁膜41を形成
すると同時に拡散の窓開けを行ない、イオン打込みによ
り拡散を行なうとソース・ドレイン42・43が形成さ
れる。(図5(b))更にこの後に再度02雰囲気てプ
ラズマ処理し、表面にプラズマ酸化膜46を形成し、4
00℃〜600℃でアニールを行う。(図5(c))こ
のプロセスの特徴はシリコン薄膜をプラズマ処理により
直接酸化を行うことにあり、CVD法の酸化膜に対し
て、トランジスタのゲート絶縁膜、コンデンサー用の誘
導体膜としては、移動度が改善され又信頼性が向上す
る。高温プロセスは石英等の600℃以上の融点を有す
る透明基板を用い、製造プロセスは600℃を越える工
程があり、このプロセスの特徴は高温アニール等の処理
ができるので、トランジスタの移動度や信頼性の改善が
できる。トランジスタの構造は低温プロセスと同じにな
るので再び図5を用いて説明する。(a)まず透明基板
33上に減圧もしくは常圧CVD法等により第1層目の
シリコン薄膜を形成し、パターニングして島部40を形
成後、900℃〜1100℃の間で熱酸化して酸化膜4
1を形成する。(b)その後第2層目のシリコン薄膜を
第1層目と同様にデポジツトして、ゲート電極45をパ
ターニングして、更にこれをマスクに絶縁膜41をエッ
チングして、N+又はP+不純物をプレデポジション又
は絶縁膜41はエッチングしないで不純物をイオン打込
を行ない、ソース・ドレィン42・43を形成する。
(C)その後保持用コンデンサの誘電体膜となる熱酸化
膜46を、ゲート絶縁膜と同様の方法で形成する。
FIG. 5 shows a manufacturing process of the active matrix cell shown in FIG. There are basically two types of manufacturing processes, a low temperature process and a high temperature process, and each has its own characteristics. In the low temperature process, glass or a high melting point glass such as Pyrex or Corning is used as a transparent substrate, and it is a process step at 600 ° C. or less, and the substrate itself is inexpensive. In the low temperature process, the substrate 3
A silicon thin film is formed on 3 by a CVA method such as a plasma CVD method or a low pressure CVD method, a sputtering method or the like, and photo-etched into a required shape. Then, the surface is oxidized in a 0 2 plasma atmosphere. In practice, a CVD method may be used to deposit an equivalent insulating film. As a result, an oxide film 41 serving as a gate insulating film is formed on the silicon thin film 40. (FIG. 5 (a)) After that, the second-layer silicon thin film is devoted and photo-etched in the same manner as the first-layer silicon thin film, and then the second-layer silicon thin film 45 is used as a mask to form an oxide film 41. Are simultaneously etched to form a gate insulating film 41, a diffusion window is opened at the same time, and diffusion is performed by ion implantation to form source / drain 42/43. (FIG. 5B) Further, after this, plasma treatment is performed again in an O 2 atmosphere to form a plasma oxide film 46 on the surface, and 4
Annealing is performed at 00 ° C to 600 ° C. (FIG. 5 (c)) The feature of this process is that the silicon thin film is directly oxidized by plasma treatment. As a gate insulating film of a transistor and a derivative film for a capacitor, it moves as compared with the oxide film of the CVD method. The degree is improved and the reliability is improved. The high temperature process uses a transparent substrate having a melting point of 600 ° C. or higher, such as quartz, and the manufacturing process includes steps exceeding 600 ° C. This process is characterized by high temperature annealing and the like, so that the mobility and reliability of the transistor can be improved. Can be improved. Since the structure of the transistor is the same as that in the low temperature process, it will be described again with reference to FIG. (A) First, a first layer of a silicon thin film is formed on the transparent substrate 33 by a reduced pressure or atmospheric pressure CVD method, etc., patterned to form an island portion 40, and then thermally oxidized at 900 ° C. to 1100 ° C. Oxide film 4
Form one. (B) After that, the second layer of silicon thin film is deposited in the same manner as the first layer, the gate electrode 45 is patterned, and the insulating film 41 is etched using this as a mask to pre-deposit N + or P + impurities. Impurities are ion-implanted without etching the position or the insulating film 41 to form the source drains 42 and 43.
(C) Thereafter, a thermal oxide film 46 serving as a dielectric film of the holding capacitor is formed in the same manner as the gate insulating film.

【0013】図4に示した構成例の特徴は、トランジス
タのゲート絶縁膜は第1層目のシリコン薄膜を酸化又は
シリコン薄膜上に形成し、ゲートをマスクに、ゲートセ
ルフアラィンする。このようなシリコン薄膜は、単結晶
のパルクシリコン素子に対して移動度が低下とスピード
が劣化するが、寄生容量をセルフアラィン化して低減す
ることによりスピードの劣化を防止することができる。
もう1つは電荷保持用の容量(図3ー18)、データ線
のサンプルーホールド用の容量(図3ー21・22)を
形成する容量の誘電体膜として第2層目のシリコン薄膜
の酸化膜又は、薄膜上の絶縁膜を用いることにある。従
来のパルクシリコンタイブ(図2)ではトランジスタの
ゲート絶縁膜及び電荷保持容量は、全てバルクシリコン
の熱酸化膜を用いていたが、不純物のドーピングが図5
(b)に示すゲートセルフアラィン方式の場合は容量の
一電極となす第2層目のシリコン薄膜の下は、高濃度不
純物が入らないので、このままでは容量として不安定と
なり使用がむずかしく使おうとするとパルクシリコンの
如く、容量の下電極のみに高濃度不純物をドープする余
分な工程が必要になる。従つて図4の如く、保持用の容
量を形成する誘電体膜を第2層目のシリコン薄膜上に形
成することにより、本発明の目的である工程の簡略化及
び容量の安定化が可能となる。
The feature of the configuration example shown in FIG. 4 is that the gate insulating film of the transistor is formed by oxidizing or forming a first silicon thin film on the silicon thin film and performing gate self-alignment using the gate as a mask. Such a silicon thin film has a lower mobility and a lower speed than a single crystal bulk silicon device, but the speed deterioration can be prevented by making the parasitic capacitance self-aligning and reducing the parasitic capacitance.
The other is a second silicon thin film as a dielectric film of a capacitor for holding a charge (Fig. 3-18) and a capacitor for holding a sample and hold of a data line (Figs. 3-21 and 22). It is to use an oxide film or an insulating film on a thin film. In the conventional bulk silicon type (FIG. 2), the gate insulating film and the charge storage capacitor of the transistor are all made of the thermal oxide film of bulk silicon.
In the case of the gate self-alignment method shown in (b), since high-concentration impurities do not enter under the second-layer silicon thin film, which serves as one electrode of the capacitor, the capacitor becomes unstable as it is, and it is difficult to use it. Then, an extra step of doping a high-concentration impurity only in the lower electrode of the capacitor like in the case of parc silicon is required. Therefore, as shown in FIG. 4, by forming the dielectric film for forming the holding capacitor on the second silicon thin film, it is possible to simplify the process and stabilize the capacitor, which is the object of the present invention. Become.

【0014】図5(c)以降の工程は低温でも高温プロ
セスでもほぼ共通である。配線部と第1層目、第2層目
とのコンタクトをとるためのコンタクトホールを開けて
配線と透明駆動電極を兼ねた材料、ネサ膜、厚さ数10
0Å以下の金属等をスパッタ又は蒸着によりつけて、フ
オトエッチングする。又ネサ膜等シリコン薄膜に直接コ
ンタクトがむずかしい場合はAu・Ni−Cr等のコン
タクト専用の材料をコンタクト部に付加する。
The steps after FIG. 5 (c) are substantially common to both low temperature and high temperature processes. A material that also serves as a wiring and a transparent driving electrode by forming a contact hole for making a contact between the wiring portion and the first layer and the second layer, a negative film, and a thickness of 10
Photo-etch a metal such as 0 Å or less by sputtering or vapor deposition. If it is difficult to directly contact the silicon thin film such as the Nesa film, a contact-specific material such as Au / Ni-Cr is added to the contact portion.

【0015】本発明の方式に上り形成されるトランジス
タはパルクシリコン上に形成されたトランジスタに対
し、移動度が低下し、又OFFリークも多いので使用上
支障がないような工夫を要する。
The transistor formed according to the method of the present invention has a lower mobility and a larger amount of OFF leakage than the transistor formed on the bulk silicon, and therefore, a device which does not hinder the use is required.

【0016】図6(A)は第1層目のシリコン薄膜を、
デボジション温度を変えて減圧CVD装置で形成し高温
プロセスにて形成したトランジスタの10Vにおける移
動度を表わしている。デボジション温度が600℃以下
になると移動度が急激に改善されることを実験により見
出した。従つて移動度を改善し応答を確実にするために
は滅圧CVD装置により600℃以下で第1層目のシリ
コン薄膜を形成するとよい。
FIG. 6A shows a first silicon thin film,
It shows the mobility at 10V of a transistor formed by a low pressure CVD apparatus while changing the devolution temperature and formed by a high temperature process. It has been found through experiments that the mobility is sharply improved when the devotion temperature is 600 ° C. or lower. Therefore, in order to improve the mobility and ensure the response, it is preferable to form the first silicon thin film at 600 ° C. or lower by a decompression CVD apparatus.

【0017】図7はトランジスタの10VにおけるOF
Fリーク電流1Lを第1層目のシリコン薄膜の膜厚を変
えてプロットしたものである。発明者は実験により、3
700Å以下の膜厚で、使用に問題ないリーク電流50
0PA以下になることがわかつた。
FIG. 7 shows the OF of the transistor at 10 V.
The F leak current 1L is plotted by changing the film thickness of the silicon thin film of the first layer. The inventor has determined by experiment that
With a film thickness of 700 Å or less, there is no problem in use.
I knew it would be below 0 PA.

【0018】高温プロセスのみでなく、特に低温プロセ
スでは移動度の低下が激しい。このためのもう1つの改
善手段はレーザや電子ビームにより基板に影響を与えな
いように局部的に第1層目のシリコン薄膜を高温アニー
ルすることが考えられる。図6(B)は前述のような
(A)と同機に形成したシリコン薄膜に更にパルス当り
0.12mJ、パルス幅SonsecのQスイッチによ
るレーザピームを照明して得られてトランジスタの移動
度であり、更に改善されていることがわかる。又500
℃〜540℃で高融点ガラス上にデポジションした後に
同様の条件でレーザアニールして得られた低温プロセス
によるトランジスタの移動度は、図6(B)のカーブと
ほぼ一致した。このことから、レーザビーム、電子ビー
ム等による局部アニールは、低温プロセスでも高温プロ
セスでも有効であることがわかる。図8にセルの他の機
構例を示す。(A)は平面図であつてアドレス線50は
データ線51、駆動電極及びコンデンサの電極52をソ
ース・ドレインとするトランジスタのチヤネル54のゲ
ートになつている。又GNDライン53はアドレス線5
0と同時に構成され電極52との間に容量を構成してい
る。図8(B)は(A)のAB線での断面を示すもので
あり、製造プロセスの一例をあげて高温プロセスとして
説明すると、石英等の高融点ガラス基板57にシリコン
薄膜としてポリシリコンを約3000Å成長させる。但
し場合によっては密着性をよくするため、うすいSiO
2をあらかじめ形成することもある。更にフオトエツチ
によりゲート50とコンデンサ電極53を形成した後に
熱酸化により約1500ÅのSiO2膜55をゲート絶
縁膜及びコンデンサの誘電体膜として成長させる。その
後2層目のポリシリコンをつけてフオトエツチによりパ
ターンを形成後レジストマスクによりチヤネル部54以
外にPイオンを打ち込んでソースドレイン電極及びデー
タ線の配線部、コンデンサの電極を兼ねた液晶の駆動電
極を形成する。このままでトランジスタの性能(シキイ
値、コンダクタンス)が不十分であるので、特にチャネ
ル部54に局部的、又は基板全体を均一に、レーザーを
照射しポリシリコンを短時間のうちに溶接、凝固させて
グレインを成長することによって、性能の改良を行な
う。これはいわゆるレーザアニールと言われているもの
である。
Not only in the high temperature process, but especially in the low temperature process, the mobility is drastically reduced. Another improvement means for this may be to locally anneal the silicon thin film of the first layer at a high temperature so as not to affect the substrate by the laser or the electron beam. FIG. 6B shows the mobility of the transistor obtained by further illuminating the silicon thin film formed in the same machine as the above-mentioned (A) with the laser beam by the Q switch having the pulse width Sonsec of 0.12 mJ, It can be seen that it is further improved. Again 500
The mobility of the transistor by the low temperature process obtained by performing laser annealing under the same conditions after depositing on the high melting point glass at 550 to 540 ° C. almost coincided with the curve of FIG. 6B. This indicates that local annealing using a laser beam, an electron beam, or the like is effective in both low-temperature and high-temperature processes. FIG. 8 shows another example of the mechanism of the cell. (A) is a plan view in which an address line 50 is a gate of a channel 54 of a transistor having a data line 51, a drive electrode and a capacitor electrode 52 as a source / drain. Also, the GND line 53 is the address line 5
It is formed at the same time as 0 and forms a capacitance with the electrode 52. FIG. 8B shows a cross section taken along the line AB of FIG. 8A. As an example of the manufacturing process, a high temperature process will be described. Polysilicon is used as a silicon thin film on a high melting point glass substrate 57 such as quartz. Grow 3000Å. However, in some cases, to improve the adhesion, thin SiO
2 may be preformed. Further, after forming the gate 50 and the capacitor electrode 53 by photo etching, a SiO2 film 55 of about 1500 Å is grown as a gate insulating film and a dielectric film of the capacitor by thermal oxidation. After that, a second layer of polysilicon is attached and a pattern is formed by photoetching, and then P ions are implanted in a region other than the channel portion 54 by a resist mask to form a source / drain electrode, a data line wiring portion, and a liquid crystal driving electrode which also functions as a capacitor electrode. Form. Since the performance of the transistor (squiggly value, conductance) is insufficient as it is, the polysilicon is welded and solidified within a short time by irradiating the laser locally, particularly on the channel 54 or uniformly on the entire substrate. Performance is improved by growing grains. This is what is called laser annealing.

【0019】図9は本発明の他の例として通常のガラス
基板上にセルを構成した低温プロセスによる断面を示
す。ガラス基板70上にスパッタ又はプラズマCVD法
等の低温での膜生成法によりシリコン膜を作成し、全面
にPイオン又はBイオンを打込む。次にフオトエツチン
グによりゲート73とコンデンサ電極72を形成する。
更に絶縁膜74を形成する。これもやはり低温成長に上
るSi02等を用いる。更にトランジスタのソースドレ
イン、コンデンサと駆動電極を兼ねるための2層目のシ
リコン膜をやはり低温で形成する。このポリシリコンは
全くドープしないか、又はシキイ値をエンハンスメント
にするだけに十分な量のBイオンを打込む。その後レー
ザビームを局部的又は全体に照射しアニールをする。レ
ーザビームは一部は1層目のシリコンに吸収されるが、
ガラス基板70は透過する。従って1層目のシリコン中
のイオン打込みされた不純物の活性化、2層目のポリシ
リコンのグレインの成長(特にチャンネル部78)が行
なわれるべく適当なビームのエネルギーと適当な時間
(パルスレーザであればパルス間隔、CWレーザでは走
査スピードに依存)で処理すると、ガラス基板には影響
が殆んどない範囲でアニールが可能である。この方式の
特徴はレーザアニールにより、従来の熱アニールに対し
ガラス基板に与える影響を非常に少なくできるのでコス
トの安いガラスを用いることができること、レーザのア
ニールは不純物の活性化と共に、チャネル部のシリコン
膜のグレィンを成長させて、トランジスタの特性(特に
移動度)を改良することが同時にできることにある。
As another example of the present invention, FIG. 9 shows a cross section by a low temperature process in which cells are formed on a normal glass substrate. A silicon film is formed on the glass substrate 70 by a low-temperature film formation method such as a sputtering method or a plasma CVD method, and P ions or B ions are implanted over the entire surface. Next, a gate 73 and a capacitor electrode 72 are formed by photo etching.
Further, an insulating film 74 is formed. Also for this, Si02 or the like, which can grow at low temperature, is used. Further, a second-layer silicon film serving also as a source / drain of the transistor, a capacitor and a drive electrode is formed at a low temperature. This polysilicon is not doped at all, or is implanted with a sufficient amount of B ions to enhance the threshold value. Thereafter, annealing is performed by irradiating a laser beam locally or entirely. Part of the laser beam is absorbed by the first layer of silicon,
The glass substrate 70 is transparent. Therefore, the activation of the ion-implanted impurities in the first layer of silicon and the growth of the grains of the second layer of polysilicon (in particular, the channel portion 78) are carried out at an appropriate beam energy and an appropriate time (with a pulse laser). If so, the annealing can be performed within a range that has almost no effect on the glass substrate by performing processing at a pulse interval and with a CW laser depending on the scanning speed). The feature of this method is that laser annealing can reduce the influence of the conventional thermal annealing on the glass substrate, so that glass with low cost can be used. It is possible at the same time to grow the grain of the film and improve the characteristics of the transistor (in particular the mobility).

【0020】その後Alをつけてフォトエッチングして
ソースドレイン電極76・77を形成する。Alとシリ
コンはこのままではコンタクトがとれにくいのでこの後
多少熱処理をするか、弱いレーザービームを照射すれば
よい。
After that, Al is applied and photoetching is performed to form source / drain electrodes 76 and 77. Since it is difficult to make contact between Al and silicon as they are, a little heat treatment or a weak laser beam may be applied thereafter.

【0021】図8に示した構造は、勿論低温プロセスで
も実現可能である。この構造の特徴は図4とは逆にトラ
ンジスタのゲートを第1層目のシリコン薄膜、チャネル
を第2層目のシリコン薄膜を用いていることにあり、こ
の結果両方のシリコン薄膜に任意に高濃度拡散が可能と
なり、第1層目のシリコン薄膜を酸化して得られるゲー
ト酸化膜は第1層目のシリコン膜上のゲート絶縁膜を、
電荷保持用の容量を形成する誘導体膜が使用でき、酸化
膜を形成する工程が一工程で艮いことである。もう一つ
の特徴は図4の如くに配線材料を新たに設けなくても、
第1層目のシリコン膜がアドレス線とGNDライン、第
2層目のシリコン膜がデータ線配線となり、図4の構成
例に対し配線材料をデポジションし、フォトエッチング
する工程が省略でき、更に工程が簡単になる。又この方
式は液晶の透明駆動電極としてシリコン膜を用いるもの
で、シリコン膜も3000Å以下になると十分透明に近
いことから、効果が大きい。
The structure shown in FIG. 8 can be realized by a low-temperature process. The feature of this structure is that, contrary to FIG. 4, the transistor gate uses the first layer of silicon thin film and the channel uses the second layer of silicon thin film. Concentration diffusion becomes possible, and a gate oxide film obtained by oxidizing the first silicon thin film is used as a gate insulating film on the first silicon film.
A derivative film for forming a capacitor for holding a charge can be used, and a process of forming an oxide film is completed in one process. Another feature is that even if a new wiring material is not provided as shown in FIG.
The first layer of silicon film serves as an address line and a GND line, and the second layer of silicon film serves as a data line wiring. This eliminates the step of depositing a wiring material and photoetching the structure example of FIG. The process is simplified. In this method, a silicon film is used as a transparent drive electrode of liquid crystal, and the effect is great because the silicon film is sufficiently transparent when it is less than 3000 Å.

【0022】図10は本発明のマトリックス基板を用い
た液晶ディスプレイ装置の簡単な断面を示す。透明駆動
電極67をのせた透明基板65とネサ膜よりなる共通電
極69をのせたガラス66に液晶体68をはさむ。更に
偏光板62・63でサンドイツチした後下側に反射板6
4をつける。こうすると上から入射した光は電極67を
ほとんど経過し、反射板64で反射し、人体の目に感知
される。この方式は通常のFEツイスト・ネマテイツク
(TN)方式タイプの液晶が使えるので、コントラスト
が高く、同時に視角も広い。図4・図8・図9で示した
具体例は透明基板上に透明な液晶駆動電極を用いるが、
これは図2に示す従来のパルクシリコンタイプでは基板
の不透明性により液晶の中でも最もコントラストの高い
FEタイプ(TN方式)の液晶が使えない重大な欠点が
あつたが、本発明の具体例の方式によればパルクシリコ
ンタイプよりコントラストが飛躍的に向上するという大
きな利点がある。もつとも本発明の構造例において、不
透明基板又は不透明駆動電極を用いても、従来のパルク
シリコンでやられているG−Hタイプ、DSMタイプの
液晶を使えばコントラストの向上は余りないが、工程の
簡略化、工程歩留りの向上、光入射によるリークに起因
する表示像の消滅を防ぐという目的は果たせる。
FIG. 10 shows a simple cross section of a liquid crystal display device using the matrix substrate of the present invention. A liquid crystal 68 is sandwiched between a transparent substrate 65 on which a transparent driving electrode 67 is mounted and a glass 66 on which a common electrode 69 made of a Nesa film is mounted. Furthermore, after polarizing with the polarizing plates 62 and 63, the reflector 6 is placed on the lower side.
Turn on 4. In this way, most of the light incident from above passes through the electrode 67, is reflected by the reflector 64, and is sensed by the human eye. Since this system can use a normal FE twist nematic (TN) type liquid crystal, it has a high contrast and a wide viewing angle. Although the specific example shown in FIGS. 4, 8 and 9 uses a transparent liquid crystal drive electrode on a transparent substrate,
This is because the conventional park silicon type shown in FIG. 2 has a serious drawback that the FE type (TN type) liquid crystal having the highest contrast among the liquid crystals cannot be used due to the opacity of the substrate, but the method of the specific example of the present invention. According to the above, there is a great advantage that the contrast is dramatically improved as compared with the Parc silicon type. Even if the opaque substrate or the opaque drive electrode is used in the structural example of the present invention, the contrast is not significantly improved by using the GH type or DSM type liquid crystal which is used in the conventional park silicon, but the process is simplified. It is possible to achieve the objectives of increasing the display efficiency, improving the process yield, and preventing the disappearance of the display image due to the leakage due to the incident light.

【0023】本発明の如くガラスや石英等の基板を用い
ると従来のパルクシリコンを液晶の片側電極としていた
パネルの構造に対し、パネルの組立てが容易になる。従
来は図10において透明基板65の代りにシリコンウエ
ハである。シリコンウエハは単結晶であるので、組立て
時の圧力に対してへき開面にそって割れてしまう。又シ
リコンウエハは熱工程を通すとソリが大きくなり、液晶
体68の厚みが5μm〜15μmに対し、ソリは10μ
m以上になることが多く、液晶体の厚みを一定にするの
は組立てがむづかしくなる。
When a substrate made of glass, quartz or the like is used as in the present invention, the panel can be easily assembled as compared with the conventional panel structure in which parc silicon is used as one electrode of the liquid crystal. Conventionally, a silicon wafer is used instead of the transparent substrate 65 in FIG. Since the silicon wafer is a single crystal, it breaks along the cleavage plane against the pressure during assembly. Further, the warp of the silicon wafer becomes large when it is subjected to a heat process, and the thickness of the liquid crystal body 68 is 5 μm to 15 μm, while the warp is 10 μm.
In many cases, it is difficult to assemble the liquid crystal body with a constant thickness.

【0024】又液晶体をシールする際高温がかかるが、
上のガラス66と熱膨張率が異なるので、シールが完全
にいかない。一方、下電極の基板として本発明の如くガ
ラス、もしくはガラスに近いものであるとこれらの問題
はことごとく解消し、通常の液晶パネルと同様、組立て
はスムーズに歩留りよく製造できる。
Further, although high temperature is applied when the liquid crystal body is sealed,
Since the coefficient of thermal expansion is different from that of the upper glass 66, the seal does not work perfectly. On the other hand, if the substrate of the lower electrode is glass or a glass similar to that of the present invention as in the present invention, all of these problems are solved, and as with a normal liquid crystal panel, the assembly can be smoothly carried out with a good yield.

【0025】本発明におけるデータ保持容量はある一定
の期間そのセル部分の表示データを保持するのに用いら
れ、例えばテレビ画像の場合約16msecである。も
しシリコン薄膜トランジスタのリーク電流が10Vで1
00PA以下ならば、この保持用コンデンサの容量は
0.5PF〜1PF必要となる。もし液晶体の比誘電率
の高いもの特に10以上のもので、液晶体の厚みを10
μm以下にすると、液晶体を誘電体とする容量が0.5
PF以上となり、電荷保持用コンデンサがいらなくな
る。すると図3の上ではGNDラインと容量18を省略
でき、実効的な液晶駆動面積が増加し、コントラストが
改善できると共に、余分な素子がなくなり歩留1向上に
つながる。この時データ線Yのサンプルホールド容量は
データ線とアドレス線の交叉する部分の寄生容量22か
主となる。
The data holding capacity in the present invention is used to hold the display data of the cell portion for a certain period of time, and is about 16 msec for a television image, for example. If the leakage current of silicon thin film transistor is 10V, it is 1
If it is less than 00 PA, the capacity of this holding capacitor is 0.5 PF to 1 PF. If the liquid crystal has a high relative dielectric constant, especially 10 or more, and the thickness of the liquid crystal is 10 or less.
If the thickness is less than μm, the capacitance of the liquid crystal as a dielectric is 0.5.
Since it becomes PF or more, the charge holding capacitor becomes unnecessary. Then, in the upper part of FIG. 3, the GND line and the capacitor 18 can be omitted, the effective liquid crystal driving area is increased, the contrast can be improved, and an extra element is eliminated, which leads to the improvement of the yield 1. At this time, the sample-hold capacitance of the data line Y is mainly the parasitic capacitance 22 at the intersection of the data line and the address line.

【0026】本発明により構成されるトランジスタは、
アクティブマトリックス用の外部駆動回路、即ちシフト
レジスタやサンプルホールド回路を同一基板内に作り込
むことを可能にする。
The transistor constructed according to the present invention comprises:
An external drive circuit for an active matrix, that is, a shift register and a sample hold circuit can be formed on the same substrate.

【0027】図11は本発明で用いるゲート線側の駆動
回路の一例である。シフトレジスタセル80は4つのト
ランジスタ81〜84と1つのプートストラツブ容量8
5より構成される。クロツクはφ1とφ2の2相であり
スタートパルスSP入力により”1”電位が順次クロツ
クに同期して転送してゆく。各シフトレジスタの出力D
1〜Dmがゲート線に入力されて、この結果図12に示
す如く、順次各ゲート線を選択してゆく。シフトレジス
タ入力には入力トランスファゲートトランジスタ81を
用いて、T1〜TNに一蓄えてからブートストラツプ容
量により、D1〜Dmに”1”を書き込む。もしこのト
ランスファゲートを用いないと、D1とT2,D2と
T,・・と短絡され、ブートストラツプ容量をゲート線
容量CGiよりずつと大きくする必要があり、パターン
が大きなって、歩留りを低下させる。又D1〜Dmの”
1”に書き込まれた後”0”に放電するためにはトラン
ジスタ84にT3を接続するのみでよいが、このシフト
レジスタが低周波て動作する場合、わずかのリークに対
しても動作不良となるので、歩留りを向上させ、動作を
安定化させるえめに電位固定トランジスタ83を追加し
て、クロックの半周期毎に”0”レベルにリフレツシユ
してやる。
FIG. 11 shows an example of a drive circuit on the gate line side used in the present invention. The shift register cell 80 includes four transistors 81 to 84 and one put-stove capacitor 8
5 is comprised. The clock has two phases of φ1 and φ2, and the “1” potential is sequentially transferred by the input of the start pulse SP in synchronization with the clock. Output D of each shift register
1 to Dm are input to the gate lines, and as a result, as shown in FIG. 12, each gate line is sequentially selected. An input transfer gate transistor 81 is used as an input to the shift register, one is stored in T1 to TN, and then "1" is written to D1 to Dm by the boot strap capacitance. If this transfer gate is not used, D1 and T2, D2 and T, ... Are short-circuited, and it is necessary to make the boot strap capacitance larger than the gate line capacitance CGi, and the pattern is large and the yield is reduced. . Also D1 to Dm "
In order to discharge to "0" after being written to "1", it is only necessary to connect T3 to the transistor 84. However, when this shift register operates at a low frequency, even a slight leak causes malfunction. Therefore, in order to improve the yield and stabilize the operation, the potential fixing transistor 83 is added, and the voltage is refreshed to the "0" level every half cycle of the clock.

【0028】図13は本発明によるデータ線側の駆動回
路の一例てある。シフトレジスタセル86はブートスト
ラツプ容量88と動作に必要なトランジスタ89、91
と後述するシフトレジスタ選択のためのリセツトトラン
ジスタ90より構成され、初段へは入力ゲート87を介
してスタートパルスSPを印加する。又各シフトレジス
タ出力81〜SmはサンプルホールドトランジスタH1
〜Hmに入力され、走査信号に同期してビデオ入力V、
S(映像信号又はデータ書き込み信号)をデータ線に寄
生する容量CD1〜CDmにサンプルホールドさせる。
データ線側駆動回路は一走査線内で全ての処理を行った
ため高速であり、リーク電流の考慮は余りしなくてよい
が、逆に高速動作を確保することと、高速のために増大
する消費電力を押えることを考慮する必要がある。
FIG. 13 shows an example of the drive circuit on the data line side according to the present invention. The shift register cell 86 includes a boot strap capacitor 88 and transistors 89 and 91 necessary for operation.
And a reset transistor 90 for selecting a shift register, which will be described later, and a start pulse SP is applied to the first stage via an input gate 87. The output 81 to Sm of each shift register is the sample hold transistor H1.
~ Hm input to the video input V in synchronization with the scanning signal,
S (video signal or data write signal) is sampled and held by the capacitors CD1 to CDm parasitic on the data line.
The data line side drive circuit is high-speed because all the processing is performed within one scanning line, and it is not necessary to consider the leak current, but on the contrary, ensuring high-speed operation and increasing consumption due to high speed It is necessary to consider saving power.

【0029】このシフトレジスタはmビット中1ビット
しか”1”になつていないのでクロック以外での電力消
費は少ない。又サンプル・ホールドトランジスタH1〜
Hmのかなりの高速スイツチングが要求されるが、その
ゲート入力にはプートストラツプ動作により、図14に
示す如くクロツク信号の2倍近い振幅で印加されるの
で、非常に高速でスイツチングできるとう利点がある。
Since only 1 bit out of m bits is "1" in this shift register, power consumption other than the clock is small. Sample-and-hold transistors H1 to
A fairly high-speed switching of Hm is required, but since the gate input is applied with an amplitude close to twice that of the clock signal as shown in FIG. 14, there is an advantage that the switching can be performed at a very high speed. .

【0030】図15はこれらを実際にアクティブ・マト
リックス基板に配置した場合を示している。データ側シ
フトレジスタ90、91と及び最終段の帰還信号を形成
するダミーセル94・、95とサンプルホールド用トラ
ンジスタH1〜Hmがあり上下対照に配列される。又ゲ
ート側シフトレジスク92・93とダミー96、97は
左右対称に配置される。本来周辺回路は両側対照でな
く、片方のみでよいが、歩留を考慮してシフトレジスタ
列を複数用意する。当然4列でも、8列でもよいが、こ
こでは2列の例を示す。
FIG. 15 shows a case where these are actually arranged on the active matrix substrate. There are data-side shift registers 90 and 91, dummy cells 94 and 95 that form the final stage feedback signal, and sample-hold transistors H1 to Hm, which are arranged in a vertically symmetrical manner. The gate-side shift resists 92 and 93 and the dummies 96 and 97 are arranged symmetrically. Originally, the peripheral circuit does not need to be symmetrical on both sides, and only one may be used, but a plurality of shift register arrays are prepared in consideration of the yield. Of course, it may be 4 columns or 8 columns, but here, an example of 2 columns is shown.

【0031】図15に示した駆動回路を本発明の如くシ
リコン薄膜を用いたトランジスタで形成することにより
次の利点がある。まず特にデータ線側はクロツク周波数
が数MHzと高いのでシフトレジスタの内部消費電力よ
りクロックラインの寄生容量で消費する分が大きい。特
にパルクシリコンではクロックラインの配線容量と、基
板との接合容量が10OPF以上もありクロツクのスピ
ードを低下させ、10mA以上の電力消費となる。とこ
ろが本発明の如く絶縁性基板上ではこの寄生容量が数P
Fであり、消費電力を極端に低減化できると共に、スピ
ードも向上する。次にパルクシリコンでは例えば図11
のトランジスタ82のソース量電位が上がるとバツクゲ
ート効果によりシキイ値が上昇してしまう。この結果必
要な信号電つを得るためにはトランジスタ82のゲート
T1の電圧を高くする必要があり、結局クロツクの信号
レベルを大きくするか、ブートストラツプ容量85の面
積をかなり大さくする。ところが、本発明の構造ではト
ランジスタのサブストレートがフローテインクとなり、
従つてバツクゲート効果はな〈従つて、クロック振幅は
小さくてよいので消費電力が下がり又ブートストラツプ
容客量は小さくてよい小面積で実現できる。本発明の周
辺駆動回路におけるブートストラップ容量は電荷保持用
のコンデンサと異なり、基本的にはトランジスタを形成
するゲートとチャネル間の絶縁膜を用いる。これはブー
トストラップ容量は上電極であるゲート電圧により電極
間容量が可変である必要があり、そのため容量の下電極
は低濃度、又はノンドーブのシリコン膜とする。
The following advantages can be obtained by forming the drive circuit shown in FIG. 15 with a transistor using a silicon thin film as in the present invention. First, especially on the data line side, since the clock frequency is as high as several MHz, the amount consumed by the parasitic capacitance of the clock line is larger than the internal power consumption of the shift register. Particularly, in the case of park silicon, the wiring capacitance of the clock line and the junction capacitance with the substrate are 10 OPF or more, and the clock speed is reduced, resulting in power consumption of 10 mA or more. However, this parasitic capacitance is several P on an insulating substrate as in the present invention.
It is F, and the power consumption can be extremely reduced and the speed can be improved. Next, in the case of parc silicon, for example, FIG.
If the potential of the source amount of the transistor 82 rises, the back gate effect increases the squiggle value. As a result, it is necessary to increase the voltage of the gate T1 of the transistor 82 in order to obtain the required signal voltage, and eventually the signal level of the clock is increased or the area of the boot strap capacitor 85 is considerably increased. However, in the structure of the present invention, the substrate of the transistor is float ink,
Therefore, the back gate effect does not occur. Therefore, since the clock amplitude may be small, the power consumption may be reduced and the boot strap passenger may be small in a small area. The bootstrap capacitance in the peripheral drive circuit of the present invention is different from the charge retention capacitor and basically uses an insulating film between a gate and a channel forming a transistor. This means that the bootstrap capacitance needs to have a variable interelectrode capacitance depending on the gate voltage as the upper electrode, and therefore the lower electrode of the capacitance is made of a low-concentration or non-dove silicon film.

【0032】このように絶縁性基板上にシリコン薄膜を
用いてアクテイブマトリツクスのセル部と、周辺駆動部
を同時に形成すると結線が楽になり、全体のコストが下
げられる。又周辺駆動回路は図11、図13の如く非反
転型のレイショレスーシフトレジスタて構成したこと
と、寄生容量がずつと低くなることと等考慮すると、全
体の消費電力の低減化が可能であり、同時に歩留り向
上、コストの低減化が実現できる。
As described above, if the active matrix cell portion and the peripheral drive portion are simultaneously formed on the insulating substrate by using the silicon thin film, the connection is facilitated and the overall cost is reduced. Further, considering that the peripheral drive circuit is configured by a non-inversion type ratioless shift register as shown in FIGS. 11 and 13 and the parasitic capacitance is gradually reduced, it is possible to reduce the total power consumption. At the same time, yield improvement and cost reduction can be realized.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は以上述べた如く基板上にシリコ
ントランジスタとシリコンコンデンサを有するアクテイ
ブマトリツクスを提供するものであり、従来に比し次の
利点がある。
As described above, the present invention provides an active matrix having a silicon transistor and a silicon capacitor on a substrate, and has the following advantages over conventional ones.

【0034】透明基板に透明液晶駆動を用いると、最も
コントラストの高いFEタイプの液晶を用いることがで
き、画面の明るさも向上し、表示品質を飛躍的に改善で
きる。
When the transparent liquid crystal drive is used for the transparent substrate, the FE type liquid crystal having the highest contrast can be used, the brightness of the screen can be improved, and the display quality can be dramatically improved.

【0035】同時に基板にガラスやそれに準ずる材料を
用いるとパネルの組立が容易となり従来のパルクシリコ
ンタイプに対し、組立て歩留りが向上し、又工程が簡単
になる。
At the same time, when glass or a material similar thereto is used for the substrate, the panel can be easily assembled, the assembly yield is improved and the process is simplified as compared with the conventional bulk silicon type.

【0036】そして、アクティブマトリックスの周辺駆
動回路を搭載した場合は大幅な消費電力の低減化を可能
とする。
When an active matrix peripheral drive circuit is mounted, the power consumption can be greatly reduced.

【0037】上述の如く本発明は、一対の基板内に液晶
が封入され、該基板は石英又はガラス基板であり、該基
板上に設けられた第1導電層、該第1導電層上に設けら
れたられた絶縁膜、該絶縁膜層上に設けられたシリコン
半導体膜、該シリコン半導体膜内に設けられたソース及
びドレィン拡散領域、該絶縁層に設けられた該半導体膜
に電気的に接続されてなる画素電極を有し、該画素電極
と該第1導電層とにより電荷保持容量を形成してなるか
ら、画素電極に入力される画像信号をを確実に保持する
ことができ、液晶材料の変化により液晶の抵抗が変化し
液晶の時定数が変したとしても、この変化とは無関係に
映像信号の保持が可能となる。
As described above, in the present invention, liquid crystal is enclosed in a pair of substrates, and the substrate is a quartz or glass substrate, and the first conductive layer provided on the substrate and the first conductive layer provided on the first conductive layer. Obtained insulating film, silicon semiconductor film provided on the insulating film layer, source and drain diffusion regions provided in the silicon semiconductor film, and electrically connected to the semiconductor film provided on the insulating layer Since the charge storage capacitor is formed by the pixel electrode and the first conductive layer, the image signal inputted to the pixel electrode can be surely held, and the liquid crystal material Even if the resistance of the liquid crystal changes and the time constant of the liquid crystal changes due to the change of, the video signal can be held regardless of this change.

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

【図1】従来のアクティブマトリックスに用いたセルの
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a cell used in a conventional active matrix.

【図2】バルクシリコンを用いたセルの平面図。FIG. 2 is a plan view of a cell using bulk silicon.

【図3】本発明のセル図。FIG. 3 is a cell diagram of the present invention.

【図4】その実現例の平面図と断面図。FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of an implementation example thereof.

【図5】その製造プロセスを示す図。FIG. 5 is a view showing the manufacturing process thereof.

【図6】シリコン薄膜の特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a silicon thin film.

【図7】シリコン薄膜の特性を示す図。FIG. 7 is a diagram showing characteristics of a silicon thin film.

【図8】本発明の他の実現例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing another implementation example of the present invention.

【図9】本発明の他の実現例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing another implementation example of the present invention.

【図10】本発明のアクティブマトリックスパネルに組
立てた際の断面図。
FIG. 10 is a sectional view of the active matrix panel of the present invention when assembled.

【図11】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【図12】その動作波形図。FIG. 12 is an operation waveform diagram thereof.

【図13】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【図14】その動作波形図。FIG. 14 is an operation waveform diagram thereof.

【図15】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…コンデンサ3のポリシリコンの上部電極 10…ポリシリコンゲート 7、8、9…コンタクトホール 13…Alによる駆動電極 30、40、51、53、72、73…1層目のシリコ
ン薄膜 26、45、50、52、75…2層目のシリコン薄膜 30、44、54、78…チヤネル 33、57、70…基板 62、635…偏光板 64…反射板 65、66…透明基板 69…ネサ膜 67…ボリシリコン駆動電極 68…液晶体 76、77…Al 36、41、55、74…ゲート絶縁膜 37、46…容量用絶縁膜 25、31…透明低抵抗体 85・88…ブートストラツプ容量 89 …アクテイブマトリツク 90、91、92、93…シフトレジスタ
11 ... Polysilicon upper electrode of capacitor 3 ... Polysilicon gate 7, 8, 9 ... Contact hole 13 ... Al drive electrode 30, 40, 51, 53, 72, 73 ... First-layer silicon thin film 26, 45 , 50, 52, 75 ... Second-layer silicon thin film 30, 44, 54, 78 ... Channel 33, 57, 70 ... Substrate 62, 635 ... Polarizing plate 64 ... Reflecting plate 65, 66 ... Transparent substrate 69 ... Nesa film 67 ... Polysilicon drive electrode 68 ... Liquid crystal body 76, 77 ... Al 36, 41, 55, 74 ... Gate insulation film 37, 46 ... Capacitor insulation film 25, 31 ... Transparent low resistance body 85/88 ... Bootstrap capacity 89 ... Active matrix 90, 91, 92, 93 ... Shift register

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年9月19日[Submission date] September 19, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 液晶装置の製造方法Title: Method for manufacturing liquid crystal device

【特許請求の範囲】[Claims]

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタを
用いたディスプレイのための液晶装置の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal device for a display using a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来アクティブマトリックスを用いたデ
イスプレイパネルはダイナミック方式に比しそのマトリ
ックスサイズを非常に大きくでき、大型かつドット数の
大きなパネルを実現可能な方式として注目を浴びてい
る。特に液晶のような受光型素子ではダイナミック方式
での駆動デューティは限界がありテレビ表示等にはアク
テイブマトリックスの応用が考えられている。図1は従
来のアクティブマトリックスの1セルを示している。ア
ドレス線Xがトランジスタ2のゲートに入力されてお
り、トランジスタをONさせてデータ線Yの信号を保持
用コンデンサ3に電荷として蓄積させる。再びデータを
書き込むまで、このコンデンサ3により保持され、同時
に液晶4を駆動する。ここでVCは共通電極信号であ
る。液晶のリークは非常に少ないので、短時間の電荷の
保持には十分である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a display panel using an active matrix has attracted attention as a method capable of realizing a large-sized panel having a large number of dots because its matrix size can be made very large as compared with the dynamic method. In particular, a light-receiving element such as a liquid crystal has a limited drive duty in a dynamic system, and application of an active matrix is considered for a television display and the like. FIG. 1 shows one cell of a conventional active matrix. The address line X is input to the gate of the transistor 2, and the transistor is turned on to cause the signal on the data line Y to be stored as charge in the holding capacitor 3. Until data is written again, it is held by the capacitor 3 and simultaneously drives the liquid crystal 4. Here, VC is a common electrode signal. Since the leakage of the liquid crystal is very small, it is enough to hold the charge for a short time.

【0003】このトランジスタとコンデンサ1の製造は
通常のICのプロセスと全く向じである。
The manufacture of the transistor and the capacitor 1 is completely suitable for the process of a normal IC.

【0004】図2は図1のセルをシリコンゲートプロセ
スにより作成した例である。単結晶シリコンウエハ上に
トランジスタ10とコンデンサ11が構成される。アド
レス線Xとコンデンサの上電極11は多結晶シリコン
(ポリシリコン)で、又データ線Yと液晶駆動電極13
はアルミニウム(Al)で形成されており、コンタクト
ホール7、8、9により、基板とAl、ポリシリコンと
Alが夫々接続される。
FIG. 2 shows an example in which the cell of FIG. 1 is formed by a silicon gate process. A transistor 10 and a capacitor 11 are formed on a single crystal silicon wafer. The address line X and the upper electrode 11 of the capacitor are made of polycrystalline silicon (polysilicon).
Is formed of aluminum (Al), and the contact holes 7, 8 and 9 connect the substrate to Al and the polysilicon to Al, respectively.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のICプロセスに
従ったマトリックス基板は次の大きな欠点をもつ。
The matrix substrate according to the conventional IC process has the following major drawbacks.

【0006】マトリクッス基板の製造プロセスがICと
同一のため、プロセス中に1000℃程度の熱処理を行
う工程が含まれ、これら高温プロセスにより、素子材料
や基板の材料が制限される。特にディスプレイが大型化
した場合、基板に安価なガラスを用いることが必須とな
るが、現行の高温プロセスでは難しい。
Since the manufacturing process of the matrix substrate is the same as that of the IC, a step of performing a heat treatment at about 1000 ° C. is included in the process, and these high temperature processes limit the element materials and substrate materials. In particular, when the display becomes large, it is essential to use inexpensive glass for the substrate, which is difficult with the current high temperature process.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的はこの欠点
を改善する方式を提供するものであり、本発明の構成は
ガラス基板上にシリコン薄膜をチヤネルとする薄膜トラ
ンジスタを構成するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for remedying this drawback, and the structure of the present invention is to form a thin film transistor having a silicon thin film as a channel on a glass substrate.

【0008】本発明は、一対の基板間に液晶が封入さ
れ、前記一対の基板の一方の基板は、透明ガラス基板か
らなり、前記透明ガラス基板上にマトリクス状に形成さ
れた画素電極と前記画素電極に接続された薄膜トランジ
スタとが形成されてなる液晶装置の製造方法において、
前記透明ガラス基板上に前記薄膜トランジスタを構成す
るシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリコン薄膜を
形成後、レーザービームあるいは電子ビームを前記ガラ
ス基板全体に照射して前記シリコン薄膜をアニールする
工程と、前記ガラス基板と前記一対の基板の他方の基板
とを対向させて液晶パネルを組み立てる工程とを有する
ことを特徴とする。
According to the present invention, liquid crystal is sealed between a pair of substrates, one of the pair of substrates is made of a transparent glass substrate, and the pixel electrodes and the pixels are formed in a matrix on the transparent glass substrate. In a method of manufacturing a liquid crystal device, which comprises a thin film transistor connected to an electrode,
Forming a silicon thin film forming the thin film transistor on the transparent glass substrate; forming the silicon thin film, irradiating the entire glass substrate with a laser beam or an electron beam to anneal the silicon thin film; And assembling the liquid crystal panel with the glass substrate and the other substrate of the pair of substrates facing each other.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に沿って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】(実施例1)図3は本発明に用いるマトリ
ツクスセルを示すものであり、図1の従来との違いは、
容量18のGND配線を新たに設けることで異なってい
るが、基本的なデータの書き込み、保持は同じである。
この場合のGND電位は一定のバイアス電圧を意味しバ
イアスレベル、又は信号レベルは問わない。又表示デー
タの入力をデータ線Yがサンプルーホールドする容量と
して、データ線YとGNDラインの間の容量21、又は
データ線とアドレス線Xとの間の容量22を利用する。
(Embodiment 1) FIG. 3 shows a matrix cell used in the present invention. The difference from the conventional one in FIG.
The difference is that the GND wiring of the capacitor 18 is newly provided, but the basic writing and holding of data is the same.
In this case, the GND potential means a constant bias voltage, regardless of the bias level or the signal level. Further, the capacitance 21 between the data line Y and the GND line or the capacitance 22 between the data line and the address line X is used as the capacitance for the data line Y to sample and hold the input of the display data.

【0012】図4(A)にセルの平面図、(B)にA−
Bでの断面図を示す。透明基板33上にトランジスタの
ソース・ドレイン・チヤネルを形成する第1層目のシリ
コン薄膜28とトランジスタのゲートとなるゲート線を
なす第2層目のシリコン薄膜もしくはそれと同等の配線
層26とGNDライン27、更に透明低抵抗材料、例え
ばSn02の如くのネサ膜、厚さ数100オングストロ
ーム以下の金属等よりなるデータ線25と液晶駆動電極
31、及び層間の導通をとるコンタクトホール29が形
成されている。又GNDライン27と液晶駆動電極の重
った部分が電荷保持用コンデンサ(図3−18)とな
る。トランジスタのソース・ドレイン34・35にはN
+拡散(PチヤネルならP+)がなされゲート電極38の
下にはチヤネル30がゲート絶縁膜36を介して形成さ
れ、又ゲート電極周囲には更に酸化膜等の絶縁膜37が
形成されている。
FIG. 4A is a plan view of the cell, and FIG.
A sectional view at B is shown. On the transparent substrate 33, the first-layer silicon thin film 28 forming the source / drain / channel of the transistor and the second-layer silicon thin film forming the gate line to be the gate of the transistor or the wiring layer 26 and the GND line equivalent thereto. 27, a transparent low resistance material, for example, a Nesa film such as SnO 2 , a data line 25 made of a metal or the like having a thickness of 100 angstroms or less, a liquid crystal drive electrode 31, and a contact hole 29 for establishing conduction between layers. There is. Further, the overlapping portion of the GND line 27 and the liquid crystal drive electrode becomes a charge holding capacitor (FIG. 3-18). N is added to the source / drain 34/35 of the transistor.
+ Diffusion channel 30 under the (P-channel if P +) is made the gate electrode 38 is formed via a gate insulating film 36, and insulating film 37 further oxide film or the like around the gate electrode is formed .

【0013】図4に示した構成例の特徴は、まずトラン
ジスタのゲート絶縁膜は第1層目のシリコン薄膜を酸化
又はシリコン薄膜上に形成し、ゲートをマスクに、ゲー
トセルフアラィンする。このようなシリコン薄膜は、単
結晶のパルクシリコン素子に対して移動度が低下し、ス
ピードが劣化するが、寄生容量をセルフアラィン化して
低減することによりスピードの劣化を防止することがで
きる。もう1つは電荷保持用の容量(図3ー18)、デ
ータ線のサンプルーホールド用の容量(図3ー21、2
2)を形成する容量の誘電体膜として第2層目のシリコ
ン薄膜の酸化膜又は、薄膜上の絶縁膜を用いることにあ
る。
The feature of the configuration example shown in FIG. 4 is that the gate insulating film of the transistor is formed by oxidizing the first silicon thin film or forming it on the silicon thin film, and performing gate self-alignment using the gate as a mask. Although such a silicon thin film has a lower mobility and a lower speed than a single-crystal bulk silicon element, the speed deterioration can be prevented by making the parasitic capacitance self-aligning and reducing the parasitic capacitance. The other is a charge holding capacitor (Fig. 3-18) and a data line sample-hold capacitor (Fig. 3-21, 2).
The oxide film of the second silicon thin film or the insulating film on the thin film is used as the dielectric film of the capacitor forming 2).

【0014】従来のパルクシリコンタイブ(図2)では
トランジスタのゲート絶縁膜及び電荷保持容量は、全て
バルクシリコンの熱酸化膜を用いていたが、不純物のド
ーピングが図5(b)に示すゲートセルフアラィン方式
の場合は容量の一電極をなす第2層目のシリコン薄膜の
下は、高濃度不純物が入らず、このままでは容量として
不安定となり使用がむずかしいので、使用するには、バ
ルクシリコンの如く、容量の下電極のみに高濃度不純物
をドープする余分な工程が必要になる。従つて図4の如
く、保持用の容量を形成する誘電体膜を第2層目のシリ
コン薄膜上に形成することにより、本発明の目的である
工程の簡略化及び容量の安定化が可能となる。
In the conventional bulk silicon type (FIG. 2), a bulk silicon thermal oxide film is used for the gate insulating film and the charge storage capacitor of the transistor. However, the impurity self-doping is shown in FIG. 5B. In the case of the align method, high-concentration impurities do not enter under the second-layer silicon thin film that forms one electrode of the capacitance, and if it is left as it is, the capacitance becomes unstable and it is difficult to use. As described above, an extra step of doping a high-concentration impurity only in the lower electrode of the capacitor is required. Therefore, as shown in FIG. 4, by forming the dielectric film for forming the holding capacitor on the second silicon thin film, it is possible to simplify the process and stabilize the capacitor, which is the object of the present invention. Become.

【0015】図5に図4に示すアクテイブマトリクスセ
ルの製造プロセスを示す。製造プロセスは基本的には低
温プロセスと高温プロセスの二種類あり、夫々に特徴が
ある。低温プロセスでは透明基板としてガラスもしくは
パイレックスやコーニングのような高融点ガラスを用
い、600℃以下の処理工程であつて、基板自体が安価
であることが特徴である。まず、図4に示すアクティブ
マトリックスセルの低温プロセスについて図5を用いて
説明する。低温プロセスではまず基板33上にシリコン
薄膜をプラズマCVD法や減圧CVD法等のCVA法、
スパツタ法等により形成し、必要なな形状にフオトエッ
チングする。その後02プラズマ雰囲気中で表面酸化す
る。
FIG. 5 shows a manufacturing process of the active matrix cell shown in FIG. There are basically two types of manufacturing processes, a low temperature process and a high temperature process, and each has its own characteristics. In the low temperature process, glass or a high melting point glass such as Pyrex or Corning is used as a transparent substrate, and it is a process step at 600 ° C. or less, and the substrate itself is inexpensive. First, the low temperature process of the active matrix cell shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. In the low temperature process, first, a silicon thin film is formed on the substrate 33 by a CVA method such as a plasma CVD method or a low pressure CVD method,
It is formed by a sputtering method or the like, and is photo-etched into a required shape. Then, the surface is oxidized in a 0 2 plasma atmosphere.

【0016】また、CVD法で同等の絶縁膜をデポジッ
トしてもよい。その結果シリコン薄膜40上にゲート絶
縁膜となる酸化膜41が形成される。(5図(a))そ
の後第2層目のシリコン薄膜を第1層目のシリコン薄膜
と同様の方法でデボジットしフオトエッチング後、更に
第2層目のシリコン薄膜45をマスクにして酸化膜41
をエッチングして、ゲート絶縁膜41を形成すると同時
に拡散の窓開けを行ない、イオン打込みにより拡散を行
なうとソース・ドレイン42・43が形成される。(図
5(b))更にこの後に再度02雰囲気てプラズマ処理
し、表面にプラズマ酸化膜46を形成し、400℃〜6
00℃でアニールを行う。(図5(c))このプロセス
の特徴はシリコン薄膜をプラズマ処理により直接酸化を
行うことにあり、CVD法の酸化膜に対して、トランジ
スタのゲート絶縁膜、コンデンサー用の誘導体膜として
は、移動度が改善され又信頼性が向上する。
Also, an equivalent insulating film may be deposited by the CVD method. As a result, an oxide film 41 serving as a gate insulating film is formed on the silicon thin film 40. (FIG. 5 (a)) After that, the second-layer silicon thin film is devoted and photo-etched in the same manner as the first-layer silicon thin film, and then the second-layer silicon thin film 45 is used as a mask to form an oxide film 41.
Are simultaneously etched to form a gate insulating film 41, a diffusion window is opened at the same time, and diffusion is performed by ion implantation to form source / drain 42/43. (FIG. 5 (b)) After that, plasma treatment is again performed in an atmosphere of 0 2 to form a plasma oxide film 46 on the surface, and 400 ° C. to 6 ° C.
Annealing is performed at 00 ° C. (FIG. 5 (c)) The feature of this process is that the silicon thin film is directly oxidized by plasma treatment. As a gate insulating film of a transistor and a derivative film for a capacitor, it moves as compared with the oxide film of the CVD method. The degree is improved and the reliability is improved.

【0017】また、参考までに高温プロセスについて説
明する。
The high temperature process will be described for reference.

【0018】高温プロセスは石英等の600℃以上の融
点を有する透明基板を用い、製造プロセスは600℃を
越える工程があり、このプロセスの特徴は高温アニール
等の処理ができるので、トランジスタの移動度や信頼性
の改善ができる。トランジスタの構造は低温プロセスと
同じになるので再び図5を用いて説明する。
The high temperature process uses a transparent substrate having a melting point of 600 ° C. or higher, such as quartz, and the manufacturing process has steps exceeding 600 ° C. This process is characterized by high temperature annealing and the like, so that the mobility of the transistor is high. And reliability can be improved. Since the structure of the transistor is the same as that in the low temperature process, it will be described again with reference to FIG.

【0019】(a)まず透明基板33上に減圧もしくは
常圧CVD法等により第1層目のシリコン薄膜を形成
し、パターニングして島部40を形成後、900℃〜1
100℃の間で熱酸化して酸化膜41を形成する。
(b)その後第2層目のシリコン薄膜を第1層目と同様
にデポジツトして、ゲート電極45をパターニングし
て、更にこれをマスクに絶縁膜41をエッチングして、
+又はP+不純物をプレデポジション又は絶縁膜41は
エッチングしないで不純物をイオン打込を行ない、ソー
ス・ドレィン42・43を形成する。(C)その後保持
用コンデンサの誘電体膜となる熱酸化膜46を、ゲート
絶縁膜と同様の方法で形成する。
(A) First, a first-layer silicon thin film is formed on the transparent substrate 33 by a reduced pressure or atmospheric pressure CVD method or the like, and is patterned to form an island portion 40, and then 900 ° C. to 1 ° C.
Oxidation film 41 is formed by thermal oxidation between 100 ° C.
(B) After that, the second layer of silicon thin film is deposited in the same manner as the first layer, the gate electrode 45 is patterned, and the insulating film 41 is etched using this as a mask.
Pre-deposition of N + or P + impurities or ion implantation of impurities is performed without etching the insulating film 41 to form source drains 42 and 43. (C) Thereafter, a thermal oxide film 46 serving as a dielectric film of the holding capacitor is formed in the same manner as the gate insulating film.

【0020】図5(c)以降の工程は低温でも高温プロ
セスでもほぼ共通である。配線部と第1層目、第2層目
とのコンタクトをとるためのコンタクトホールを開けて
配線と透明駆動電極を兼ねた材料、ネサ膜、厚さ数10
0オングストローム以下の金属等をスパッタ又は蒸着に
よりつけて、フオトエッチングする。又ネサ膜等シリコ
ン薄膜に直接コンタクトがむずかしい場合はAu・Ni
−Cr等のコンタクト専用の材料をコンタクト部に付加
する。
The steps after FIG. 5 (c) are almost common to both low temperature and high temperature processes. A material that also serves as a wiring and a transparent driving electrode by forming a contact hole for making a contact between the wiring portion and the first layer and the second layer, a negative film, and a thickness of 10
Photo-etching is performed by applying a metal or the like having a thickness of 0 Å or less by sputtering or vapor deposition. If it is difficult to directly contact the silicon thin film such as the Nesa film, Au ・ Ni
-A contact-specific material such as Cr is added to the contact portion.

【0021】本発明の方式に上り形成されるトランジス
タはバルクシリコン上に形成されたトランジスタに対
し、移動度が低下し、又OFFリークも多いので使用上
支障がないような工夫を要する。
The transistor formed according to the method of the present invention has a lower mobility and a larger amount of OFF leakage than a transistor formed on bulk silicon.

【0022】図6(A)は第1層目のシリコン薄膜を、
デボジション温度を変えて減圧CVD装置で形成し高温
プロセスにて形成したトランジスタの10Vにおける移
動度を表わしている。デポジション温度が600℃以下
になると移動度が急激に改善されることを実験により見
出した。従つてまず、第1の工夫点として、移動度を改
善し応答を確実にするためには減圧CVD装置により6
00℃以下で第1層目のシリコン薄膜を形成するとよ
い。
FIG. 6A shows the silicon thin film of the first layer,
It shows the mobility at 10V of a transistor formed by a low pressure CVD apparatus while changing the devolution temperature and formed by a high temperature process. It was found by experiments that the mobility sharply improves when the deposition temperature becomes 600 ° C. or lower. Therefore, first, as a first point, in order to improve the mobility and ensure the response, a low pressure CVD apparatus is used.
It is advisable to form the first silicon thin film at a temperature of 00 ° C. or lower.

【0023】図7はトランジスタの10VにおけるOF
Fリーク電流Icを第1層目のシリコン薄膜の膜厚を変
えてプロットしたものである。発明者は実験により、3
700オングストローム以下の膜厚で、使用に問題ない
リーク電流500pA以下になることがわかった。
FIG. 7 shows the OF of the transistor at 10V.
The F leak current Ic is plotted by changing the film thickness of the silicon thin film of the first layer. The inventor has determined by experiment that
It was found that at a film thickness of 700 angstroms or less, the leak current is 500 pA or less, which is not a problem for use.

【0024】高温プロセスのみでなく、特に低温プロセ
スでは移動度の低下が激しい。このためのもう1つの改
善手段はレーザや電子ビームにより基板に影響を与えな
いように第1層目のシリコン薄膜を高温アニールするこ
とが考えられる。図6(B)は前述のような(A)と同
機に形成したシリコン薄膜に更にパルス当り0.12m
J、パルス幅SonsecのQスイッチによるレーザビ
ームを照射して得られたてトランジスタの移動度であ
り、更に改善されていることがわかる。又500℃〜5
40℃で高融点ガラス上にデポジションした後に同様の
条件でレーザアニールして得られた低温プロセスによる
トランジスタの移動度は、図6(B)のカーブとほぼ一
致した。このことから、レーザビーム、電子ビーム等に
よるアニールは、低温プロセスでも高温プロセスでも有
効であることがわかる。
Not only in the high temperature process, but especially in the low temperature process, the mobility is drastically reduced. Another improvement means for this may be to anneal the silicon thin film of the first layer at a high temperature so that the substrate is not affected by the laser or electron beam. FIG. 6 (B) shows that a silicon thin film formed in the same machine as (A) as described above has 0.12 m per pulse.
J is the mobility of the fresh transistor obtained by irradiating the laser beam by the Q switch having the pulse width Sonsec, and it can be seen that the mobility is further improved. Also 500 ℃ ~ 5
The mobility of the transistor by the low temperature process obtained by performing laser annealing under the same conditions after depositing on the high melting point glass at 40 ° C. almost matched the curve of FIG. 6B. From this, it is understood that the annealing by the laser beam, the electron beam, etc. is effective in both the low temperature process and the high temperature process.

【0025】(実施例2)図8にセルの他の構成例を示
す。(A)は平面図であつてアドレス線50はデータ線
51、駆動電極及びコンデンサの電極52をソース・ド
レインとするトランジスタのチヤネル54のゲートにな
つている。又GNDライン53はアドレス線50と同時
に構成され電極52との間に容量を構成している。
(Embodiment 2) FIG. 8 shows another structural example of the cell. (A) is a plan view in which an address line 50 is a gate of a channel 54 of a transistor having a data line 51, a drive electrode and a capacitor electrode 52 as a source / drain. The GND line 53 is formed at the same time as the address line 50 and forms a capacitance between the GND line 53 and the electrode 52.

【0026】図8(B)は(A)のAB線での断面を示
すものであり、製造プロセスの一例をあげて高温プロセ
スとして説明すると、石英等の高融点ガラス基板57に
シリコン薄膜としてポリシリコンを約3000オングス
トローム成長させる。但し場合によっては密着性をよく
するため、うすいSiO2をあらかじめ形成することも
ある。更にフオトエツチによりゲート50とコンデンサ
電極53を形成した後に熱酸化により約1500オング
ストロームのSiO2膜55をゲート絶縁膜及びコンデ
ンサの誘電体膜として成長させる。その後2層目のポリ
シリコンをつけてフオトエツチによりパターンを形成後
レジストマスクによりチヤネル部54以外にPイオンを
打ち込んでソースドレイン電極及びデータ線の配線部、
コンデンサの電極を兼ねた液晶の駆動電極を形成する。
このままでトランジスタの性能(シキイ値、コンダクタ
ンス)が不十分であるので、基板全体を均一に、レーザ
ーを照射しポリシリコンを短時間のうちに溶接、凝固さ
せてグレインを成長することによって、性能の改良を行
なう。これはいわゆるレーザアニールと言われているも
のである。
FIG. 8B is a sectional view taken along the line AB of FIG. 8A. As an example of a manufacturing process, a high temperature process will be described. Grow silicon to about 3000 Angstroms. However, in some cases, thin SiO 2 may be formed in advance in order to improve the adhesion. Further, after forming the gate 50 and the capacitor electrode 53 by photo etching, a SiO 2 film 55 of about 1500 angstrom is grown as a gate insulating film and a dielectric film of the capacitor by thermal oxidation. After that, a second layer of polysilicon is attached and a pattern is formed by photoetching, and then P ions are implanted into a portion other than the channel portion 54 by a resist mask to form a source / drain electrode and a wiring portion of the data line
A liquid crystal drive electrode that also functions as a capacitor electrode is formed.
As it is, the performance (transmission value, conductance) of the transistor is insufficient. Therefore, by uniformly irradiating the entire substrate with a laser and welding and solidifying the polysilicon in a short time to grow the grain, Make improvements. This is what is called laser annealing.

【0027】図8に示した構造は、勿論低温プロセスで
も実現可能である。この構造の特徴は図4とは逆にトラ
ンジスタのゲートを第1層目のシリコン薄膜、チャネル
を第2層目のシリコン薄膜を用いていることにあり、こ
の結果両方のシリコン薄膜に任意に高濃度拡散が可能と
なり、第1層目のシリコン薄膜を酸化して得られるゲー
ト酸化膜は第1層目のシリコン膜上のゲート絶縁膜を、
電荷保持用の容量を形成する誘導体膜が使用でき、酸化
膜を形成する工程が一工程で艮いことである。もう一つ
の特徴は図4の如くに配線材料を新たに設けなくても、
第1層目のシリコン膜がアドレス線とGNDライン、第
2層目のシリコン膜がデータ線配線となり、図4の構成
例に対し配線材料をデポジションし、フォトエッチング
する工程が省略でき、更に工程が簡単になる。又この方
式は液晶の透明駆動電極としてシリコン膜を用いるもの
で、シリコン膜も3000オングストローム以下になる
と十分透明に近いことから、効果が大きい。
The structure shown in FIG. 8 can of course be realized by a low temperature process. The feature of this structure is that, contrary to FIG. 4, the transistor gate uses the first layer of silicon thin film and the channel uses the second layer of silicon thin film. Concentration diffusion becomes possible, and a gate oxide film obtained by oxidizing the first silicon thin film is used as a gate insulating film on the first silicon film.
A derivative film for forming a capacitor for holding a charge can be used, and a process of forming an oxide film is completed in one process. Another feature is that even if a new wiring material is not provided as shown in FIG.
The first layer of silicon film serves as an address line and a GND line, and the second layer of silicon film serves as a data line wiring. This eliminates the step of depositing a wiring material and photoetching the structure example of FIG. The process is simplified. In this method, a silicon film is used as a transparent drive electrode of liquid crystal, and the silicon film is sufficiently transparent when the film thickness is 3000 angstroms or less.

【0028】(実施例3)図9は本発明の他の例として
通常のガラス基板上にセルを構成した低温プロセスによ
る断面を示す。ガラス基板70上にスパッタ又はプラズ
マCVD法等の低温での膜生成法によりシリコン膜を作
成し、全面にPイオン又はBイオンを打込む。次にフオ
トエツチングによりゲート73とコンデンサ電極72を
形成する。更に絶縁膜74を形成する。これもやはり低
温成長に上るSi02等を用いる。更にトランジスタの
ソースドレイン、コンデンサと駆動電極を兼ねるための
2層目のシリコン膜をやはり低温で形成する。このポリ
シリコンは全くドープしないか、又はシキイ値をエンハ
ンスメントにするだけに十分な量のBイオンを打込む。
その後レーザビームを全体に照射しアニールをする。レ
ーザビームは一部は1層目のシリコンに吸収されるが、
ガラス基板70は透過する。従って1層目のシリコン中
のイオン打込みされた不純物の活性化、2層目のポリシ
リコンのグレインの成長(特にチャンネル部78)が行
なわれるべく適当なビームのエネルギーと適当な時間
(パルスレーザであればパルス間隔、CWレーザでは走
査スピードに依存)で処理すると、ガラス基板には影響
が殆んどない範囲でアニールが可能である。この方式の
特徴はレーザアニールにより、従来の熱アニールに対し
ガラス基板に与える影響を非常に少なくできるのでコス
トの安いガラスを用いることができること、レーザのア
ニールは不純物の活性化と共に、チャネル部のシリコン
膜のグレィンを成長させて、トランジスタの特性(特に
移動度)を改良することが同時にできることにある。
(Embodiment 3) FIG. 9 shows a cross section by a low temperature process in which cells are formed on a normal glass substrate as another example of the present invention. A silicon film is formed on the glass substrate 70 by a low-temperature film formation method such as a sputtering method or a plasma CVD method, and P ions or B ions are implanted over the entire surface. Next, a gate 73 and a capacitor electrode 72 are formed by photo etching. Further, an insulating film 74 is formed. We are also still used Si0 2 or the like amounting to low-temperature growth. Further, a second-layer silicon film serving also as a source / drain of the transistor, a capacitor and a drive electrode is formed at a low temperature. This polysilicon is not doped at all, or is implanted with a sufficient amount of B ions to enhance the threshold value.
After that, the whole is irradiated with a laser beam and annealed. Part of the laser beam is absorbed by the first layer of silicon,
The glass substrate 70 is transparent. Therefore, the activation of the ion-implanted impurities in the first layer of silicon and the growth of the grains of the second layer of polysilicon (in particular, the channel portion 78) are carried out at an appropriate beam energy and an appropriate time (with a pulse laser). If so, the annealing can be performed within a range that has almost no effect on the glass substrate by performing processing at a pulse interval and with a CW laser depending on the scanning speed). The feature of this method is that laser annealing can reduce the influence of the conventional thermal annealing on the glass substrate, so that glass with low cost can be used. It is possible at the same time to grow the grain of the film and improve the characteristics of the transistor (in particular the mobility).

【0029】その後Alをつけてフォトエッチングして
ソースドレイン電極76・77を形成する。Alとシリ
コンはこのままではコンタクトがとれにくいのでこの後
多少熱処理をするか、弱いレーザービームを照射すれば
よい。
After that, Al is applied and photoetching is performed to form source / drain electrodes 76 and 77. Since it is difficult to make contact between Al and silicon as they are, a little heat treatment or a weak laser beam may be applied thereafter.

【0030】図10は本発明のマトリックス基板を用い
た液晶ディスプレイ装置の簡単な断面を示す。透明駆動
電極67をのせた透明基板65とネサ膜よりなる共通電
極69をのせたガラス66に液晶体68をはさむ。更に
偏光板62・63でサンドイツチした後下側に反射板6
4をつける。こうすると上から入射した光は電極67を
ほとんど経過し、反射板64で反射し、人体の目に感知
される。この方式は通常のFEツイスト・ネマテイツク
(TN)方式タイプの液晶が使えるので、コントラスト
が高く、同時に視角も広い。図4・図8・図9で示した
具体例は透明基板上に透明な液晶駆動電極を用いるが、
これは図2に示す従来のパルクシリコンタイプでは基板
の不透明性により液晶の中でも最もコントラストの高い
FEタイプ(TN方式)の液晶が使えない重大な欠点が
あつたが、本発明の具体例の方式によればバルクシリコ
ンタイプよりコントラストが飛躍的に向上するという大
きな利点がある。もつとも本発明の構造例において、不
透明基板又は不透明駆動電極を用いても、従来のパルク
シリコンでやられているG−Hタイプ、DSMタイプの
液晶を使えばコントラストの向上は余りないが、工程の
簡略化、工程歩留りの向上、光入射によるリークに起因
する表示像の消滅を防ぐという目的は果たせる。
FIG. 10 shows a simple cross section of a liquid crystal display device using the matrix substrate of the present invention. A liquid crystal 68 is sandwiched between a transparent substrate 65 on which a transparent driving electrode 67 is mounted and a glass 66 on which a common electrode 69 made of a Nesa film is mounted. Furthermore, after polarizing with the polarizing plates 62 and 63, the reflector 6 is placed on the lower side.
Turn on 4. In this way, most of the light incident from above passes through the electrode 67, is reflected by the reflector 64, and is sensed by the human eye. Since this system can use a normal FE twist nematic (TN) type liquid crystal, it has a high contrast and a wide viewing angle. Although the specific example shown in FIGS. 4, 8 and 9 uses a transparent liquid crystal drive electrode on a transparent substrate,
This is because the conventional park silicon type shown in FIG. 2 has a serious drawback that the FE type (TN type) liquid crystal having the highest contrast among the liquid crystals cannot be used due to the opacity of the substrate, but the method of the specific example of the present invention. According to the method, there is a great advantage that the contrast is dramatically improved as compared with the bulk silicon type. Even if the opaque substrate or the opaque drive electrode is used in the structural example of the present invention, the contrast is not significantly improved by using the GH type or DSM type liquid crystal which is used in the conventional park silicon, but the process is simplified. It is possible to achieve the objectives of increasing the display efficiency, improving the process yield, and preventing the disappearance of the display image due to the leakage due to the incident light.

【0031】本発明の如くガラス基板を用いると従来の
パルクシリコンを液晶の片側電極としていたパネルの構
造に対し、パネルの組立てが容易になる。従来は図10
において透明基板65の代りにシリコンウエハである。
シリコンウエハは単結晶であるので、組立て時の圧力に
対してへき開面にそって割れてしまう。又シリコンウエ
ハは熱工程を通すとソリが大きくなり、液晶体68の厚
みが5μm〜15μmに対し、ソリは10μm以上にな
ることが多く、液晶体の厚みを一定にするのは組立てが
むずかしくなる。
When the glass substrate is used as in the present invention, the panel can be easily assembled as compared with the conventional panel structure in which the parc silicon is used as one electrode of the liquid crystal. Conventionally, FIG.
In place of the transparent substrate 65, a silicon wafer is used.
Since the silicon wafer is a single crystal, it breaks along the cleavage plane against the pressure during assembly. Further, the warp of the silicon wafer becomes large when it is subjected to a heating process, and the thickness of the liquid crystal body 68 is often 5 μm to 15 μm, whereas the warp is often 10 μm or more, and it is difficult to assemble the liquid crystal body with a constant thickness. .

【0032】又液晶体をシールする際高温がかかるが、
上のガラス66と熱膨張率が異なるので、シールが完全
にいかない。一方、下電極の基板として本発明の如くガ
ラス、もしくはガラスに近いものであるとこれらの問題
はことごとく解消し、通常の液晶パネルと同様、組立て
はスムーズに歩留りよく製造できる。
High temperature is applied when the liquid crystal is sealed,
Since the coefficient of thermal expansion is different from that of the upper glass 66, the seal does not work perfectly. On the other hand, if the substrate of the lower electrode is glass or a glass similar to that of the present invention as in the present invention, all of these problems are solved, and as with a normal liquid crystal panel, the assembly can be smoothly carried out with a good yield.

【0033】本発明におけるデータ保持容量はある一定
の期間そのセル部分の表示データを保持するのに用いら
れ、例えばテレビ画像の場合約16msecである。も
しシリコン薄膜トランジスタのリーク電流が10Vで1
00pA以下ならば、この保持用コンデンサの容量は
0.5PF〜1PF必要となる。もし液晶体の比誘電率
の高いもの特に10以上のもので、液晶体の厚みを10
μm以下にすると、液晶体を誘電体とする容量が0.5
PF以上となり、電荷保持用コンデンサがいらなくな
る。すると図3の上ではGNDラインと容量18を省略
でき、実効的な液晶駆動面積が増加し、コントラストが
改善できると共に、余分な素子がなくなり歩留1向上に
つながる。この時データ線Yのサンプルホールド容量は
データ線とアドレス線の交叉する部分の寄生容量22が
主となる。
The data holding capacity in the present invention is used to hold the display data of the cell portion for a certain period of time, and is about 16 msec for a television image, for example. If the leakage current of silicon thin film transistor is 10V, it is 1
If it is less than 00 pA, the capacity of this holding capacitor is 0.5 PF to 1 PF. If the liquid crystal has a high relative dielectric constant, especially 10 or more, and the thickness of the liquid crystal is 10 or less.
If the thickness is less than μm, the capacitance of the liquid crystal as a dielectric is 0.5.
Since it becomes PF or more, the charge holding capacitor becomes unnecessary. Then, in the upper part of FIG. 3, the GND line and the capacitor 18 can be omitted, the effective liquid crystal driving area is increased, the contrast can be improved, and an extra element is eliminated, which leads to the improvement of the yield 1. At this time, the sample-hold capacitance of the data line Y is mainly the parasitic capacitance 22 at the intersection of the data line and the address line.

【0034】本発明により構成されるトランジスタは、
アクティブマトリックス用の外部駆動回路、即ちシフト
レジスタやサンプルホールド回路を同一基板内に作り込
むことを可能にする。
A transistor constructed according to the present invention is
An external drive circuit for an active matrix, that is, a shift register and a sample hold circuit can be formed on the same substrate.

【0035】図11は本発明で用いるゲート線側の駆動
回路の一例である。シフトレジスタセル80は4つのト
ランジスタ81〜84と1つのプートストラツブ容量8
5より構成される。クロツクはφ1とφ2の2相であり
スタートパルスSP入力により”1”電位が順次クロツ
クに同期して転送してゆく。各シフトレジスタの出力D
1〜Dmがゲート線に入力されて、この結果図12に示す
如く、順次各ゲート線を選択してゆく。シフトレジスタ
入力には入力トランスファゲートトランジスタ81を用
いて、T1〜TNに一蓄えてからブートストラツプ容量に
より、D1〜Dmに”1”を書き込む。もしこのトラン
スファゲートを用いないと、D1とT2,D2とT,・・
と短絡され、ブートストラツプ容量をゲート線容量CG
iよりずつと大きくする必要があり、パターンが大きな
って、歩留りを低下させる。
FIG. 11 shows an example of a drive circuit on the gate line side used in the present invention. The shift register cell 80 includes four transistors 81 to 84 and one put-stove capacitor 8
5 is comprised. The clock has two phases of φ1 and φ2, and the “1” potential is sequentially transferred by the input of the start pulse SP in synchronization with the clock. Output D of each shift register
1 to D m are input to the gate lines, and as a result, as shown in FIG. 12, each gate line is sequentially selected. An input transfer gate transistor 81 is used as an input to the shift register, and one is stored in T 1 to T N , and then “1” is written to D 1 to Dm by the boot strap capacitance. If this transfer gate is not used, D 1 and T 2 , D 2 and T, ...
And the boot strap capacitance is gate line capacitance CG
It needs to be larger than i, and the pattern is large, which reduces the yield.

【0036】又D1〜Dmの”1”に書き込まれた後”
0”に放電するためにはトランジスタ84にT3を接続
するのみでよいが、このシフトレジスタが低周波て動作
する場合、わずかのリークに対しても動作不良となるの
で、歩留りを向上させ、動作を安定化させるえめに電位
固定トランジスタ83を追加して、クロックの半周期毎
に”0”レベルにリフレツシユしてやる。
[0036] Also after it is written to the "1" of the D 1 to D m '
In order to discharge it to 0 ″, it suffices to connect T 3 to the transistor 84, but when this shift register operates at a low frequency, even a slight leak causes a malfunction, so that the yield is improved, In order to stabilize the operation, a potential fixing transistor 83 is added, and the potential is fixed to "0" level every half cycle of the clock.

【0037】図13は本発明によるデータ線側の駆動回
路の一例てある。シフトレジスタセル86はブートスト
ラツプ容量88と動作に必要なトランジスタ89、91
と後述するシフトレジスタ選択のためのリセツトトラン
ジスタ90より構成され、初段へは入力ゲート87を介
してスタートパルスSPを印加する。又各シフトレジス
タ出力81〜SmはサンプルホールドトランジスタH1
〜Hmに入力され、走査信号に同期してビデオ入力V、
S(映像信号又はデータ書き込み信号)をデータ線に寄
生する容量CD1〜CDmにサンプルホールドさせる。デー
タ線側駆動回路は一走査線内で全ての処理を行ったため
高速であり、リーク電流の考慮は余りしなくてよいが、
逆に高速動作を確保することと、高速のために増大する
消費電力を押えることを考慮する必要がある。
FIG. 13 shows an example of the drive circuit on the data line side according to the present invention. The shift register cell 86 includes a boot strap capacitor 88 and transistors 89 and 91 necessary for operation.
And a reset transistor 90 for selecting a shift register, which will be described later, and a start pulse SP is applied to the first stage via an input gate 87. The output 81 to Sm of each shift register is the sample and hold transistor H 1
~ H m input to the video input V in synchronization with the scanning signal,
S (video signal or data write signal) is sampled and held by the capacitors C D1 to C Dm parasitic on the data line. The data line side drive circuit is fast because all the processing is performed within one scanning line, so it is not necessary to consider the leak current.
On the contrary, it is necessary to consider ensuring high-speed operation and suppressing power consumption that increases due to high speed.

【0038】このシフトレジスタはmビット中1ビット
しか”1”になつていないのでクロック以外での電力消
費は少ない。又サンプル・ホールドトランジスタH1
mかなりの高速スイツチングが要求されるが、そのゲ
ート入力にはプートストラツプ動作により、図14に示
す如くクロツク信号の2倍近い振幅で印加されるので、
非常に高速でスイツチングできるとう利点がある。
Since only 1 bit out of m bits is "1" in this shift register, power consumption other than the clock is small. Sample and hold transistor H 1 ~
H m A fairly high speed switching is required, but since the gate input is applied with an amplitude close to twice that of the clock signal as shown in FIG.
It has the advantage of being able to switch at a very high speed.

【0039】図15はこれらを実際にアクティブ・マト
リックス基板に配置した場合を示している。データ側シ
フトレジスタ90、91と及び最終段の帰還信号を形成
するダミーセル94・、95とサンプルホールド用トラ
ンジスタH1〜Hmがあり上下対照に配列される。又ゲ
ート側シフトレジスク92・93とダミー96、97は
左右対称に配置される。本来周辺回路は両側対照でな
く、片方のみでよいが、歩留を考慮してシフトレジスタ
列を複数用意する。当然4列でも、8列でもよいが、こ
こでは2列の例を示す。
FIG. 15 shows a case where these are actually arranged on the active matrix substrate. There are data-side shift registers 90 and 91, dummy cells 94 and 95 that form the final stage feedback signal, and sample-hold transistors H1 to Hm, which are arranged in a vertically symmetrical manner. The gate-side shift resists 92 and 93 and the dummies 96 and 97 are arranged symmetrically. Originally, the peripheral circuit does not need to be symmetrical on both sides, and only one may be used, but a plurality of shift register arrays are prepared in consideration of the yield. Of course, it may be 4 columns or 8 columns, but here, an example of 2 columns is shown.

【0040】図15に示した駆動回路を本発明の如くシ
リコン薄膜を用いたトランジスタで形成することにより
次の利点がある。まず特にデータ線側はクロツク周波数
が数MHzと高いのでシフトレジスタの内部消費電力よ
りクロックラインの寄生容量で消費する分が大きい。特
にパルクシリコンではクロックラインの配線容量と、基
板との接合容量が10OPF以上もありクロツクのスピ
ードを低下させ、10mA以上の電力消費となる。とこ
ろが本発明の如く絶縁性基板上ではこの寄生容量が数P
Fであり、消費電力を極端に低減化できると共に、スピ
ードも向上する。次にパルクシリコンでは例えば図11
のトランジスタ82のソース量電位が上がるとバツクゲ
ート効果によりシキイ値が上昇してしまう。この結果必
要な信号電つを得るためにはトランジスタ82のゲート
T1の電圧を高くする必要があり、結局クロツクの信号
レベルを大きくするか、ブートストラツプ容量85の面
積をかなり大さくする。ところが、本発明の構造ではト
ランジスタのサブストレートがフローテインクとなり、
従つてバツクゲート効果はな〈従つて、クロック振幅は
小さくてよいので消費電力が下がり又ブートストラツプ
容客量は小さくてよい小面積で実現できる。本発明の周
辺駆動回路におけるブートストラップ容量は電荷保持用
のコンデンサと異なり、基本的にはトランジスタを形成
するゲートとチャネル間の絶縁膜を用いる。これはブー
トストラップ容量は上電極であるゲート電圧により電極
間容量が可変である必要があり、そのため容量の下電極
は低濃度、又はノンドーブのシリコン膜とする。
The following advantages can be obtained by forming the drive circuit shown in FIG. 15 with a transistor using a silicon thin film as in the present invention. First, especially on the data line side, since the clock frequency is as high as several MHz, the amount consumed by the parasitic capacitance of the clock line is larger than the internal power consumption of the shift register. Particularly, in the case of park silicon, the wiring capacitance of the clock line and the junction capacitance with the substrate are 10 OPF or more, and the clock speed is reduced, resulting in power consumption of 10 mA or more. However, this parasitic capacitance is several P on an insulating substrate as in the present invention.
It is F, and the power consumption can be extremely reduced and the speed can be improved. Next, in the case of parc silicon, for example, FIG.
If the potential of the source amount of the transistor 82 rises, the back gate effect increases the squiggle value. As a result, it is necessary to increase the voltage of the gate T1 of the transistor 82 in order to obtain the required signal voltage, and eventually the signal level of the clock is increased or the area of the boot strap capacitor 85 is considerably increased. However, in the structure of the present invention, the substrate of the transistor is float ink,
Therefore, the back gate effect does not occur. Therefore, since the clock amplitude may be small, the power consumption may be reduced and the boot strap passenger may be small in a small area. The bootstrap capacitance in the peripheral drive circuit of the present invention is different from the charge retention capacitor and basically uses an insulating film between a gate and a channel forming a transistor. This means that the bootstrap capacitance needs to have a variable interelectrode capacitance depending on the gate voltage as the upper electrode, and therefore the lower electrode of the capacitance is made of a low-concentration or non-dove silicon film.

【0041】このように絶縁性基板上にシリコン薄膜を
用いてアクテイブマトリツクスのセル部と、周辺駆動部
を同時に形成すると結線が楽になり、全体のコストが下
げられる。又周辺駆動回路は図11、図13の如く非反
転型のレイショレスーシフトレジスタて構成したこと
と、寄生容量がずつと低くなることと等考慮すると、全
体の消費電力の低減化が可能であり、同時に歩留り向
上、コストの低減化が実現できる。
As described above, when the active matrix cell portion and the peripheral drive portion are simultaneously formed on the insulating substrate by using the silicon thin film, the connection becomes easy and the overall cost is reduced. Further, considering that the peripheral drive circuit is configured by a non-inversion type ratioless shift register as shown in FIGS. 11 and 13 and the parasitic capacitance is gradually reduced, it is possible to reduce the total power consumption. At the same time, yield improvement and cost reduction can be realized.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、透明ガラ
ス基板上にシリコン薄膜を用いてアクティブマトリクス
の画素電極に接続された薄膜トランジスタを構成するシ
リコン薄膜が、その後レーザービームあるいは電子ビー
ムを基板全体に照射することによってアニールされるの
で、シリコンの隅々までレーザービームあるいは電子ビ
ームをあてることができ、シリコン層のグレインを均一
に成長させることができる。このことによって、画素電
極に接続される薄膜トランジスタの特性をそろえること
ができる。
As described above, according to the present invention, a silicon thin film forming a thin film transistor connected to a pixel electrode of an active matrix by using a silicon thin film on a transparent glass substrate is provided with a laser beam or an electron beam thereafter. Since it is annealed by irradiating the entire surface, a laser beam or an electron beam can be applied to every corner of the silicon, and the grains of the silicon layer can be uniformly grown. As a result, the characteristics of the thin film transistors connected to the pixel electrodes can be made uniform.

【0043】また、透明ガラス基板全体にレーザービー
ムあるいは電子ビームを照射することにより、基板全体
が均一に加熱され、熱によるガラス基板のゆがみ、そ
り、変形等の影響を防ぐことができるという効果を有す
る。
Further, by irradiating the entire transparent glass substrate with a laser beam or an electron beam, the entire substrate is uniformly heated, and the effects of distortion, warpage, deformation, etc. of the glass substrate due to heat can be prevented. Have.

【0044】さらに上記のように、ガラス基板のゆが
み、そり、変形等の影響を防ぐことができるので、レー
ザービームあるいは電子ビームが照射された透明ガラス
基板と対向基板との張り合わせる際、アライメントずれ
を防ぐことができる。
Further, as described above, since it is possible to prevent the influence of distortion, warpage, deformation, etc. of the glass substrate, when the transparent glass substrate irradiated with the laser beam or the electron beam and the counter substrate are bonded together, misalignment is caused. Can be prevented.

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

【図1】従来のアクティブマトリックスに用いたセルの
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a cell used in a conventional active matrix.

【図2】バルクシリコンを用いたセルの平面図。FIG. 2 is a plan view of a cell using bulk silicon.

【図3】本発明の第1の実施例のセル図。FIG. 3 is a cell diagram of the first embodiment of the present invention.

【図4】(A)、(B)はその平面図と、断面図。4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view thereof.

【図5】(A)、(B)、(C)はその製造工程を示す
図。
5A, 5B, and 5C are views showing the manufacturing process.

【図6】シリコン薄膜の特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a silicon thin film.

【図7】シリコン薄膜の特性を示す図。FIG. 7 is a diagram showing characteristics of a silicon thin film.

【図8】(A)、(B)は本発明の第2の実施例のセル
構成図。
8A and 8B are cell configuration diagrams of a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例のセル構成図。FIG. 9 is a cell configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明のアクティブマトリックスパネルに組
立てた際の断面図。
FIG. 10 is a sectional view of the active matrix panel of the present invention when assembled.

【図11】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【図12】その動作波形図。FIG. 12 is an operation waveform diagram thereof.

【図13】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【図14】その動作波形図。FIG. 14 is an operation waveform diagram thereof.

【図15】本発明に用いる周辺駆動回路の1例を示す
図。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a peripheral drive circuit used in the present invention.

【符号の説明】 7、8、9…コンタクトホール 10・・・ゲート電極 11・・・コンデンサ3の上部電極 13…駆動電極 25、31・・・透明低抵抗体 26、45、50、52、75・・・2層目のシリコン薄
膜 28、40、51、53、72、73…1層目のシリコ
ン薄膜 30、44、54、78…チヤネル 33、57、70…基板 36、41、55、74・・・ゲート絶縁膜 62、63…偏光板 64…反射板 65、66…透明基板 69…ネサ膜 67…透明駆動電極 68…液晶体 76、77…Al 36、41、55、74…ゲート絶縁膜 37、46…容量用絶縁膜 25、31…透明低抵抗体 85・88…ブートストラツプ容量 89 …アクテイブマトリックス 90、91、92、93…シフトレジスタ
[Explanation of reference numerals] 7, 8, 9 ... Contact hole 10 ... Gate electrode 11 ... Upper electrode of capacitor 3 ... Driving electrode 25, 31 ... Transparent low resistance body 26, 45, 50, 52, 75 ... Second-layer silicon thin film 28, 40, 51, 53, 72, 73 ... First-layer silicon thin film 30, 44, 54, 78 ... Channel 33, 57, 70 ... Substrate 36, 41, 55, 74 ... Gate insulating film 62, 63 ... Polarizing plate 64 ... Reflector plate 65, 66 ... Transparent substrate 69 ... Nesa film 67 ... Transparent drive electrode 68 ... Liquid crystal body 76, 77 ... Al 36, 41, 55, 74 ... Gate Insulating film 37, 46 ... Insulating film for capacitance 25, 31 ... Transparent low resistance element 85/88 ... Bootstrap capacitance 89 ... Active matrix 90, 91, 92, 93 ... Shift register

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板内に液晶が封入され、該基板
は石英又はガラス基板であり、該基板上に設けられた第
1導電層、該第1導電層上に設けられた絶縁膜、該絶縁
層上に設けられたシリコン半導体膜、該シリコン半導体
膜内に設けられたソース及びドレイン拡散領域、該絶縁
層に設けられ該半導体膜に電気的に接続されてなる画素
電極を有し、該画素電極と該第1導電層とにより電荷保
持容量を形成してなることにより電荷保持容量形成して
なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A liquid crystal is sealed in a pair of substrates, the substrates being quartz or glass substrates, a first conductive layer provided on the substrates, an insulating film provided on the first conductive layer, A silicon semiconductor film provided on the insulating layer, source and drain diffusion regions provided in the silicon semiconductor film, and a pixel electrode provided on the insulating layer and electrically connected to the semiconductor film, A thin film transistor, wherein a charge holding capacitor is formed by forming a charge holding capacitor by the pixel electrode and the first conductive layer.
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WO2003046649A1 (en) * 2001-11-29 2003-06-05 Daewoo Electronics Service Co., Ltd Method of fabricating a plastic substrate

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