JPH11218787A - Display device - Google Patents

Display device

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JPH11218787A
JPH11218787A JP23250298A JP23250298A JPH11218787A JP H11218787 A JPH11218787 A JP H11218787A JP 23250298 A JP23250298 A JP 23250298A JP 23250298 A JP23250298 A JP 23250298A JP H11218787 A JPH11218787 A JP H11218787A
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tft
liquid crystal
tfts
pixel
ntft
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Akira Mase
晃 間瀬
正明 ▲ひろ▼木
Masaaki Hiroki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a drift in level in one frame by constituting TFTs constituting a peripheral circuit so that hole mobility or electron mobility has values in specific ranges. SOLUTION: Photoresist is formed by using a photomask to form a mask in an N channel type thin-film transistor(NTFT) area, thereby forming a P channel type thin-film transistor(PTFT). For the PTFT, a source and a drain are formed by self-alignment by the ion injection of boron into source and drain areas 410, 412, and 415 by a dosage of 1×10<15> cm<-3> . To manufacture the NTFT, a source and a drain for the NTFT are formed by adding phosphorus as impurities by ion injection by 1×10<15> cm<-3> . Thus, the TFT has 10 to 200 cm<2> /Vsec hole mobility (μh) and 15 to 300 cm<2> /Vsec electron mobility (μe).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の利用分野】本発明は、駆動用スイッチング素子
として薄膜トランジスタ(以下TFTという)を使用し
た液晶電気光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device using thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) as driving switching elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、TFTを用いたアクティブマトリ
クス型の液晶電気光学装置が知られている。この場合、
TFTにはアモルファスまたは多結晶型の半導体を用
い、1つの画素にP型またはN型のいずれか一方のみの
タイプのTFTを用いたものである。即ち、一般にはN
チャネル型TFT(NTFTという)を画素に直列に連
結している。その代表例を図2に示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, an active matrix type liquid crystal electro-optical device using a TFT has been known. in this case,
An amorphous or polycrystalline semiconductor is used for the TFT, and only one of P-type and N-type TFTs is used for one pixel. That is, generally, N
A channel type TFT (referred to as NTFT) is connected to the pixel in series. FIG. 2 shows a typical example.

【0003】図2は液晶電気光学装置の等価回路を概略
的に示したものであり、22は一つの画素の液晶部分を
示している。それに直列に連結してNTFT21が設け
られている。このような画素をマトリックス配列せしめ
たものである。一般には640×480 または1260×960 と
非常に多くの画素を有するが、この図面ではそれと同意
味で単純に2×2のマトリックス配列を描いている。こ
のそれぞれの画素に対し周辺回路26、27より信号を
加え、所定の画素を選択的にオンとし、他の画素をオフ
とするとこのTFTのオン、オフ特性が一般には良好な
場合、時分割駆動により、高デューティーの場合でもコ
ントラストの大きい液晶電気光学装置を実現することが
できる。
FIG. 2 schematically shows an equivalent circuit of a liquid crystal electro-optical device. Reference numeral 22 denotes a liquid crystal portion of one pixel. An NTFT 21 is provided in series with it. Such pixels are arranged in a matrix. Generally, it has a very large number of pixels of 640 × 480 or 1260 × 960, but in this drawing, a 2 × 2 matrix arrangement is simply drawn in the same meaning. A signal is applied to each pixel from the peripheral circuits 26 and 27, a predetermined pixel is selectively turned on, and the other pixels are turned off. Accordingly, it is possible to realize a liquid crystal electro-optical device having a large contrast even in the case of a high duty.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
このような液晶電気光学装置を製造してみると、TFT
の出力、すなわち液晶にとっての入力の電圧VLC20
(液晶電位という) は、しばしば“1”(High)と
するべき時に“1”(High) にならない、逆に
“0”(Low)となるべき時に“0”(Low)にな
らない場合がある。これは、画素に信号を加えるスイッ
チング素子であるTFTがON、OFFの状態におい
て、非対称な状態におかれることが原因である。
However, when actually manufacturing such a liquid crystal electro-optical device, a TFT
, The input voltage V LC 20 for the liquid crystal
(Liquid crystal potential) often does not become "1" (High) when it should be "1" (High), and sometimes does not become "0" (Low) when it should be "0" (Low). . This is because the TFT, which is a switching element for applying a signal to a pixel, is in an asymmetric state when the TFT is in an ON / OFF state.

【0005】液晶22はその動作状況においては本来絶
縁性であり、また、TFTがオフの時に液晶電位(VLC)
は浮いた状態になる。そしてこの液晶22は等価回路的
にキャパシタであるため、そこに蓄積された電荷により
LCが決められる。この電荷は液晶の抵抗RLC24が比
較的小さい抵抗であったり、ゴミ、イオン性不純物が液
晶中に存在することによりリ−クする。
The liquid crystal 22 is inherently insulating in its operating condition, and has a liquid crystal potential (V LC ) when the TFT is off.
Is in a floating state. Since the liquid crystal 22 is a capacitor in an equivalent circuit, VLC is determined by the electric charge stored therein. This charge leaks because the resistance R LC 24 of the liquid crystal is relatively small, or dust or ionic impurities exist in the liquid crystal.

【0006】また、TFT21のゲイト絶縁膜のピンホ
ールによりゲイト電極とTFTの入出力端間にRGS25
が生じた場合にはそこから電荷がもれ、VLC20は中途
半端な状態になってしまう。
Further, R GS 25 is applied between the gate electrode and the input / output terminal of the TFT due to the pinhole of the gate insulating film of the TFT 21.
Occurs, the charge leaks therefrom, and the V LC 20 is in an incomplete state.

【0007】このため1つのパネル中に20万〜500
万個の画素を有する液晶表示装置においては、TFTも
同様に存在するため、前述のような問題が発生し、高い
歩留まりを成就することができない。特に液晶22は一
般にはTN(ツイステッドネマティック) 液晶が用いら
れる。その液晶の配向のためにはそれぞれの電極上にラ
ビングした配向膜を設ける。このラビング処理のため発
生する静電気によりTFTに弱い絶縁破壊が起こり、隣
の画素との間または隣の導線との間でリ−クしたり、ま
たゲイト絶縁膜が弱く、リ−クをしたりしてしまう。ア
クティブマトリクス型の液晶電気光学装置においては、
液晶電位を1フレ−ムの間はたえず初期値と同じ値とし
て所定のレベルを保つことがきわめて重要である。しか
し実際は不良が多く、必ずしも成就しないのが実情であ
る。
For this reason, 200,000 to 500 in one panel
In a liquid crystal display device having ten thousand pixels, TFTs also exist, so that the above-described problem occurs and a high yield cannot be achieved. In particular, as the liquid crystal 22, a TN (twisted nematic) liquid crystal is generally used. For the alignment of the liquid crystal, a rubbed alignment film is provided on each electrode. A weak dielectric breakdown occurs in the TFT due to static electricity generated by the rubbing process, causing leakage between adjacent pixels or adjacent conductors, and weak leakage due to weak gate insulating film. Resulting in. In an active matrix type liquid crystal electro-optical device,
It is extremely important to keep the liquid crystal potential at the same level as the initial value during one frame to maintain a predetermined level. However, in reality, there are many defects and it is not always the case.

【0008】また液晶材料が強誘電性液晶であると、注
入電流を大きくする必要がある。このためにはTFTの
素子寸法を大きくして電流マ−ジンを大きくとらなけれ
ばならないという欠点がある。
If the liquid crystal material is a ferroelectric liquid crystal, it is necessary to increase the injection current. For this purpose, there is a drawback that the current margin must be increased by increasing the element size of the TFT.

【0009】本発明は表示装置の各画素を駆動する駆動
素子のON、OFF時における状態の非対称性に起因す
る問題、すなわち表示部分の電位が”1”、”0”に十
分安定して固定されず、1フレーム中にそのレベルがド
リフトするという問題を解決することを発明の目的とす
る。
According to the present invention, there is a problem caused by the asymmetry of the state when the driving element for driving each pixel of the display device is turned on and off, that is, the potential of the display portion is fixed stably to "1" and "0". However, it is an object of the invention to solve the problem that the level drifts during one frame.

【0010】加えて、一つの液晶電気光学装置に多数存
在するTFTの動作不良(主として、ソース、ドレイン
間のショートやリークによる不良)が発生した場合の補
償機能を持つ液晶電気光学装置を提案するものである。
In addition, the present invention proposes a liquid crystal electro-optical device having a function of compensating for the occurrence of a malfunction of a large number of TFTs in one liquid crystal electro-optical device (mainly, a defect due to short-circuit or leak between the source and drain). Things.

【0011】[0011]

【問題を解決するための手段】本発明は、基板上にマト
リックス構成を有する複数の画素が設けられた液晶電気
光学装置であって、それぞれの画素電極にPチャネル型
薄膜トランジスタとNチャネル型薄膜トランジスタとを
相補型に構成した相補型薄膜トランジスタを複数組設
け、該複数の相補型薄膜トランジスタの入出力端を直列
に接続し、この入出力端の一方を前記画素電極へ、他の
一方を第1の信号線へ接続し、かつ前記複数の相補型薄
膜トランジスタの全てのゲイト電極を第2の信号線へ接
続したことを特徴とする液晶電気光学装置である。
The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device in which a plurality of pixels having a matrix configuration are provided on a substrate, wherein each pixel electrode has a P-channel thin film transistor and an N-channel thin film transistor. A plurality of sets of complementary thin-film transistors are provided in a complementary manner, input / output terminals of the plurality of complementary thin-film transistors are connected in series, one of the input / output terminals is connected to the pixel electrode, and the other is connected to the first signal. A liquid crystal electro-optical device, wherein all the gate electrodes of the plurality of complementary thin film transistors are connected to a second signal line.

【0012】ここで、相補型薄膜トランジスタとは、N
チャネル型薄膜トランジスタ(以下NTFTという)の
入出力部分の一方とPチャネル型薄膜トランジスタ(以
下PTFTという) の入出力部分の一方とがそれぞれ接
続されており、かつ前記PおよびNチャネル型薄膜トラ
ンジスタのゲート電極は互いに接続されており、これら
接続された部分が入出力であるソース, ドレイン及びゲ
ート電極となる相補型薄膜トランジスタ (以下C/TF
Tという)である。
Here, the complementary type thin film transistor is N
One of the input / output portions of the channel type thin film transistor (hereinafter referred to as NTFT) is connected to one of the input / output portions of the P channel type thin film transistor (hereinafter referred to as PTFT), and the gate electrodes of the P and N channel type thin film transistors are Complementary thin film transistors (hereinafter referred to as C / TF) which are connected to each other, and these connected portions serve as source, drain and gate electrodes which are input / output.
T).

【0013】また、基板上にマトリックス構成を有する
複数の画素が設けられた液晶電気光学装置であって、そ
れぞれの画素電極に複数のPチャネル型薄膜トランジス
タと複数のNチャネル型薄膜トランジスタとを有し、前
記複数のPチャネル型薄膜トランジスタのソース、ドレ
イン領域の入出力端を直列に接続し、この入出力端の一
方を前記画素電極へ、他の一方を第1の信号線へ接続
し、前記複数のNチャネル型薄膜トランジスタのソー
ス、ドレイン領域の入出力端を直列に接続し、この入出
力端の一方を前記画素電極へ、他の一方を同じ第1の信
号線へ接続し、かつ前記薄膜トランジスタの全てのゲイ
ト電極を同一の第2の信号線へ接続したことを特徴とす
る液晶電気光学装置である。
A liquid crystal electro-optical device provided with a plurality of pixels having a matrix configuration on a substrate, wherein each pixel electrode has a plurality of P-channel thin film transistors and a plurality of N-channel thin film transistors, The input / output terminals of the source and drain regions of the plurality of P-channel thin film transistors are connected in series, one of the input / output terminals is connected to the pixel electrode, and the other is connected to a first signal line, The input and output terminals of the source and drain regions of the N-channel type thin film transistor are connected in series, one of the input and output terminals is connected to the pixel electrode, the other is connected to the same first signal line, and all of the thin film transistors are connected. Wherein the gate electrode is connected to the same second signal line.

【0014】本発明の代表例を図1に回路として示す。
図1に示される周辺回路1、2によって駆動される2×
2のアクティブマトリックス型の液晶電気光学装置の例
を示している。同図において、1つの画素部分3に対応
して、2つのPTFTFと2つのNTFTとが相補型構
成として接続されている。4つのTFTのうちPTFT
とNTFTとはソース、ドレイン領域が電気的に接続さ
れており、一組のC/TFTを構成している。この2つ
のC/TFTは画素電極に対して直列に入出力部が電気
的に接続されており、一方の入出力部4はマトリクス配
列された信号線VDD1 に接続され他方の入出力部5は液
晶の画素電極6に接続されている。
FIG. 1 shows a typical example of the present invention as a circuit.
2 × driven by the peripheral circuits 1 and 2 shown in FIG.
2 shows an example of an active matrix type liquid crystal electro-optical device. In the figure, two PTFTs and two NTFTs are connected in a complementary configuration corresponding to one pixel portion 3. PTFT out of 4 TFTs
The source and the drain region are electrically connected to the NTFT and constitute a set of C / TFTs. The two C / TFTs have an input / output unit electrically connected in series to the pixel electrode, and one input / output unit 4 is connected to a matrix-arranged signal line V DD1 and the other input / output unit 5 Is connected to the pixel electrode 6 of the liquid crystal.

【0015】また、この4つのTFTのゲイト電極は同
一の信号線VGG1 に接続されて、1つの画素部分に2組
のC/TFTが設けられた構成となっている。
The gate electrodes of these four TFTs are connected to the same signal line VGG1 so that one pixel portion is provided with two sets of C / TFTs.

【0016】このような構成のTFTを持つ画素部分を
マトリクス配列させて、アクティブマトリクス型液晶電
気光学装置を構成している。
An active matrix type liquid crystal electro-optical device is constituted by arranging pixel portions having TFTs having such a configuration in a matrix.

【0017】このような構成をとることによって、PT
FTとNTFTとからなるC/TFTのON、OFF時
における画素部分3の電位を”1”,”0”に十分安定
して固定させ、1フレーム中にそのレベルがドリフトし
てしまうことがない表示装置を得ることができる。
With such a configuration, the PT
The potential of the pixel portion 3 when the C / TFT including the FT and NTFT is turned on and off is fixed to “1” and “0” sufficiently and stably, so that the level does not drift during one frame. A display device can be obtained.

【0018】また、本発明ではこのようなC/TFTF
を複数直列に設けて、4つのTFTのうちの一部が動作
不良(具体的にはソース、ドレイン間のショートやリー
ク)を起こしても、その他のTFTがその動作を補償す
ることができるものであります。すなわち、画素に対し
て、このC/TFTを直列に設けているので、一部が常
に導通状態であっても、残りのTFTで画素のON、O
FFの制御ができるためであります。
In the present invention, such a C / TFT
Are provided in series, so that even if some of the four TFTs malfunction (specifically, short-circuit or leak between the source and drain), the other TFTs can compensate for the operation. It is. That is, since the C / TFT is provided in series with the pixel, even if a part of the C / TFT is always in a conductive state, the remaining TFT turns on and off the pixel.
This is because FF can be controlled.

【0019】また、直列に配置しているために、OFF
状態の微小な電流のリークが、通常のTFTの2倍の抵
抗のために発生する程度が少なく、より画素部分3の電
位を”1”,”0”に十分安定して固定させることが可
能となった。
Also, since they are arranged in series, OFF
A small amount of leakage of a small current in the state occurs due to twice the resistance of a normal TFT, and the potential of the pixel portion 3 can be fixed to “1” and “0” more stably. It became.

【0020】また図3により、本発明の他の例を示す。
図3においても図1と同様に説明のために2×2のマト
リクス配列された例を示している。
FIG. 3 shows another example of the present invention.
FIG. 3 also shows an example in which a 2.times.2 matrix is arranged for description, similarly to FIG.

【0021】同図において、1つの画素部分3に対応し
て、2つのPTFTFと2つのNTFTとが相補型構成
として接続されている。すなわち、4つのTFTのうち
2つのPTFTのソース、ドレイン領域を直列に接続
し、さらに2つのNTFTのソース、ドレイン領域をも
直列に接続している。このようなPTFT群とNTFT
群のソース、ドレイン領域が電気的に接続されており、
一組のC/TFTを構成している。このC/TFTは画
素電極に対して直列に入出力部が電気的に接続されてお
り、一方の入出力部30はマトリクス配列された信号線
DD1 に接続され他方の入出力部31は液晶の画素電極
6に接続されている。
In FIG. 1, two PTFTs and two NTFTs are connected in a complementary configuration corresponding to one pixel portion 3. That is, the source and drain regions of two PTFTs of the four TFTs are connected in series, and the source and drain regions of two NTFTs are also connected in series. Such PTFT group and NTFT
The source and drain regions of the group are electrically connected,
A set of C / TFTs is configured. The C / TFT has an input / output section electrically connected to the pixel electrode in series. One input / output section 30 is connected to a matrix-arranged signal line V DD1 and the other input / output section 31 is a liquid crystal display. Are connected to the pixel electrodes 6.

【0022】また、この4つのTFTのゲイト電極は同
一の信号線VGG1 に接続されて、1つの画素部分に4つ
のTFTからなる1組のC/TFTが設けられた構成と
なっている。
The gate electrodes of the four TFTs are connected to the same signal line VGG1 so that one pixel portion is provided with a set of C / TFTs composed of four TFTs.

【0023】このように、本発明においては、画素電極
に対して直列に複数個のTFTを設けて、個々あるいは
全体でC/TFTとして機能させることにより、TFT
の動作不良に対する補償の機能を実現したことを特徴と
するものであり、上記の例のみに限定されることはな
く、複数のTFTを設けても実現することができる。
As described above, in the present invention, a plurality of TFTs are provided in series with respect to the pixel electrode, and individually or as a whole functions as a C / TFT.
This is characterized in that the function of compensating for the operation failure is realized, and the present invention is not limited to only the above example, but can be realized even if a plurality of TFTs are provided.

【0024】また、図1の例においては、PTFTとN
TFTとの相対的な位置関係を変えても、全く同じ機能
を実現することができ、液晶電気光学装置のレイアウト
に自由度を与えることができる。
In the example of FIG. 1, PTFT and N
Even if the relative positional relationship with the TFT is changed, exactly the same function can be realized, and the layout of the liquid crystal electro-optical device can be given a degree of freedom.

【0025】[0025]

【実施例】〔実施例1〕この実施例は図3に示す等価回
路に対応する液晶電気光学装置であり、1つの画素に対
して、2つのPTFTと2つのNTFTを設けたもので
ある。
Embodiment 1 This embodiment is a liquid crystal electro-optical device corresponding to the equivalent circuit shown in FIG. 3, in which two PTFTs and two NTFTs are provided for one pixel.

【0026】また、図4にその上面図と断面図、図5に
本実施例で使用するTFTの作製工程図を示している。
これらの図においては説明を行う為に描かれたものであ
り、実際の装置の寸法とは異なっており、また説明の為
細部は省略している。
FIG. 4 shows a top view and a cross-sectional view of the TFT, and FIG. 5 shows a manufacturing process of the TFT used in this embodiment.
These drawings are drawn for explanation, are different from actual dimensions of the apparatus, and details are omitted for explanation.

【0027】まずPTFT41とNTFT40の作製工
程を図5を用いて説明する。PTFTもNTFTも基本
的な作製方法は導入する不純物の種類以外は同じなの
で、図5を使用して説明を行う。
First, the steps of manufacturing the PTFT 41 and the NTFT 40 will be described with reference to FIG. Since the basic manufacturing method of the PTFT and the NTFT is the same except for the type of impurities to be introduced, the description will be made with reference to FIG.

【0028】まず、ANガラス、パイレックスガラス等の
約600 ℃の熱処理に耐え得るガラス基板50上にマグネ
トロンRF(高周波) スパッタ法を用いてブロッキング層
としての酸化珪素膜51を1000〜3000Åの厚さに作製し
た。プロセス条件は酸素100%雰囲気、成膜温度150 ℃、
出力400 〜800W、圧力0.5 Pa とした。タ−ゲットに石
英または単結晶シリコンを用い、成膜速度は30〜100 Å
/分であった。さらにこの上にシリコン膜52をLPC
VD(減圧気相) 法、スパッタ法またはプラズマCVD
法により形成し、公知のフォトリソ等のパターニング工
程を経て(A) の形状を得た。
First, a silicon oxide film 51 as a blocking layer having a thickness of 1000 to 3000 mm is formed on a glass substrate 50 such as AN glass or Pyrex glass which can withstand a heat treatment at about 600 ° C. by using a magnetron RF (high frequency) sputtering method. Prepared. The process conditions are 100% oxygen atmosphere, deposition temperature 150 ℃,
The output was 400 to 800 W and the pressure was 0.5 Pa. Quartz or single crystal silicon is used for the target, and the film formation speed is 30 to 1000.
/ Min. Further, a silicon film 52 is further formed on the
VD (decompressed gas phase) method, sputtering method or plasma CVD
It was formed by a known method, and the pattern of (A) was obtained through a known patterning step such as photolithography.

【0029】このシリコン膜を減圧気相法で形成する場
合、結晶化温度よりも100 〜200 ℃低い450 〜550 ℃、
例えば530 ℃でジシラン(Si2H6) またはトリシラン(Si3
H8)をCVD装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は3
0〜300 Pa とした。成膜速度50〜250 Å/分であっ
た。NTFTとPTFTとのスレッシュホ−ルド電圧(V
th) を概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて1×1014〜1×1017cm-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。
When this silicon film is formed by a reduced pressure gas phase method, 450 to 550 ° C., which is 100 to 200 ° C. lower than the crystallization temperature,
For example, disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3
H 8 ) was supplied to a CVD apparatus to form a film. The reactor pressure is 3
0 to 300 Pa. The deposition rate was 50 to 250 ° / min. The threshold voltage of the NTFT and PTFT (V
In order to control (th) substantially the same, boron may be added during film formation at a concentration of 1 × 10 14 to 1 × 10 17 cm −3 using diborane.

【0030】またこのシリコン膜をスパッタ法によって
得る場合、スパッタ前の背圧を1×10-5Pa 以下とし、
単結晶シリコンをタ−ゲットとし、アルゴンに水素を20
〜80%に混入した雰囲気で行った。例えばアルゴン20
%、水素80%とした。成膜温度は150 ℃、周波数は13.5
6MHz、スパッタ出力400 〜800Wとした。圧力は0.5 Pa
であった。
When this silicon film is obtained by sputtering, the back pressure before sputtering is set to 1 × 10 −5 Pa or less,
Using single crystal silicon as the target, hydrogen
Performed in an atmosphere mixed with ~ 80%. For example, argon 20
% And hydrogen 80%. Deposition temperature is 150 ° C, frequency is 13.5
The power was set to 6 MHz and the sputter output was set to 400 to 800 W. Pressure is 0.5 Pa
Met.

【0031】またプラズマCVD法によりこのシリコン
膜を得る場合、その成膜温度は例えば300 ℃とし、反応
気体としてモノシラン(SiH4)またはジシラン(Si2H6) を
使用できる。このような反応性気体をPCVD装置内に
導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成膜した。
When the silicon film is obtained by the plasma CVD method, the film forming temperature is, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) can be used as a reactive gas. Such a reactive gas was introduced into a PCVD apparatus, and a high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film.

【0032】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が7×1020cm-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、半導体層を結晶化させにくく、そのた
め熱アニ−ル温度を高くするかまたは熱アニ−ル時間を
長くしなければならない。また少なすぎると、液晶電気
光学装置に使用するバックライトにより半導体層が光照
射された際にオフ状態のリ−ク電流が増加してしまう。
そのため4×1019〜4×1021cm-3の範囲であれば、中温
(600℃以下)の熱アニールで容易に結晶化可能であ
る。例えば本実施例で使用する被膜をSIMS(二次イオン
質量分析) 法によって不純物を測定した。その結果、酸
素量が8×1018cm-3、炭素3×1016cm-3を得た。また水
素は4×1020cm-3であり、珪素4×1022cm-3として比較
すると1原子%であった。
The coatings formed by these methods are:
It is preferable that oxygen is not more than 7 × 10 20 cm −3 . If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize the semiconductor layer, so that the temperature of the thermal annealing must be increased or the thermal annealing time must be increased. If the amount is too small, the leakage current in the off state increases when the semiconductor layer is irradiated with light by the backlight used in the liquid crystal electro-optical device.
Therefore, in the range of 4 × 10 19 to 4 × 10 21 cm −3 , crystallization can be easily performed by thermal annealing at a medium temperature (600 ° C. or lower). For example, impurities in the coating used in this example were measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry). As a result, an oxygen amount of 8 × 10 18 cm −3 and a carbon of 3 × 10 16 cm −3 were obtained. Hydrogen was 4 × 10 20 cm −3 , which was 1 atomic% as compared with silicon 4 × 10 22 cm −3 .

【0033】また、ソ−ス、ドレイン領域に対してより
結晶化を助長させるため、酸素濃度を7×1020cm-3
下、好ましくは7×1019cm-3以下とし、ピクセル構成す
るTFTのチャネル形成領域の一部のみに酸素、炭素又
は窒素をイオン注入法により5×1019〜5×1021cm-3
なるように添加して光に対する敏感性を弱くすることも
有効である。このようにした場合、特に周辺回路を構成
するTFTには、この酸素の混入をより少なくし、より
大きいキャリア移動度を有せしめることができ、高周波
動作を容易にさせることができ、画素周辺のスイッチン
グのTFTはオフ状態でリーク電流を減らすことが可能
となった。
In order to further promote crystallization of the source and drain regions, the oxygen concentration is set to 7 × 10 20 cm −3 or less, preferably 7 × 10 19 cm −3 or less, and the TFT constituting the pixel is formed. It is also effective to weaken the sensitivity to light by adding oxygen, carbon or nitrogen to only a part of the channel forming region by ion implantation so as to have a concentration of 5 × 10 19 to 5 × 10 21 cm −3. . In this case, especially in the TFT constituting the peripheral circuit, the mixing of oxygen can be reduced, the carrier mobility can be increased, the high-frequency operation can be easily performed, and the TFT around the pixel can be easily operated. The switching TFT can reduce the leak current in the off state.

【0034】これらの方法によって形成された被膜中に
は、酸素が7×1019cm-3以下、好ましくは1×1019cm-3
以下の存在濃度であることが好ましい。なぜなら、その
代表的な結晶化条件下で結晶化をさせる場合、結晶化の
程度を助長させ得るからである。
The film formed by these methods contains oxygen of 7 × 10 19 cm −3 or less, preferably 1 × 10 19 cm −3.
It is preferable to have the following concentration. This is because, when crystallization is performed under typical crystallization conditions, the degree of crystallization can be promoted.

【0035】かくして、アモルファス状態の珪素膜を50
0 〜3000Å、例えば1500Åの厚さに作製の後、450 〜70
0 ℃の温度にて12〜70時間非酸化物雰囲気にて中温の加
熱処理した。例えば窒素または水素雰囲気にて600 ℃の
温度で保持した。この珪素膜の下の基板表面にアモルフ
ァスの酸化珪素膜が形成されているため、この熱処理で
特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニ−ルされ
る。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水素
は単に混入しているのみである。このアニ−ルにより、
珪素膜はアモルファス構造から秩序性の高い状態に移
り、その一部は結晶状態を呈する。特にシリコンの成膜
時に比較的秩序性の高い領域は特に結晶化をして結晶状
態となろうとする。しかしこれらの領域間に存在する珪
素により互いの結合がなされるため、珪素同志は互いに
ひっぱりあう。結晶としてもレ−ザラマン分光により測
定すると、単結晶の珪素のピ−ク522 cm-1より低周波側
にシフトしたピ−クが観察される。それの見掛け上の粒
径は半値巾から計算すると、50〜500 Åとマイクロクリ
スタルのようになっているが、実際はこの結晶性の高い
領域は多数あってクラスタ構造を有し、その各クラスタ
間は互いに珪素同志で結合(アンカリング) がされたセ
ミアモルファス構造の被膜を形成させることができた。
結果として、この被膜は実質的にグレインバウンダリ(G
B という) がないといってもよい状態を呈する。キャリ
アは各クラスタ間をアンカリングされた個所を通じ互い
に容易に移動し得るため、いわゆるGBの明確に存在する
多結晶珪素よりも高いキャリア移動度となる。即ちホ−
ル移動度(μh)=10〜200cm2/Vsec 、電子移動度(μ
e )=15〜300cm2/Vsec が得られる。
Thus, the amorphous silicon film is
After manufacturing to a thickness of 0-3000Å, for example 1500Å, 450-70Å
Heat treatment was performed at a medium temperature in a non-oxide atmosphere at a temperature of 0 ° C. for 12 to 70 hours. For example, it was kept at a temperature of 600 ° C. in a nitrogen or hydrogen atmosphere. Since an amorphous silicon oxide film is formed on the surface of the substrate below the silicon film, no specific nucleus is present in this heat treatment, and the whole is annealed uniformly. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein. By this annealing,
The silicon film shifts from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part of the silicon film exhibits a crystalline state. In particular, a region having a relatively high order at the time of forming a silicon film is particularly likely to be crystallized to be in a crystalline state. However, since the silicon existing between these regions is bonded to each other, silicon mutually pulls each other. When the crystal is measured by laser Raman spectroscopy, a peak shifted to a lower frequency side than a single crystal silicon peak of 522 cm -1 is observed. Calculated from its half-width, the apparent particle size is 50 to 500 mm, which is like a microcrystal.In fact, there are many regions with high crystallinity and a cluster structure. Was able to form a film having a semi-amorphous structure in which silicon mutually bonded (anchored).
As a result, this coating is substantially grain boundary (G
B). Carriers can easily move from one cluster to another through anchored locations, resulting in higher carrier mobility than so-called GB polycrystalline silicon. That is,
Mobility (μh) = 10-200 cm 2 / Vsec, electron mobility (μ
e) = 15-300 cm 2 / Vsec is obtained.

【0036】他方、上記の如く中温でのアニ−ルではな
く、900 〜1200℃の温度での高温アニ−ルにより被膜を
多結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純
物の偏析がおきて、GBには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、GBでのバリア
(障壁)を作ってそこでのキャリアの移動を阻害してし
まう。そして結果としては10cm2/Vsec以上の移動度がな
かなか得られないのが実情である。
On the other hand, when the coating is polycrystallized by high-temperature annealing at a temperature of 900 to 1200 ° C. instead of annealing at medium temperature as described above, segregation of impurities in the coating by solid phase growth from nuclei. In GB, impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen are increased in GB, and the mobility in the crystal is large. However, a barrier is formed in GB to hinder the movement of carriers there. As a result, it is difficult to obtain a mobility of 10 cm 2 / Vsec or more.

【0037】即ち、本発明の実施例ではかくの如く、セ
ミアモルファスまたはセミクリスタル構造を有するシリ
コン半導体を用いている。またこの上に酸化珪素膜をゲ
イト絶縁膜420として厚さは500 〜2000Å例えば1000
Åに形成した。これはブロッキング層としての酸化珪素
膜51の作製と同一条件とした。この成膜中に弗素を少
量添加させてもよい。さらにこの後、この上側にアルミ
ニウムからなる金属被膜を形成した。これをフォトマス
クにてパタ−ニングし、ゲイト電極413、416を形
成した。例えばチャネル長10μm、厚さ0.3μmの厚
さに形成し図5(B) の形状を得た。 また、このゲイト
電極の延長部分は図4の上面図におけるY方向の電極配
線43、44を同時に構成している。
That is, in the embodiment of the present invention, as described above, a silicon semiconductor having a semi-amorphous or semi-crystalline structure is used. Further, a silicon oxide film is formed thereon as a gate insulating film 420 to have a thickness of 500 to 2,000 (for example, 1000).
Å formed. This was performed under the same conditions as those for forming the silicon oxide film 51 as the blocking layer. A small amount of fluorine may be added during this film formation. Thereafter, a metal film made of aluminum was formed on the upper side. This was patterned using a photomask to form gate electrodes 413 and 416. For example, a channel length of 10 μm and a thickness of 0.3 μm were formed to obtain the shape shown in FIG. The extended portion of the gate electrode simultaneously forms the electrode wirings 43 and 44 in the Y direction in the top view of FIG.

【0038】このゲイト電極としては、アルミニウムを
使用したが、その他の金属材料、例えばモリブデン、ク
ロムやドープされたシリコン被膜等を使用できる。ま
た、本実施例のようにアルミニウムをゲイト電極として
使用した場合には、その周辺を陽極酸化し、その酸化膜
を利用して、セルファライン的にソース、ドレイン領域
の電極のコンタクトホールを形成でき、チャネル領域の
近くに給電点を設けることができ、ソース、ドレイン領
域における抵抗成分の影響を少なくすることが可能とな
る。
Although aluminum was used as the gate electrode, other metal materials, such as molybdenum, chromium, and doped silicon film, can be used. When aluminum is used as the gate electrode as in this embodiment, the periphery of the gate electrode can be anodized, and the oxide film can be used to form contact holes for the source and drain region electrodes in a self-aligned manner. In addition, a power supply point can be provided near the channel region, and the influence of the resistance component in the source and drain regions can be reduced.

【0039】次に、図5(C) において、フォトレジスト
をフォトマスクを用いて形成し、NTFT領域上にマス
クを形成し、まずPTFTを作製する。
Next, referring to FIG. 5C, a photoresist is formed using a photomask, a mask is formed on the NTFT region, and a PTFT is first manufactured.

【0040】PTFT用であればソ−ス、ドレイン領域
410、412、415に対し、ホウ素を1×1015cm-3
のド−プ量をイオン注入法によりゲイト電極をマスクと
してセルファラインで形成した。
In the case of PTFT, boron is added to the source and drain regions 410, 412, and 415 at 1 × 10 15 cm -3.
Was formed in a self-aligned manner by ion implantation using the gate electrode as a mask.

【0041】また、NTFTを作製する場合はこの不純
物として、リンを1×1015cm-3の量、イオン注入法によ
り添加することによりNTFT用のソース、ドレインを
形成することができる。本実施例においては図4に示さ
れるようにPTFT41とNTFT40が平行に並んで
いるので、それぞれのTFTを作製する際には片側のT
FTの領域をフォトレジスト等でマスクをすればよい。
When an NTFT is manufactured, a source and a drain for the NTFT can be formed by adding phosphorus as an impurity in an amount of 1 × 10 15 cm −3 by ion implantation. In this embodiment, since the PTFT 41 and the NTFT 40 are arranged in parallel as shown in FIG.
The FT region may be masked with a photoresist or the like.

【0042】また、このイオン注入はゲイト絶縁膜42
0を通じて行った。しかし図5(B)において、ゲイト電
極413、416をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪
素を除去し、その後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイ
オン注入してもよい。
This ion implantation is performed by the gate insulating film 42.
0. However, in FIG. 5B, the silicon oxide on the silicon film may be removed using the gate electrodes 413 and 416 as a mask, and then boron and phosphorus may be directly ion-implanted into the silicon film.

【0043】次に、600 ℃にて10〜50時間再び加熱アニ
−ルを行った。そして図4のNTFTの不純物領域ドレ
イン400、402、405、PTFTの不純物領域4
10、412、415の不純物を活性化してN+ 、P+
として作製した。また、ゲイト電極413下にはチャネ
ル形成領域411と401がゲイト電極416下にはチ
ャネル形成領域414と404がセミアモルファス半導
体として形成されている。
Next, annealing was performed again at 600 ° C. for 10 to 50 hours. Then, the impurity region drains 400, 402, and 405 of the NTFT of FIG.
10, 412 and 415 impurities are activated to make N + , P +
It was produced as. Channel formation regions 411 and 401 are formed below the gate electrode 413, and channel formation regions 414 and 404 are formed below the gate electrode 416 as semi-amorphous semiconductors.

【0044】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、700 ℃以上にすべての温度を加えることがなく
図4に示すC/TFTを作ることができる。そのため、
基板材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよ
く、本発明の大画素の液晶電気光学装置にきわめて適し
ているプロセスである。
In this way, the C / TFT shown in FIG. 4 can be manufactured without applying any temperature to 700 ° C. or more, even though it is a self-aligned system. for that reason,
It is not necessary to use an expensive substrate such as quartz as a substrate material, and this is a process that is extremely suitable for the large-pixel liquid crystal electro-optical device of the present invention.

【0045】熱アニ−ルは図5(A),(C) で2回行った。
しかし図5(A) のアニ−ルは求める特性により省略し、
双方を図5(C) のアニ−ルにより兼ねさせて製造時間の
短縮を図ってもよい。
Thermal annealing was performed twice in FIGS. 5A and 5C.
However, the annealing in FIG. 5 (A) is omitted due to the required characteristics.
Both may be combined by the annealing of FIG. 5 (C) to shorten the manufacturing time.

【0046】また、図5(C)のアニール工程の前また
は後において、ゲイト電極413、416の表面を陽極
酸化して、酸化アルミニウム絶縁膜53を形成する。次
に、図5(D) において、層間絶縁物418をその上面に
前記したスパッタ法により酸化珪素膜として形成を行っ
た。この酸化珪素膜の形成はLPCVD法、光CVD法
を用いてもよい。例えば0.2 〜0.4 μmの厚さに形成し
た。その後、フォトマスクを用いて電極用の窓54を形
成した。この窓の作製にはフォトマスクを使用して行う
が、その際に前述の酸化アルミニウム膜53にその端部
をあわせてコンタクトホールを形成し、不純物領域への
給電点とチャネル形成領域との距離を短くすることがで
きる。
Before or after the annealing step of FIG. 5C, the surfaces of gate electrodes 413 and 416 are anodized to form aluminum oxide insulating film 53. Next, in FIG. 5D, an interlayer insulator 418 was formed as a silicon oxide film on the upper surface by the above-described sputtering method. This silicon oxide film may be formed by an LPCVD method or an optical CVD method. For example, it was formed to a thickness of 0.2 to 0.4 μm. Thereafter, a window 54 for an electrode was formed using a photomask. The window is formed using a photomask. At this time, a contact hole is formed by aligning the end of the window with the aluminum oxide film 53, and the distance between the power supply point to the impurity region and the channel formation region is formed. Can be shortened.

【0047】さらにこれら全体をアルミニウムをスパッ
タ法により形成し、リ−ド45をフォトマスクを用いて
作製した。さらに図4(A) に示す如く、4つのTFTを
相補型とし、かつその出力端405、415をコンタク
ト31にて液晶装置の一方の画素電極である透明電極6
に連結するため、スパッタ法によりITO(インジュ−ム・
スズ酸化膜)を形成した。それをフォトマスクによりエ
ッチングして、画素電極6を構成させた。このITO は室
温〜150 ℃で成膜し、それを200 〜400 ℃の酸素または
大気中のアニ−ルにより成就した。
Further, the whole was formed by sputtering aluminum, and a lead 45 was formed using a photomask. Further, as shown in FIG. 4A, the four TFTs are of a complementary type, and their output terminals 405 and 415 are connected to the transparent electrode 6 which is one pixel electrode of the liquid crystal device by a contact 31.
In order to connect to ITO (indium
(A tin oxide film). It was etched using a photomask to form the pixel electrode 6. The ITO was deposited at room temperature to 150 DEG C. and was achieved with oxygen at 200 DEG to 400 DEG C. or with air annealing.

【0048】かくの如くにして2つのPTFT41と2
つのNTFT40と透明導電膜の電極6とを同一ガラス
基板50上に作製した。かかるTFTの特性を下記の表
1に略記する。
As described above, the two PTFTs 41 and 2
One NTFT 40 and the electrode 6 of the transparent conductive film were formed on the same glass substrate 50. The characteristics of such TFTs are abbreviated in Table 1 below.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】かかる半導体を用いることにより、一般に
不可能とされていたTFTに大きな移動度を作ることが
できた。そのため、初めて図4に示した液晶電気光学装
置のアクティブ素子として相補型TFTを構成させるこ
とができた。
By using such a semiconductor, it was possible to produce a large mobility in a TFT which was generally considered impossible. Therefore, for the first time, a complementary TFT could be configured as an active element of the liquid crystal electro-optical device shown in FIG.

【0051】本実施例においてはTFTの構造として、
プレーナ型のTFTを用いて説明を行ったが、特にこの
構造に限定されることはなく、その他の構造のTFTで
も本発明の効果を実現することが可能である。
In this embodiment, the structure of the TFT is as follows:
Although the description has been given using the planar type TFT, the present invention is not particularly limited to this structure, and the effects of the present invention can be realized with a TFT having another structure.

【0052】図4において、Y軸方向にVDD1 、VDD2
を有するY軸方向の配線(以下Y線ともいう)43、4
4を形成した。なおX軸方向はVGG1 、VGG2 とX軸方
向の配線(以下X線ともいう)45、46を形成した。
図4(A) は平面図であるが、そのA-A`の縦断面図を図4
(B) に示す。またB-B'の縦断面図を図4(C) に示す。2
つのNTFT40と2つのPTFT41はY線VDD1
X線VGG1 との交差部に設けられC/TFTを形成して
いる。また他の画素にも図4(A) に示すように同じ構成
を有したC/TFTを用いたマトリックス構成を有せし
めた。C/TFTを構成するNTFT40、PTFT4
1はソース, ドレインである405、415がコンタク
ト31を介して画素電極である透明導電膜6と連結さ
れ、他方のソース、ドレイン領域400、410はコン
タクト30によりマトリックス構成を有する一方の信号
線であるX線の45に連結している。また、NTFT,
PTFTの全部のゲイト電極は一方の信号線であるY線
の43 のアルミニウム配線に連結されている。すなわ
ち、2つのPTFTが画素電極とY線の信号線43の間
に直列に接続され、同様に2つのNTFTも画素電極と
Y線の信号線43の間に直列に接続されこれら4つのT
FTでC/TFTを構成させることができた。
In FIG. 4, V DD1 and V DD2 are arranged in the Y-axis direction.
(Hereinafter also referred to as Y line) 43, 4
4 was formed. In the X-axis direction, V GG1 and V GG2 and wirings (hereinafter also referred to as X-rays) 45 and 46 in the X-axis direction were formed.
FIG. 4A is a plan view, and FIG.
See (B). FIG. 4C shows a vertical cross-sectional view taken along line BB ′. 2
The two NTFTs 40 and the two PTFTs 41 are provided at the intersection of the Y line V DD1 and the X line V GG1 to form a C / TFT. The other pixels also have a matrix configuration using C / TFTs having the same configuration as shown in FIG. NTFT40, PTFT4 constituting C / TFT
Reference numeral 1 denotes a source and a drain 405 and 415 connected to a transparent conductive film 6 as a pixel electrode via a contact 31, and the other source and drain regions 400 and 410 are one signal line having a matrix configuration by the contact 30. It is connected to a certain X-ray 45. NTFT,
All the gate electrodes of the PTFT are connected to one of the signal lines, ie, the Y line 43 aluminum wiring. That is, two PTFTs are connected in series between the pixel electrode and the Y-line signal line 43, and similarly, two NTFTs are connected in series between the pixel electrode and the Y-line signal line 43, and these four TFTs are connected.
The C / TFT could be constituted by FT.

【0053】かくして2本のX線、Y線に挟まれた間
(内側) に透明導電膜6と4つのTFTによって構成さ
れるC/TFTとにより1つのピクセルを構成せしめ
た。かかる構造を左右、上下に繰り返すことにより、2
×2のマトリックスの1つの例またはそれを拡大した64
0 ×480 、1280×960 といった大画素の液晶電気光学装
置を作ることが可能となった。
Thus, one pixel was constituted by the transparent conductive film 6 and the C / TFT composed of four TFTs between (inside) the two X-rays and the Y-rays. By repeating such a structure left, right, up and down, 2
One example of a × 2 matrix or an expanded version of 64
It has become possible to produce a liquid crystal electro-optical device with a large pixel size of 0 × 480 or 1280 × 960.

【0054】図4は液晶電気光学装置における液晶を挟
持する一方の基板の構成を示すものである。図4にその
構成が示される基板上に設けられた液晶駆動素子の透明
導電膜上に配向膜、配向処理を施し、さらにこの基板と
もう一方の画素電極を有する基板との間に一定の間隔を
あけて公知の方法により互いに配設した。そしてその間
に液晶材料を注入して本実施例である液晶電気光学装置
を完成させた。液晶材料にTN液晶を用いるならば、基
板間の間隔を約10μm 程度とし、透明導電膜双方に配向
膜をラビング処理して形成する必要がある。
FIG. 4 shows the structure of one substrate for holding liquid crystal in a liquid crystal electro-optical device. An alignment film and an alignment process are performed on a transparent conductive film of a liquid crystal driving element provided on a substrate whose configuration is shown in FIG. 4, and furthermore, a fixed distance is provided between this substrate and a substrate having another pixel electrode. , And arranged in a known manner. During this time, a liquid crystal material was injected to complete the liquid crystal electro-optical device according to the present embodiment. If TN liquid crystal is used as the liquid crystal material, it is necessary to set the distance between the substrates to about 10 μm and to form an alignment film on both transparent conductive films by rubbing.

【0055】また液晶材料に強誘電性液晶を用いる場合
は、動作電圧を±20Vとし、また、セルの間隔を1.5 〜
3.5 μm 例えば2.3 μm とし、対抗電極上のみに配向膜
を設けてラビング処理を施せばよい。
When a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal material, the operating voltage is set to ± 20 V, and the cell interval is set to 1.5 to
The thickness may be 3.5 μm, for example, 2.3 μm, and an rubbing treatment may be performed by providing an alignment film only on the counter electrode.

【0056】分散型液晶またはポリマー型液晶を用いる
場合には、配向膜は不要であり、スイッチング速度を大
とするため、動作電圧は±10〜±15Vとし、セル間隔
(液晶を挟持する一対の基板の間隔)を1〜10μm と薄
くした。特に分散型液晶を用いる場合には、偏光板も不
要のため、反射型としても、また透過型としても光量を
大きくすることができる。そしてその液晶はスレッシュ
ホールドがないため、本発明のC/TFTの特徴である
明確なスレッシュホールド電圧が規定される駆動素子
(C/TFT) を用いると大きなコントラスト得ること
ができ、またクロストーク(隣の画素との悪干渉)を除
くことができた。
In the case of using a dispersion type liquid crystal or a polymer type liquid crystal, an alignment film is not required, and in order to increase the switching speed, the operating voltage is set to ± 10 to ± 15 V, and the cell interval (a pair of the liquid crystal sandwiching pair). The distance between the substrates was reduced to 1 to 10 μm. In particular, when a dispersion type liquid crystal is used, since a polarizing plate is not required, the amount of light can be increased both in a reflection type and in a transmission type. Since the liquid crystal has no threshold, a large contrast can be obtained by using a driving element (C / TFT) in which a clear threshold voltage is defined, which is a feature of the C / TFT of the present invention. Bad interference with the neighboring pixels) could be eliminated.

【0057】本実施例においては、素子の半導体として
セミアモルファスまたはセミクリスタルを用いた。しか
し同じ目的であれば他の結晶構造の半導体を用いてもよ
いことはいうまでもない。
In the present embodiment, semi-amorphous or semi-crystal was used as the semiconductor of the device. However, it goes without saying that a semiconductor having another crystal structure may be used for the same purpose.

【0058】また本実施例においては、液晶電気光学装
置の一例として液晶表示装置を用いているが画素電極に
電圧を印加し、そのことによって何らかの表示作用を行
なおうとする表示装置における画素を駆動する素子に本
発明のC/TFTが使用できることはいうまでもない。
In this embodiment, a liquid crystal display device is used as an example of a liquid crystal electro-optical device. However, a voltage is applied to a pixel electrode to drive a pixel in the display device to perform some display operation. Needless to say, the C / TFT of the present invention can be used for the element that performs the above.

【0059】本発明の特長は、1つの画素に複数のTF
Tが相補構成をして設けられていること、また電極6は
液晶電位VLCを構成するが、それは、PTFTがオンで
ありNTFTがオフか、またはPTFTがオフでありN
TFTがオンか、のいずれのレベルに固定されることで
ある。
An advantage of the present invention is that a plurality of TFs are provided in one pixel.
T is provided in a complementary configuration, and the electrode 6 constitutes a liquid crystal potential V LC , which means that PTFT is on and NTFT is off, or PTFT is off and N
That is, the level of the TFT is fixed to either ON or ON.

【0060】以下、図6を用いて本実施例のC/TFT
の動作原理を説明する。図3に示されている一対の信号
線VDD1 、VDD2、VGG1 、VGG2 とに信号電圧を加え
ることによって、画素部分に電圧を印加し、液晶電気光
学効果を発現させるものである。図6にA点(VDD1
GG1 との交点に位置する画素)に存在する液晶に電圧
を印加するためにこれら4つの信号線および他方の基板
上の対抗電極に加える信号電圧の駆動波形チャートを示
す。図6を見ればわかるように図3に示されているのは
2×2のマトリックスであるので1フレームは2分割さ
れている。またこの場合における液晶3に実際に印加さ
れる電圧をブロックA電圧として示す。図6に示されて
いるのは単にON、OFFの状態のみであるが、階調表
示をするためにはVDD1 またはVDD2に加える信号電圧
のをその強弱に応じた信号電圧波形にすればよい。例え
ば図3の場合において、A点の液晶の透過率を大きくと
りたいのならば、図6のVDD1 の液晶の透過率に応じて
高い電圧の信号電圧を加えればよく、逆に液晶の透過率
を小さくとりたいのならば低い電圧の信号電圧を加えれ
ばよい。(すなわち、VDD1 、VDD2の印加電圧によ
り、階調表示をさせることができる。)
Hereinafter, the C / TFT of this embodiment will be described with reference to FIG.
The operation principle of will be described. By applying a signal voltage to the pair of signal lines V DD1 , V DD2 , V GG1 , and V GG2 shown in FIG. 3, a voltage is applied to the pixel portion, and the liquid crystal electro-optic effect is developed. FIG. 6 shows drive waveforms of signal voltages applied to these four signal lines and the counter electrode on the other substrate in order to apply a voltage to the liquid crystal present at point A (the pixel located at the intersection of V DD1 and V GG1 ). The chart is shown. As can be seen from FIG. 6, what is shown in FIG. 3 is a 2 × 2 matrix, so that one frame is divided into two. Further, the voltage actually applied to the liquid crystal 3 in this case is shown as a block A voltage. FIG. 6 shows only the ON and OFF states, but in order to perform a gradation display, the signal voltage applied to V DD1 or V DD2 should be changed to a signal voltage waveform corresponding to the strength. Good. For example, in the case of FIG. 3, if it is desired to increase the transmittance of the liquid crystal at point A, it is sufficient to apply a high signal voltage in accordance with the transmittance of the liquid crystal of V DD1 in FIG. If it is desired to reduce the rate, a low signal voltage may be applied. (That is, gradation display can be performed by applying voltages of V DD1 and V DD2 .)

【0061】一方、VGG1 、VGG2 に加える信号電圧は
C/TFTのスレッシュホールド電圧Vthよりも大きく
なければならない(VGG≫Vth )。さらに図6に示され
るように印加電圧に対して液晶が反応する電圧であるス
レッシュホールド電圧ともいえるVOFFSET電圧をマイナ
ス電位で対抗電極に印加することは、液晶の透過率と液
晶への印加電圧の関係を利用して階調表示をする場合に
有用である。
[0061] On the other hand, the signal voltage applied to the V GG1, V GG2 must be greater than the threshold voltage V th of the C / TFT (V GG »V th ). Further, as shown in FIG. 6, applying a V OFFSET voltage, which can be said to be a threshold voltage at which the liquid crystal reacts to the applied voltage, at a negative potential to the counter electrode at a negative potential, requires the transmittance of the liquid crystal and the applied voltage to the liquid crystal. This is useful when gradation display is performed by utilizing the relationship.

【0062】このような駆動おいて、PTFT41また
はNTFT40を構成する2つのTFTうち1つがショ
ートまたはリーク等により、動作不良となった場合、通
常はVDD1 またはVDD2の印加電圧がVGG1 またはV
GG2 の選択信号にかかわらず、そのまま液晶画素部分に
加えられることになり、常にON状態(またはOFF状
態)となってしまう。本発明のようにVDD1 またはV
DD2と画素電極間に直列に2つのPTFT、NTFTを
設けることにより、一方のTFTのソース、ドレイン間
がショートしても、他方のTFTにて選択、非選択を制
御できるので、TFTの補償を行うことができ、液晶電
気光学装置の歩留り向上に役立った。
In such driving, when one of the two TFTs constituting the PTFT 41 or the NTFT 40 malfunctions due to a short circuit or a leak, the applied voltage of V DD1 or V DD2 is usually V GG1 or V GG1.
Irrespective of the selection signal of GG2 , it is applied to the liquid crystal pixel portion as it is, and it is always in the ON state (or the OFF state). V DD1 or V DD
By providing two PTFTs and NTFTs in series between DD2 and the pixel electrode, even if the source and drain of one TFT are short-circuited, selection and non-selection can be controlled by the other TFT. And helped to improve the yield of the liquid crystal electro-optical device.

【0063】同時にこれら4つのTFTは全体でC/T
FT構成をとっており、従来の問題であった、液晶電位
の不安定性を取り除き、液晶電位を固定でき、安定な液
晶電気光学効果を発現させえるものであった。
At the same time, these four TFTs are C / T
The FT configuration is employed, which eliminates the conventional problem of instability of the liquid crystal potential, can fix the liquid crystal potential, and can exhibit a stable liquid crystal electro-optic effect.

【0064】〔実施例2〕本実施例は、図7(A) にその
平面図を、図7(B) にA−A, の断面図を、図7(C) に
B−B, の断面図を示す構成を有する液晶電気光学装置
である。
[0064] Example 2 This example, the plan view in FIG. 7 (A), the A-A FIG. 7 (B), the cross-sectional view of FIG. 7 (C) B-B, of 1 is a liquid crystal electro-optical device having a configuration shown in a cross-sectional view.

【0065】本実施例の等価回路は図1に示すようなも
ので、4つのTFTでスイッチング素子部分が構成さ
れ、1つのPTFTとNTFTとをC/TFT構成し、
このC/TFTを2組VDD1 、VDD2と画素電極6との
間に直列に設けた構成としている。
The equivalent circuit of the present embodiment is as shown in FIG. 1. A switching element portion is constituted by four TFTs, and one PTFT and NTFT are formed as a C / TFT.
The C / TFT is provided in series between two sets of V DD1 and V DD2 and the pixel electrode 6.

【0066】本実施例は、実施例1において、最後に画
素電極である透明導電膜6を作製していたものをまず最
初に透明導電膜6を成膜し、パターニングすることによ
って画素電極6を得るものである。この時同時に1組の
C/TFTともう一方のC/TFTとを接続する電極部
分703も設けた。
In the present embodiment, the transparent conductive film 6 which is the pixel electrode in the first embodiment is manufactured, and then the transparent conductive film 6 is formed first and then patterned to form the pixel electrode 6. What you get. At this time, an electrode portion 703 for connecting one set of C / TFT and the other C / TFT was also provided.

【0067】こうすることによって、透明導電膜例えば
ITOをパターニングする際に下部の素子破壊したり、
配線を断線させたりすることのない工程で、本発明の構
成を得ることができる。
In this manner, when the transparent conductive film, for example, ITO is patterned, the lower element may be destroyed.
The structure of the present invention can be obtained in a process that does not break the wiring.

【0068】また、本実施例の場合、2つのPTFT7
1、72と2つのNTFT73、74の位置はどの位置
でも電気的に等価であり、実施例1と同様の効果を示す
と同時にTFT作製プロセス上の必要の程度により任意
の位置にTFTに配置することができる。
In this embodiment, two PTFTs 7
The positions of the NTFTs 1 and 72 and the two NTFTs 73 and 74 are electrically equivalent at any position, exhibiting the same effect as that of the first embodiment, and at the same time, are arranged at arbitrary positions according to the necessity in the TFT manufacturing process. be able to.

【0069】さらに、素子の構造は逆スタガー型のTF
Tとして、PTFT71、72においては、ゲイト電極
75、76とソース、ドレイン領域700、702、7
04、706がゲイト絶縁膜708、709上に設けら
れている。
Further, the structure of the element is an inverted stagger type TF.
As T, in the PTFTs 71 and 72, the gate electrodes 75 and 76 and the source and drain regions 700, 702 and 7
04 and 706 are provided on the gate insulating films 708 and 709.

【0070】本実施例ではこれらの半導体層として、P
CVD法によって作製されたシリコン半導体層を熱アニ
ール処理を施し、結晶化を促進した半導体層を使用し
た。
In this embodiment, as these semiconductor layers, P
A semiconductor layer produced by subjecting a silicon semiconductor layer produced by a CVD method to thermal annealing to promote crystallization was used.

【0071】さらにNTFTは図示さていないが、PT
FTと同様の構造であり、PTFTの横に設けられてい
るが、特にこの位置関係は限定されることなく、任意の
位置関係にPTFTとNTFTとを配置することができ
る。
Although the NTFT is not shown, the PTFT
Although it has the same structure as the FT and is provided beside the PTFT, the PTFT and the NTFT can be arranged in an arbitrary positional relationship without particular limitation.

【0072】その他作製工程等は実施例1と同様である
ので省略する。
The other manufacturing steps and the like are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0073】本発明においては、TFTの不良モードが
ソース、ドレイン間のショート、リークの場合を想定し
ている為に直列に配置しているが、ゲイト絶縁膜の破壊
による不良モードの場合にはその動作保証するために
は、不良のTFTのゲイト電極を信号線から電気的に切
り離す必要がある、その為直列ではゲイト電極を切り離
した場合、そのゲイト電極で動作する全てのTFTが動
作できなくなり対応できない、この場合には複数のC/
TFTを並列に設けることで、動作不良のTFTが発生
した場合、不良のTFTのゲイト電極を信号線から電気
的に切り離すことが容易にできる。
In the present invention, the TFTs are arranged in series because a failure mode of the TFT is assumed to be a short circuit between the source and the drain or a leak. In order to guarantee the operation, it is necessary to electrically disconnect the gate electrode of the defective TFT from the signal line. Therefore, if the gate electrode is disconnected in series, all the TFTs that operate with the gate electrode cannot operate. Cannot handle, in this case multiple C /
By providing the TFTs in parallel, when a malfunctioning TFT occurs, the gate electrode of the malfunctioning TFT can be easily electrically disconnected from the signal line.

【0074】但しこの場合には、ソース、ドレイン領域
へ独立して、電源ラインを供給する必要が発生し、レイ
アウトパターンを工夫する必要が発生する。
However, in this case, it is necessary to supply a power supply line independently to the source and drain regions, and it is necessary to devise a layout pattern.

【0075】[0075]

【発明の効果】このような構成をとることによって、P
TFTとNTFTとからなるC/TFTのON、OFF
時における画素部分3の電位を”1”,”0”に十分安
定して固定させ、1フレーム中にそのレベルがドリフト
してしまうことがない表示装置を得ることができる。
By adopting such a configuration, P
ON / OFF of C / TFT consisting of TFT and NTFT
It is possible to obtain a display device in which the potential of the pixel portion 3 at the time is fixed to “1” and “0” sufficiently and stably, and the level does not drift during one frame.

【0076】また、本発明ではこのようなC/TFTF
を複数直列に設けて、4つのTFTのうちの一部が動作
不良(具体的にはソース、ドレイン間のショートやリー
ク)を起こしても、その他のTFTがその動作を補償す
ることができるものであります。すなわち、画素に対し
て、このC/TFTを直列に設けているので、一部が常
に導通状態であっても、残りのTFTで画素のON、O
FFの制御ができるためであります。
In the present invention, such a C / TFT
Are provided in series, so that even if some of the four TFTs malfunction (specifically, short-circuit or leak between the source and drain), the other TFTs can compensate for the operation. It is. That is, since the C / TFT is provided in series with the pixel, even if a part of the C / TFT is always in a conductive state, the remaining TFT turns on and off the pixel.
This is because FF can be controlled.

【0077】また、直列に配置しているために、OFF
状態の微小な電流のリークが、通常のTFTの2倍の抵
抗のために発生する程度が少なく、より画素部分3の電
位を”1”,”0”に十分安定して固定させることが可
能となった。
Also, since they are arranged in series,
A small amount of leakage of a small current in the state occurs due to twice the resistance of a normal TFT, and the potential of the pixel portion 3 can be fixed to “1” and “0” more stably. It became.

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

【図1】本発明の構成を2×2のマトリックスに組んだ
場合の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram when the configuration of the present invention is assembled in a 2 × 2 matrix.

【図2】本発明を使用しない従来の例を示す。FIG. 2 shows a conventional example not using the present invention.

【図3】本発明の実施例の一例を示す。FIG. 3 shows an example of an embodiment of the present invention.

【図4】本実施例1の上面図並びに断面図を示す。FIG. 4 shows a top view and a cross-sectional view of the first embodiment.

【図5】TFTの作製工程図の一例をしめす。FIG. 5 illustrates an example of a manufacturing process diagram of a TFT.

【図6】C/TFTを駆動させる信号の一例を示す。FIG. 6 shows an example of a signal for driving a C / TFT.

【図7】本実施例2の上面図並びに断面図を示す。FIG. 7 shows a top view and a cross-sectional view of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 画素電極部分 40 Pチャネル型薄膜トランジスタ(PTFT) 41 Nチャネル型薄膜トランジスタ(NTFT) 400、402、405 ソース, ドレイン電極 410、412、415 ソース, ドレイン電極 413、416 ゲート電極 6 Pixel electrode part 40 P-channel thin film transistor (PTFT) 41 N-channel thin film transistor (NTFT) 400, 402, 405 Source / drain electrode 410, 412, 415 Source / drain electrode 413, 416 Gate electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に画素電極と、前記画素電極に接
続されたスイッチング素子と、前記画素電極を駆動する
周辺回路とを有し、 前記周辺回路を構成するTFTは、ホ−ル移動度(μ
h)が10〜200cm2/Vsecまたは電子移動度(μe )が15
〜300cm2/Vsec であることを特徴とする表示装置。
1. A pixel having a pixel electrode, a switching element connected to the pixel electrode, and a peripheral circuit for driving the pixel electrode on a substrate, wherein a TFT constituting the peripheral circuit has a hole mobility. (Μ
h) is 10 to 200 cm 2 / Vsec or electron mobility (μe) is 15
A display device characterized by being at most 300 cm 2 / Vsec.
【請求項2】 基板上に画素電極と、前記画素電極に接
続されたスイッチング素子と、前記画素電極を駆動する
周辺回路とを有し、 前記スイッチング素子は直列に接続された複数のTFT
からなり、 前記スイッチング素子のTFTのキャリア移動度は、前
記周辺回路を構成するTFTのキャリア移動度よりも小
さいことを特徴とする表示装置。
2. A semiconductor device comprising: a pixel electrode on a substrate; a switching element connected to the pixel electrode; and a peripheral circuit for driving the pixel electrode, wherein the switching element includes a plurality of TFTs connected in series.
A display device, comprising: a carrier mobility of a TFT of the switching element is smaller than a carrier mobility of a TFT constituting the peripheral circuit.
【請求項3】 請求項2において、前記複数のTFTは
P型またはN型のいずれか一方のみのタイプのTFTを
用いることを特徴とする表示装置。
3. The display device according to claim 2, wherein the plurality of TFTs use only one of P-type and N-type TFTs.
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