TW531971B - D/A converter circuit and semiconductor device - Google Patents

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531971 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發.明背景 1，發明領域 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種D / A轉換器（數位/類比轉換器 )電路（D A C )。特別的，本發明係關於一種用在半導 體裝置的驅動電路中的D A C。更進一步地，本發明係關 於使用D A C的一種半導體裝置。 2，相關技術的說明 在近幾年，使用在玻璃基底上形成的多晶矽薄膜作爲 主動層的薄膜電晶體（T F T s )的硏究和開發已快速的 發展。使用多晶矽薄膜的T F T具有的遷移率比使用非晶 矽薄膜的T F T的遷移率高兩個或更多量級，因此，即使 T F T的閘極寬變小和受到高度限制，電路工作所需的電 流値仍能夠充分地保持。因此，有可能實現一個“面板上 的系統”，其中一個矩陣型平面板顯示器的圖素部分和一 個驅動電路整合在同一基底上。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 因爲可減少顯示器的製作步驟和檢查步驟，用“面板 上的系統”有可能降低成本。此外，有可能使平面板顯示 器的尺寸更小並具有更高的解晰度。 關於製作更小並且解晰度更高的平面板顯示器的發展 的問題是如何達成具有高速工作能力並在基底上佔據小量 表面積的D A C。 已存在有多種類型的D A C，典型地分爲電容分配型 和電阻分配型。與電阻分配型D A C.相比，電容分配型 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4- 531971 A7 ___B7_ 五、發明説明（2) D . A C能夠具有相對小的表面積而高速工作。 圖1 1中顯示的是一個習知的電容分配型D A C的例 子。圖1 1中顯示的習知電容分配型D A C具有被一個n 位元數位訊號的各個位元D i - D η控制的η個開關S W〔 1.〕一 S W〔 η〕、和連接到各個開關的η個電容C， 2 C， 2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) C和一個重置開關s W R。此外，一個電 源Α (電壓ν A )和一個電源Β (電壓V Β )與該習知 D A C連接。電源A和電源B保持在不同的電壓上。此外 ，來自D A C的一個類比訊號輸出的電壓V。υ τ授予至一 輸出線。 一個數位訊號的對應位元被分別輸入到開關s W〔 1 〕一 s W〔 η〕。然後根據輸入數位訊號中包含的表示〇 或1的資訊，選擇電容被接到電源Α還是電源Β。 以下依序說明習知D A C的操作。藉由分爲重置週期 T R和寫入週期T a ,以說明習知的D A C。 經濟部智慧財4^7®工消費合作钍印製 首先，在重置週期T R內重置開關S W R閉合。接著， 根據一個數位訊號，所有開關S W〔 1〕一 S W〔 η〕連 接到同一個電源上。這裏假設它們都與電源Α連接。在重 置週期結束前的瞬間的習知D A C的一個等效電路圖顯示 在圖12A中。注意參考符全部電容的組合電笔 在重置週期T R完成後一個寫入週期T A開始，數位訊 號的各個位元控制開關S W〔 1〕一 S W〔 η〕，其中各 個位元中有任意的0或1資訊。然後，藉由根據各個位元 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -5- 531971 A7 B7 五、發明説明（3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中.的資訊連接電源A或電源B的電容，電荷被提供給n個 電容。於是這成爲正常狀態。該時刻的等效電路圖顯示在 圖12Β中。注意，參考符、示全部連接到電源a的 電容的組合電容，參考符號C b §%丨#部連接到電源B的電 容的組合電容。 藉由重複上述的重置週期T R和寫入週期T A，就可以 將數位訊號轉換爲類比訊號。 如上所述，與電阻分配型D A C相比，電容分配型 D A C能夠具有相對小的表面積而高速操作，因此在使平 面板顯示器較小方面，它被認爲是更可取的。然而，如果 數位訊號的位元數增加，爲了使平面板顯示器具有較高的 解晰度，則難以抑制在基底上佔據的表面積的數量，甚至 使用電容分配型D A C也是如此。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如果爲了減小佔據的表面積，一個電容分配型D A C 的各個電容器被設計成具有減小的尺寸，那麽，對應於最 低位元的電容器表面積和它的電容値較小。由於在電容器 形成中使用的掩模的位置的移動、圖樣形成和無法預料的 寄生電容等原因，會產生電容値的一個小偏移。因此，如 果電容器被設計的較小，對應最低位元的電容器的電容値 的偏移比變大，難以形成一個具有良好的線性電容分配型 D A C。 此外，如果一個電阻分配型D A C的對應的數位訊號 位元數增加，不僅難以使用較小表面積，而且輸出電阻也 變高，高速操作變得相當困難。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 531971 A7 B7 五、發明説明（4) 發明槪要 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 考慮到上述的問題，本發明的一個目的乃是製造一個 具有限制的表面積的D A C，即使數位訊號位元數增加， 以便平面板顯示器的尺寸更小並具有高解晰度，且該 D A C在高速操作時具有良好的線性。 本發明的申請人考慮使用一個電阻分配型D A C或者 一個選擇器電路作爲對應較低位元的電容器的替代品，對 應較低位元的電容器會影響一個電容分配型D A C的不一 致的線性。 關於本發明，例如，對應於一個η位元數位訊號D i〜 D n ( m < η )的較低的m位元的一個電容器，和對應於較 高的η - m位元的η - m個電容器，形成在一個對應於η 位元數位訊號的D A C中。對應於數位訊號的較低的m位 元的該一個電容器而後成爲一個較低位元對應電容器（C )，對應於較高的η - m位元的η - m個電容器而後成爲 較高位元對應電容器（C U )。 經濟部智慧时產笱5貝工消費合作社印製 較低位元對應電容器的電容値用C表示（這裏C是常 數），而η - m較高位元對應電容器的電容値從較高位元 的最低位起，依次用C u〔 1〕= C、C u〔 2〕= 2 C、 C u〔 3〕= 2 2 C、…、C υ〔 η — m — 1〕= 2 n — m — 2 C 表示。 本發明的DAC與具有不同電壓的電源A (電壓VA) 和電源B (電壓V b )連接。兩個電源對n - m較高位元對 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531971 A7 B7_____ 五、發明説明（5) 應.電容器的充電受數位訊號的較高的η - m位元的各個位 元控制。 此外，數位訊號的較低的m位元在與本發明的D A C 的較低m位元對應的電阻分配型D A C或選擇器電路中被 轉換成類比訊號，並作爲對應於較低位元（電壓V ^ )的一 個類比訊號輸入到較低位元輸出線。較低位元對應電容根 據對應於被輸入到較低位元輸出線的類比訊號而充電。 本發明的D A C的電容器都連接到一個輸出線，輸出 線的電壓，即類比訊號的電壓，由根據數位訊號的各位中 的1或〇資訊而供給各個電容器的電荷決定。 依照上述結構，可達成一個能夠處理具有高位元數的 數位訊號而且不損失線性的D A C，同時保持電容分配型 的優點，例如抑制表面積的相對數量而高速操作的能力， 這是電容分配型的一個優點。 以下說明本發明的構造。 依照本發明，提供了一個用於將η位元（其中η是自 然數）數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路，其 特徵在於： 該D/A轉換器具有n—m+ 1個電容器（其中m是 小於η的自然數）； 11 - m+ 1個電容器的其中一個電容器的充電受數位 訊號的η位元中較低的m位元控制；和 n〜m + 1個電容器中剩下的η - m個電容器的充電 受數位訊號的n位元中較高的n - m位元控制。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNs ) A4規格（210X 297公釐） I I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財4^員工消費合作社印製 -8 - 531971 A7 B7 五、發明説明（6) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .依照本發明，提供了一個用於將η位元（其中η是自 然數）數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路，其 特徵在於： 該D / A轉換器具有η - m + 1個電容器（其中m是 小於η的自然數）； η - m+ 1個電容器的其中一個具有電容値C ( C爲 常數）的電容器的充電受數位訊號的η位元中較低的m位 元控制； η - m + 1個電容器中剩下的n - m個電容器的充電 受數位訊號的η位元中較高的η - m位元控制；和 剩下的η - m個電容器具有的電容値分別用c、2 c 、2 2 C ..... 2 n — m — 1 C 表示。 依照本發明，提供了一個用於將n位元（其中n是自 然數）數位訊號變換爲類比訊號的D / A轉換器電路，其 特徵在於： 該D/A轉換器電路具有η - m+ 1個電容器C其中 m是小於η的自然數）和2 m個電阻器； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由數位訊號中η位元中的較低的m位決定電荷，藉由 2 111個電阻器被提供給η - m + 1個電容器中的一個電容器 ;和 由數位訊號中η位元中的較高的η - m位決定電荷， 被供給n 一 m + 1個電容器中剩下的η — m個電容器。 依照本發明，提供了一個用於將n位元（其中n是自 然數）數位訊號變換爲類比訊號的D / A轉換器電路，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） -9 - 531971 A7 B7 五、發明説明（7) 特徵在於： 該D/A轉換器電路具有n ~~m + 1個電容器（其中 m是小於η的自然數）和2個電阻器； 由數位訊號中η位元中的較低的m位決定電荷，藉由 2 /n個電阻器被提供給η - m + 1個電容器中的一個電容器 全部2 m個電阻器的電阻値是相同的；和 由數位訊號中η位元中的較高的η - m位決定電荷， 被供給η — m + 1個電容器中剩下的n - m個電容器。 依照本發明，提供了一個用於將η位元（其中n是自 然數）數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路，其 特徵在於： 該D/A轉換器電路具有η - m+ 1個電容器（其中 m是小於η的自然數）和2 m個等級電壓線； 2 m個等級電壓線中的其中一個被數位訊號η位元中較 低的m位元選擇，藉由選擇的等級電壓線的電壓，電荷被 供給η - m + 1個電容器中的一個具有電谷値C ( C烏常 數）的電容器； η - ηι+ 1個電容器中剩下的n 個電谷益的充電 受數位訊號的η位元中較高的η - m位元控制；和 剩下的η - m個電容器具有的電容値分別用c、2 C 、2 2 C ..... 2 n 一 m _ 1 C 表示。 本發明可具有之特徵爲：2"個電阻器被串聯連接。 本發明可具有之特徵爲：2 m個電阻器中的兩個電阻器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產^B (工消費合作社印製 -10- 531971 A7 B7 五、發明説明（8) 的.一端沒有與其他電阻器連接，它們分別被連接到電源的 一個低電壓端和電源的一個商電壓端。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本覓) 本發明可具有之特徵爲：在重置週期內供給η - m + 1個電容器的電荷量總是保持爲一個特定的値。 本發明可具有之特徵爲：一個半導體裝置包含該D/ A轉換器電路，其中使用D / A轉換器電路。 本發明可具有之特徵爲：本發明被應用於：一顯示裝 置；一數位靜止相機；一筆記型個人電腦；一移動電腦； 一個D V D播放器；一頭戴式顯示器；一視頻相機；和一 行動電話。 圖式簡單說明 圖1顯示具有本發明的結構的一個D A C的結構圖； 圖2是說明本發明的D A C的開關操作圖； 圖3 A和3 B爲本發明的D A C s的等效電路圖； 圖4是顯示在本發明的一個DAC中，一個數位訊號 的位元數和一個輸出類比訊號的電壓間的關係圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5是顯示具有本發明的結構的D A C結構圖； 圖6是顯示具有實施例1的結構的D A C結構圖； 圖7是顯示具有實施例1的結.構的D A C結構圖； 圖8是實施例3之D A C中使用的一個開關的電路圖 圖9A〜9 E顯示實施例4之TFT的製造過程圖； 圖1 Ο A〜1 Ο Η是使用實施例5之D A C的電子裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 531971 A7 B7 五、發明説明（9) 置.圖； 圖1 1是顯示一個習知的電容分配型D A C的結構圖 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ;和 圖1 2 A和1 2 B是習知的電容分配型D A C s的等 效電路圖。 主要元 件 對 眧 表 1 〇 1 數位 類 比 轉 換 器 1 0 2 輸出 線 1 〇 3 低位 元 輸 出 線 2 〇 1 低位 元 對 應 )巳巳 擇電路 2 〇 2 輸出 線 2 〇 3 低位 元 輸 出 線 2 0 5 分級 電 壓 線 3 〇 1 D A C 3 0 2 輸出 線 3 〇 3 低位 元 輸 出 線 4 〇 1 選擇 電 路 4 〇 2 輸出 線 4 〇 3 低位 元 輸 出 線 4 〇 5 分級 電 壓 線 1 〇 〇 1 基 底 1 〇 〇 2 底 膜 1 〇 〇 3 半 導 體 層 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 531971 A7 B7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經齊部智慧財1¾¾ (工消費合作社印製 五、發明説明（ 10 0 4 10 0 5 10 0 6 10 0 7 10 0 8 10 0 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 10 19 10 2 0 10 2 2 10 2 3 10 2 4 10 2 5 10 2 6 10 2 7 10 2 8 10) 半導體層 閘極絕緣膜 導電層 第一形狀掩模 導電層 導電層 第二形狀掩模 閘極絕緣膜 第一雜質區域 第一雜質區域 第二雜質區域 第二雜質區域 閘極電極 閘極電極 閘極絕緣膜 第三雜質區域 第三雜質區域 阻止掩模 雜質區域 雜質區域 雜質區域 雜質區域 通道形成區域 雜質區域 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 531971 A7 B7 五、發明説明（11) 經濟部智慧財4¾員工消費合作社印製 1 0 2 9 雜 質 1¾ 域 1 0 3 0 雜 質 區 域 1 0 3 1 通 道 形成 區 域 1 0 3 2 中 間 層 絕 緣 膜 1 0 3 4 接 線 2 0 0 1 框 2 0 0 2 支持 台 2 0 0 3 顯 示 部 份 2 0 0 4 揚 聲 器 部 份 2 0 0 5 視 頻 輸 出 端 2 1 0 1 主 體 2 1 0 2 顯 示 部 份 2 1 0 3 影 像 接 收 部 份 2 1 0 4 操 作 鍵 2 1 0 5 外 部 連 接 埠 2 1 0 6 快 門 2 2 0 1 主 體 2 2 0 2 框 2 2 0 3 顯 示 部 份 2 2 0 4 鍵 盤 2 2 0 5 外 部 連 接 埠 2 2 0 6 指 標 滑 鼠 2 3 0 1 主 體 2 3 〇 2 顯 示 部 份 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 531971 A7 B7 五、發明説明（Θ 經濟部智慧財產局員工消#合作社印製 2 3 〇 3 開 關 2 3 〇 4 操 作 鍵 2 3 0 5 紅 外 線 埠 2 4 〇 1 主 體 2 4 〇 2 框 2 4 〇 3 顯 示 部 份 2 4 〇 4 顯 示 部份 2 4 〇 5 記 錄 媒 體 2 4 〇 6 操 作 鍵 2 4 〇 7 揚 聲 器 部 份 2 5 〇 1 主 體 2 5 〇 2 顯 示 部 份 2 5 〇 3 聲 部 份 2 6 〇 1 主 體 2 6 〇 2 顯 示 部 份 2 6 〇 3 框 2 6 0 4 外 部 連 接 埠 2 6 〇 5 遙 控訊 號 接 收部份 2 6 〇 6 影 像 接 收 部 份 2 6 〇 7 電 池 2 6 〇 8 聲 輸 入 部 份 2 6 0 9 操 作 鍵 2 6 1 0 接 巨 鏡 部 份 2 7 〇 1 主 體 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 531971 A7 B7 五、發明説明（13) 2 7 0 2 框 2 7 0 3 顯 示 部 份 2 7 0 4 聲 言· 輸 入 部 份 2 7 〇 5 聲 音 輸 出 部 份 2 7 〇 6 操 作 鍵 2 7 〇 7 外 部 連 接 部 份 2 7 0 8 天 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳實施例的詳細說明 〔實施例模式1〕 圖1中顯示本發明的D A C之結構。 圖1中所示的D A C藉由在較低位元對應電阻分配D AC (R — DAC) 10 1中將較低的m位元數位訊號變 換成一個對應於較低位元的類比訊號，將一個η位元數位 訊號變換成一個類比訊號。 經濟部智慧財.4^73(工消費合作fi印製 此外，該D A C具有一個對應於較低m位元的一個較 低位元對應電容器（C ^ )，和對應於較高的η - m位元的 n—m個較高位元對應電容器Cu〔l〕 、Cu〔2〕、 C u [ 3 ]、…、Cu〔n— m— 1〕和 Cu〔n— m〕。 較低位元對應電容器Cl的電容値用Cl^=C表示（這 裏C是常數），而η - m較高位對應電容器的電容値從較 高位的最低位元起，依次用C u〔 1〕= C、C u〔 2〕= 2C、Cu〔3〕= 22C..... Cu〔n-m— 1〕= 2 n — m _ 2 C 和 C υ〔 n — m〕= 2 n _ m _ 1 c 表示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 531971 A7 B7 五、發明説明（14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在較低位元對應電容器c L的兩個電極中，一個被連接 到一個輸出線1 0 2，另一個被連接到對應於較低m位元 數位訊號的電阻分配D A C 1 0 1 (較低位元對應電阻 分配D A C ( R — D A C ))的一個較低位輸出線1〇3 〇 R-DAC 101具有21"個電阻器RL〔1〕、 R l [ 2 ] 、R l〔 3〕.....R l〔 2 ηι〕和 2 111 個開關 .S W〔 1〕、S W〔 2〕、s W〔 3〕..... S W〔 2 m〕 〇 2 m個電阻器都具有相同的電阻値，表示爲R L〔 1〕

=R L〔 2〕= R L〔 3〕=…=R L〔 2 "〕二 R (這裏 R 是常數）。 此外，2 m 個電阻器 R l〔 1〕、R L〔 2〕、R L〔 3 〕.....R l〔 2 m〕都被串聯連接，位於連接兩端的電阻

器R l〔 1〕和R L〔 2 m〕分別被連接到電源A和電源B 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電源A的電壓和被串聯連接的各個電阻器的電壓連接 到配線，以分別藉由2 m個開關S W〔 1〕、S W〔 2〕、 s w〔 3〕、…、S W〔 2· m〕輸給較低位元輸出線1 〇 3 。注意，與圖1不同的是，電源B的電壓和被串聯連接的 各個電阻器的電壓也可以連接到配線，以分別藉由2 m個開 關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕..... S W〔 2 rn 〕輸給較低位元輸出線1 〇 3。 在各個較高位元對應電容器的兩個電極中，一個電極 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公董） -17- 531971 A7 B7 五、發明説明（ 依次藉由從對應較高的η - m位元的最低位元的電容器起 的 η — m 個開關 S W〔 2 m + 1〕、S W〔 2 m + 2〕、… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、S W〔 2 1:1 + η — m — 1〕、S W〔 2 m + η — m〕分別 連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個電極都與輸 出線1 0 2相連接。 在一個寫入週期中，較高位元對應電容器的其中一個 電極連接到電源A或連接到電源B，此乃由分別輸入到開 關 S W〔 2 rn + 1〕、S W〔 2 m + 2〕..... S W〔 2 m + n— m— 1〕、SW— m〕中的包含在較高n - m位元的各位元中的資訊決定。 另外，輸出線1 0 2藉由一個重置開關S W R而連接到 一個重置電源。注意，重置電源的電壓V r和電源A的電壓 V A可以相同，也可以不同。此外，重置電源的電壓V R和 電源B的電壓V b可以相同，也可以不同。重置開關S W R 按照重置訊號（R e s )控制轉換。 注意，輸出線1 0 2具有線電容（C w )，參考符號 經濟部智慧財4^8工消f合作社印製 V c表示一個地電壓。然而，並非總是需要在地和輸出線 1 0 2之間形成線電容，它也可以在除地以外的電源和輸 出線之間形成。 下面按照步驟次序，說明圖1所示的本發明的D A C 的操作。藉由將它分爲重置週期T R和寫入週期T A，說明 本發明的D A C的操作。圖2顯示本發明的D A C的各個 開關在重置週期T R和寫入週期T A內的操作。 首先，在重置週期T R期間，重置開關S W R被重置訊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） -18- 531971 A7 _B7_ 五、發明説明（θ 號.（R e s )接通。 進一步，依照數位訊號的較低的m位元，R 一 D A C 1 0 1 的 2 m 個開關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕 .....S W〔 2 m〕中只有開關S W〔 1〕接通，其餘的開 關保持斷開。 另外，依照數位訊號的較高的η - m位元，對應於較 高n — m位元的n— m個開關SW〔 2〜+1〕、SW〔 2rn+2〕..... SWUm+n—m— 1〕> S W C 2 m + n - m〕都被連接到電源A。 在重置週期T r即將完成的時刻，本發明的D A C的等 效電路圖如圖3 A所示。電容C τ相當於較低位對應電容器 C L和對應於所有較高位的電容器C υ〔 1〕、C ϋ〔 2〕 .....和C υ〔 η — m〕的組合電容。電容C τ的運算式如 式1所示 〔式1〕 CT =Q + + 二 C + C + 2C +…+

= 2"C 在組合電容C τ中累積的電荷由下面的式2表示 〔式2〕

Qt〇 = ct(vr -vj 一1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 -19- 531971 A7 _____ B7 _ 五、發明説明（ 在重置週期T R內在線電容（c w )內累積的電荷由 下面的式3表示 〔.式 3〕

Qwo ~ Qr * (^r ~ ^ σ) 重置週期T R完成後，寫入週期τ Α開始，開關S W〔 1〕〜S W〔 2 m + η - m〕的操作依照數位訊號而控制。 首先，對應於較低m位元的2 m個開關S W〔 1〕、 S W〔 2〕..... S W〔 2 m — 1〕和 S W〔 2 m〕依照數 位訊號較低的m位元D i、D 2.....D m - !、D m而控制 ο 特別地，數位訊號較低的m位元D i〜D m各自具有1 或0資訊，和存在有2 m個數位訊號較低m位元的1或〇資 訊組合。2 m 個開關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕 .....S W〔 2 m〕中只有一個開關依照2 m個數位訊號較 低m位元的1或〇資訊組合被選擇並被接通。 當數位訊號的較低m位元輸入其中時，開關S W〔 t 〕（其中被選擇並被接通。關於數位訊號Di〜 D n:，建立下述關係式4。 〔式4〕 / 二 1 + A + 2Z)2 + 22 Z)3 + …+ 2w-丨 Z)m ------- 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ·，· 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 -20- 531971 A7 B7 五、發明説明（ .二 ι + i=\ 在開關s W〔 t〕（其中)被選擇接通的情況 下，較低位元輸出線1 〇 3的電壓V l。υ τ由下面的式5表 示。注意R L〔 0〕定義成等於〇。 〔式5 1’麵二匕-匕)+匕 個電阻器 Rl〔1〕、rl〔2〕、Rl〔3〕 、R L〔 2 m〕的電阻値都相同，因此從式5推出了下面的 式6 。 〔式6

'lout ~ (^β - VA ) + VA (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如果將式6代入式4，那麽由下面的式7提供並依照 較低m位元D i - D m決定的電壓V l。υ τ被傳輸給較低位 元輸出線1 0 3。 〔式7 Σ2μα vr

LOUT 2m

\VB-vAyvA 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 531971 A7 B7 五、發明説明（1身 另一方面，對應於較咼n - m位兀的η - m個開關

S W S W〔 2 、…、S W〔 2 η m — 1

S W

號D

D m + n - m〕與n — m位元數位訊 D n - 1和D n 對應，它們的操 作依照各位的0或1資訊而控制。 特別地，各個較高位元對應電容器c

C …、和C υ〔 η — m〕的一個電極藉由η - ηι個開關

S W S W〔 2 2 …、S W〔 2 、S W〔 2 m + η — m〕被連接到電源a或電 源B。當位元資訊是0時被與電源A連接，當位元資訊是 1時被與電源B連接。 寫入週期T a即將完成的瞬間，本發明的D A C的等效 電路圖如圖3 B所示。注意，參考符號C a代表較高位元對 應電容器之中連接到電源A的電容器的組合電容，參考符 號C b代表較高位元對應電容器之中連接到電源B的電容器 的組合電容。 組合電容C a和C B由下面的式8和式9表示。 η m — 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 〔式8〕 CA = Dm+\CU Η + Dm，2CU [2] + * *，DnCU [tl ~ m\ m-\

.C + U + _.. + A,H 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -22- 531971 A7 B7 五、發明説明（2d 〔.式 9〕 CB=C^21~m'lDl i=/w+l (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在寫入週期T A內電容器c A內累積的電荷G由下面的 式1 0表示。 〔式 1 0〕

Qa =cA - Κι) 在寫入週期Τα內電容器（：Β內累積的電荷么由下面的 式1 1表不。 〔式 1 1〕

Qb=cAvout-vb) 在寫入週期T A內線電容器C W內累積的電荷仏由下面 的式1 2表示。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 〔式 1 2〕

Qiv ~civ '(νουτ -vG) 另外，在寫入週期T A內較低位元對應電容器c L內累 積的電荷么由下面的式1 3表示。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 531971 A7 B7 五、發明説明（21) 〔.式 1 3 〕

Ql:cl OUT r LOUT> C A和C B間形成下面的式1 4所示的關係 〔式1 4 根據電荷守恒原理，穫得下面的式 〔式 1 5〕

UVO

Qto ~ Qiv Qa Qb Ql 下面的式16由式15推導出。 〔式 1 6〕 Σ2ΜΑ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

VOUT =VR

2η +2m^Cw/C VA) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 關於η位元數位訊號的類比訊號的電壓以圖形式提供 在圖4中。如圖4所示，一個關於η位元數位訊號具有線 性關係的類比訊號的電壓V。υ τ被提供至輸出線。 接連地執行重置週期T R和寫入週期T A，就可能將一 個η位元數位訊號變換爲一個類比訊號。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -24 - 531971 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .依照上述結構，可形成一個對應於具有高位元數的數 位訊號的D A C，不損失線性，同時保持電容分配的在高 速操作的同時，抑制表面積的相對數量的優點。 注意，與圖1不同，在電源B的電壓和被串聯連接的 各個電阻器的電壓被連接到配線，以分別藉由2 m個開關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕..... S W〔 2 ” 被輸給較低位元輸出線1 0 3的情況下，V。υ τ由下面的 式1 7表示。 〔式 1 7〕 l〇UT + 根據配線的連接，適當地選擇式1 6或式1 7。 〔實施例模式2〕 經濟部智慧財4^員工消費合作社印製 在實施例模式2中說明本發明的D A C使用選擇器電 路當成用於R - D A C之替代品之結構。 圖5顯示本發明的D A C之使用選擇器電路的結構。 圖5中所示的D A C藉由在較低位元對應選擇器電路 2 0 1中將數位訊號的較低m位元變換成對應於較低位元 的類比訊號，將η位元數位訊號變換成類比訊號。 此外，該D A C具有一個對應於較低m位元的較低位 元對應電容器（C l )，和η - m個對應於較高η - m位元 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25- 531971 A7 B7 五、發明説明（2$ .的.η - m個較高位元對應電容器C u〔 1〕、C u〔 2〕、 C u [ 3 ]、…、C υ〔 η — m - 1〕和 C υ〔 η — m〕。 較低位元對應電容器C l的電容値用C ι = C表示（這 裏C是常數），而較高位元對應電容器的電容値從較高位 元的最低位元起，依次用C u〔 1〕= C、C u〔 2〕二 2C'Cu(3]-22C ..... Cu〔n — m— 1〕= 2 n — — 2 c 和 c ^〔 n — m〕= 2 n — m _ 1 C 表示。 在較低位元對應電容器C L的兩個電極中，一個被連接 到一個輸出線2 0 2，另一個被連接到較低位元對應選擇 器電路2 0 1的一個較低位元輸出線2 0 3。 較低位元對應選擇器電路2 0 1具有2 m個分級的電壓 線 2 〇 5，和 2 m 個開關 S W〔 1〕 、S W〔 2〕 、S W〔 3〕..... S W〔 2 m〕。 2 m個分級的電壓線2 0 5的電壓分別表示爲： V^^-Vj/2^ Fa+2(Vb-Va)/2^ FA^3(VB-Fj/2m..... 〜—F4)/2W、V B。 此外配線被連接，從而各個分級的電壓線2 Ο 5的電 壓分別藉由2 m個開關S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3 〕.....S W〔 2 m〕被輸給較低位元輸出線2 0 3。 在各個較高位元對應電容器的兩個電極中，一個電極 依次藉由從對應較高的η - m位元的最低位元的電容器起 的 η — m 個開關 S W〔 2 m + 1〕' S W〔 2 m + 2〕、… 、S W〔 2 m + η — m — 1〕、S W〔 2 m + η — m〕分別 被連接到電源A或電源B。此外，它們的另一個電極都被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產員工消費合作社印製 -26- 531971 A7 ___B7_ 五、發明説明（24 與輸出線2 0 2相連接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較高位兀對應電容器的其中一個電極連接到電源A或 連接到電源B，此乃由分別輸入到開關s W〔 2 m + 1〕、 S W〔 2 m + 2〕、…、S W〔 2 rn + η - m - 1〕、S W 〔2 ni + n - m〕中的包含在較高n 一 m位元的各位元中的 資訊決定。 另外，輸出線2 0 2藉由一個重置開關S W r連接到一 個重置電源。注意，重置電源的電壓V r和電源A的電壓 V a可以相同，也可以不同。此外，重置電源的電壓v R和 電源B的電壓V b可以相同，也可以不同。重置開關S W r 按照重置訊號（R e s )控制轉換。 注意，輸出線2 0 2具有線電容（C w )，參考符號 V C表示一個地電壓。然而，並非總是需要在地和輸出線 2 0 2之間形成線電容，它也可以在除地以外的電源和輸 出線之間形成。 經濟部智慧財產OITg (工消費合作钍印製 下面，藉由分爲重置週期Tr和寫入週期Τα,說明圖 5所示的本發明的D A C的操作。各個開關的操作和實施 例模式1中的是相同的，因此省略其說明。藉由讓數位訊 號控制各個開關的操作，輸入到輸出線的類比訊號的電壓 和數位訊號位元具有線性關係。 依照上述結構，可形成一個對應於具有高位元數的數 位訊號的D A C ,不損失線性，同時保持電容分配的在高 速操作的同時，抑制表面積的相對數量的優點。 以下說明本發明的實施例。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） -27- 531971 A7 B7 五、發明説明（2$ 〔實施例1〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在實施例1中說明圖1所示的本發明的D A C中m = 2的情況。 圖6顯示實施例1的D A C之結構。圖6中所示的 D A C藉由在一個較低位元對應電阻分配型D A C 3 0 1中將數位訊號較低的兩位元變換成對應於較低位元 的類比訊號，將一個η位元數位訊號變換成一個類比訊號 〇 該D A C具有對應於較低2位元的一個較低位元對應 電容器（C L )，和η - 2個對應於較高η - 2位元的較高 位元對應電容器（：。〔1〕、（^〔2〕、（^〔3〕一·· 、Cu〔n — 3〕和 Cu〔n — 2〕。 較低位元對應電容器c L的電容値用C L = C表示（這 裏C是常數），而較高位元對應電容器的電容値從較高位 元的最低位元起，依次用c U〔 1〕= C、C U〔 2〕= 2C、Cu〔3〕= 22C ..... Cu〔η- 3〕= 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 2「1 — 4(：和（^〔11 — 2〕=2：1一3(：表示。 在較低位元對應電容器C l的兩個電極中，一個被連接 到一個輸出線3 0 2，另一個被連接到對應於較低2位元 數位訊號的電阻分配D A C 3 0 1 (較低位元對應電阻 分配D A C ( R - D A C ))的一個較低位元輸出線 3 0 3 ° R — DAC 301具有4個電阻器Rl〔1〕、rl 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -28- 531971 Α7 Β7 五、發明説明（2今 〔· 2〕、R L〔 3〕和 R l〔 4〕和 4 個開關 S W〔 1〕、 SW〔2〕、SW〔3〕和 SW〔4〕。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4個電阻器都具有相同的電阻値，表示爲R l〔 1〕二 〔2〕二 Rl〔3〕= RL〔4〕= R (這裏 R 是常數 )。 此外，4個電阻器Rl〔1〕、Rl〔2〕、Rl〔3 〕和R t〔 4〕都被串聯連接，位於連接的兩端的電阻器 R l〔 1〕和R L〔 4〕分別被連接到電源A和電源B。 電源A的電壓和被串聯連接的各個電阻器的電壓被連 接到配線，以分別藉由2 2個開關S W〔 1〕、S W〔 2〕 、S W〔 3〕和S W〔 4〕被輸給較低位元輸出線3 0 3 。注意，與圖6不同，電源B的電壓和被串聯連接的各個 電阻器的電壓也可以被連接到配線，以分別藉由4個開關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕和 S W〔 2 2〕輸給 較低位元輸出線3 0 3。 在各個較高位元對應電容器的兩個電極中，一個電極 依次藉由從對應較高的η - 2位元的最低位元的電容器起 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的 η — 2 個開關 S W〔 5〕、S W〔 6〕..... S W〔 η + 1〕、S W〔 η + 2〕分別被連接到電源Α或電源Β。 此外，它們的另一個電極都與輸出線3 0 2相連接。 較高位元對應電容器的其中一個電極連接到電源A或 連接到電源B，此乃由分別輸入到開關S W〔 5〕、S W [6 ]、…、S W〔 η + 1〕、S W〔 η + 2〕中的包含 在較高η - 2位元的各位元中的資訊決定。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） -29- 531971 Α7 Β7 五、發明説明（2》 另外，輸出線3 0 2藉由一個重置開關s w R連接到一 個重置電源。注葸，重置電源的電壓V R和電源A的電壓V a可以相同，也可以不同。此外，重置電源的電壓v R和電 源B的電壓V B可以相同，也可以不同。重置開關s w R按 照重置訊號（R e s )控制轉換。 注意，輸出線3 0 2具有線電容（c w )，參考符號 V C表示一個地電壓。然而，並非總是需要在地和輸出線 3 0 2之間形成線電谷，它也可以在除地以外的電源和輸 出線之間形成。 下面，藉由分爲重置週期T R和寫入週期τ A，說明圖 6所示的本發明的D A C的操作。各個開關的操作和實施 例模式1中的是相同的，因此省略其說明。藉由讓數位訊 號控制各個開關的操作，輸入到輸出線的類比訊號的電壓 和數位訊號位元具有線性關係。 依照上述結構，可形成一個對應於具有高位數的數位 訊號的D A C，不損失線性，同時保持電容分配的在高速 操作的同時，抑制表面積的相對數量的優點。 在實施例1中討論m = 2的情況，但是本發明不局限 於此。設計者可適當地選擇m的値。 〔實施例2〕 在實施例2中說明圖5所示的本發明的D A C中m = 2的情況。 在圖7中提供實施例2的D A C的結構。圖7中顯示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂 dp-· 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 -30- 531971 A7 —^^- 五、發明説明（2$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的D A C藉由在一個較低位元對應選擇器電路4 〇 1中將 ^位訊號較低的兩位元變換成對應於較低位元的類比_ _ ，將一個η位元數位訊號變換成一個類比訊號。 另外，該D A C具有對應於較低2位元的一個較低十立 元對應電容器（C l )，和η - 2個對應於較高η - 2位元 的較高位元對應電容器（C υ〔 1〕、C u〔 2〕、C υ〔 3〕、…、Cu〔η- 3〕和 Cu〔η — 2〕)。 較低位元對應電容器C L的電容値用C L = C表示（這 裏c是常數），而較高位元對應電容器的電容値從較高位 元的最低位元起，依次用c U〔 1〕= C、C U〔 2〕= 2C、Cu〔3〕= 22C、…、Cu〔η — 3〕二 2n — 4C 和 Cu 〔η — 2〕= 2n — 3C 表示。 在較低位元對應電容器C ι的兩個電極中，一個被連接 到一個輸出線4 0 2，另一個被連接到對應於較低2位元 數位訊號的選擇器電路4 0 1的一個較低位元輸出線 4 0 3。 經濟部智慧財產^資工消費合作社印¾ 較低位元對應選擇器電路4 0 1具有4個分級的電壓 線 4 0 5，和 4 個開關 S W〔 1〕、S W〔 2〕、S W〔 3〕和 S W〔 4〕。 4個分級的電壓線4 0 5的電壓分別表示爲： 「滅-匕)/4、L+2(^W:)/4、一FJ/4和 V β。 此外配線被連接，從而各個分級的電壓線4 0 5的電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -31 - 531971 A7 __B7 五、發明説明（2$ 壓.分別藉由4個開關SW〔1〕、SW〔2〕、SW〔3 〕和S W〔 4〕被輸給較低位元輸出線4 Ο 3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在各個較局位兀對應電容器的兩個電極中，一個電極 依次藉由從對應較高的η - 2位元的最低位元的電容器起 的 η — 2 個開關 SW〔5〕、SW〔6〕、".、SW〔n + 1〕、S W〔 η + 2〕分別被連接到電源A或電源B。 此外，它們的另一個電極都被與輸出線4 0 2相連接。 較高位元對應電容器的其中一個電極連接到電源A或 連接到電源B，此乃由分別輸入到η - 2個開關S W〔 5 〕、S W〔 6〕、…、S W〔 η + 1〕、S W〔 η + 2〕 中的包含在較高η - 2位元的各位元中的資訊決定。 另外，輸出線4 0 2藉由一個重置開關S W r被連接到 一個重置電源。注意，重置電源的電壓V r和電源Α的電壓 v A可以相同，也可以不同。此外，重置電源的電壓V R和 電源B的電壓V b可以相同，也可以不同。重置開關S W R 按照重置訊號（R e s )控制轉換。 經濟部智慧时4¾員工消費合作钍印紫 注意，輸出線4 0 2具有線電容（C w )，參考符號 V c表示一個地電壓。然而，並非總是需要在地和輸出線 4 0 2之間形成線電容，它也可以在除地以外的電源和輸 出線之間形成。 藉由分爲重置週期TR和寫入週期Τα，說明圖7所示 的本發明的D A C的操作。各個開關的操作和實施例模式 1中的是相同的，因此省略其說明。藉由讓數位訊號控制 各個開關的操作，輸入到輸出線的類比訊號的電壓和數位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 531971 A7 B7 五、發明説明（3() 訊.號位元具有線性關係。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依照上述結構，可形成一個對應於具有高位元數的數 位訊號的D A C，不損失線性，同時保持電容分配的在高 速操作的同時，抑制表面積的相對數量的優點。 〔實施例3〕 在實施例3中說明本發明的之D A C中使用的一個開 關的例子。 如圖8所示，依照實施例3的一個開關具有一個η通 道T F Τ和一個ρ通道T F Τ。一個數位訊號和一個具有 極性是數位訊號的相反的訊號（逆數位訊號）分別被輸入 到I Ν和I N b 。 分別輸入到I N和I N b的數位訊號和逆數位訊號輸 給輸入端的電壓受到取樣，然後傳送至輸出端。 注意，本發明的D A C中使用的開關不局限於圖8所 示的結構。 經濟部智慧时4¾員工消費合作社印製 另外，藉由將實施例3和實施例1或實施例2自由地 組合，有可能實現實施例3的構造。 〔實施例4〕 在實施例4中說明本發明的D A C中使用之T F T的 製造過程的例子。注意，儘管在圖9 A〜9 E中僅僅顯示 了製造P通道TFT和η通道TFT的過程，基於圖9A 〜9 E的過程，可以製造本發明使用的全部電晶體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -33- 531971 A7 B7 五、發明説明（31) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .除了玻璃基底例如硼矽酸鋇玻璃或硼矽酸鋁玻璃，典 型地，Corning公司。#7059或#1737外，具有沒 有光學各向異性的塑膠基底，例如聚對苯二酸乙烯酯（ P E T )，聚萘乙烯酯（P E N )，或聚磺酸乙烯酯（ PES)可用於圖9A中的基底1〇〇1內。另外，也可 使用石英基底。當使用玻璃基底時，如果預先在低於玻璃 變形點的1 0〜2 0 °C溫度進行熱處理，那麽，在接下來 的處理中，可阻止玻璃基底的形狀變化。 具有1 0〜2 0〇nm厚度的底膜1 〇 〇 2在基底 1 0 0 1表面上被從絕緣薄膜，例如氧化矽薄膜、氮化矽 薄膜或一氧氮矽薄膜形成，T F T將在底膜上製造，以阻 止雜質元素擴散。底膜可以由一層絕緣膜形成，也可以由 .許多層形成。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 島狀半導體層1 〇 〇 3和1 0 0 4由一個結晶半導體 薄膜形成，其中具有非晶體結構的半導體薄膜藉由鐳射退 火、熱退火或快速熱退火（R T A )方法結晶。另外，利 用例如濺射、電漿C V D，或熱C V D形成的結晶半導體 薄膜也可以使用。較佳地，結晶半導體層1 〇 〇 3和 1 0 0 4也可以按照日本專利申請Laid-open No. H e i 7 - 1 3 0 6 5 2公開的技術，利用使用催化元 素的結晶法形成。在追個結晶過程中，較佳地，首先去除 包含在非晶體半導體層中的氫。如果在藉由在4 0 0〜 5 0 0 °C進行約1小時的熱處理使包含的氫的量等於或小 於5 %之後結晶被進行，那麽，可防止薄膜表面的粗糙。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ -34- 531971 A7 B7___ 五、發明説明（3$ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 無.論使用那一種方法，如此形成的結晶半導體薄膜被選擇 性地蝕刻，在預定的位置內形成島狀半導體層1 0 0 3和 1 0 0 4° 替代的，亦可使用一個S〇I (絕緣體上外延矽）基 底，在其內一個單晶矽層形成在基底1 〇 〇 1上。按照 S〇I的結構和製造方法，可使用許多已知的類型，典型 地例如SIMOX (以植入的氧氣分離）、ELTRAN (外延層傳 遞，佳能公司的一個商標）、或者Smart-Cut(S〇ITEC公司 的一個商標）基底。當然也可以使用其他S〇I基底。 厚度爲4 0〜1 5 0 n m的閘極絕緣薄膜以如電漿 C V D、濺射或減壓C V D方法從一個包含矽的絕緣薄膜 形成。例如，它可以從氧化矽薄膜、氮化矽薄膜或氮氧化 矽膜形成。其當成具有第一形狀的閘極絕緣膜1 〇 〇 5。 經濟部智慧时產¾員工消費合作社印製 然後一個導電層1 〇 〇 6形成在第一形狀閘極絕緣膜 1 0 0 5上，以便形成閘極。最好由耐熱導電材料形成導 電層1 0 0 6。它可以從單個層形成，需要時，也可以從 許多層例如兩層或三層製造從而具有分層結構。例如，導 體層1 0 0 6可以由從鎢（W )、鉅（T a )、鈦（Τ 1 )、和鉬（Μ 〇 )形成的組中選擇的一種兀素形成，或者 由上述元素組成的合金形成，或者由上述元素的組合合金 薄膜形成。另外，導電層可以使用上述元素的氮化物，例 如氮化鎢（W Ν )、氮化鉅（T a Ν )、氮化鈦（Τ 1 N )、或氮化鉬（Μ ο N )，或者矽化物，例如矽化鎢、矽 化鉅、矽化鈦、或矽化鉬被形成爲多層結構。然後形成第 本紙張尺度適用中關家標準（CNS ) Α4· ( 210X297公釐) ' 一 -35- 531971 A7 B7 五、發明説明（3$ 一形狀掩模1 0 〇 7。第一形狀掩模1 〇 〇 7是利用使用 抗蝕材料的光微顯影技術形成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接下來進行導電層1 0 0 6的蝕刻，如圖9 B所示。 使用乾蝕刻方法進行蝕刻處理，較佳地使用1 c p鈾刻設 備。一種C F 4和C I 2的混合氣體使用當成鈾刻氣，一個 偏置電壓被施加在基底上。最低限度，具有第一錐形的導 電層1 0 0 8和1 0 0 9形成在導狀半導體層1 〇 〇 3和 1 0 0 4上。錐形的形狀可以依照蝕刻氣混合比、鈾刻壓 力、和施加到基底的偏置電壓而改變。施加到基底的電壓 最適合控制錐形的形狀。 經濟部皙慧时產苟：®工消費合itfi印製 乾蝕刻用氟（F )和氯（C 1 )元素，或者包含氟或 氯的分子的中性粒子或酸性粒子進行。一般地，如果被中 性種子控制，蝕刻以各向同性的方式進行，錐形形狀難以 形成。藉由對基底施加一個正或者負偏置電壓，蝕刻以各 向異性的方式進行。藉由對基底施加偏置電壓，藉由同時 貪虫刻保護層，進行用於形成一個錐形形狀的鈾刻，薄膜和 保護層之間的鈾刻速度的差（也稱爲選擇比率，表示爲被 處理産品的鈾刻速度/保護層的鈾刻速度）在特定的固定 範圍內設置爲一個値。藉由首先製造一個適當的保護層形 狀，然後進行一個從保護層的邊緣部分起逐漸地鈾刻，可 形成一個錐形形狀在下面的薄膜內。第一形狀掩模 1 0 0 7的形狀也改變，以形成第二形狀掩模1 0 1 0。 此外，當進行蝕刻時，在導電層1 〇 〇 6下面的閘極絕緣 膜1 0 0 5的表面暴露，閘極絕緣膜被蝕刻到距離表面的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -36- 531971 A7 B7 五、發明説明（34 一定程度，形成第二形狀掩模1 0 1 1。 然後保護層1 0 1 〇當成掩模，執行第一摻雜處理， 一雑質元素被加入以授予島狀半導體層1 〇 〇 3和 1 0 0 4 n型傳導性。在摻雜處理中使用離子摻雜方法 或離子植入方法，其中雜質元素被離子化，被電場加速， 然後被注入到半導體層中。授予η型傳導性的雜質元素藉 由閘極絕緣膜植入到下面的半導體層1 〇 〇 3和1 0 0 4 。一部分授予η型傳導性的雜質元素藉由第一形狀閘電極 1 0 0 8和1 0 0 9加入到下面的半導體層和其附近。 第一雜質區1012和1〇13包含單一導電型的雜 質兀素，含量爲1X10』〜1X1021原子/ c m 3。另外，依照第 二形狀閘極絕緣薄膜1 0 1 1厚度增加的量，在第二個雜 質區1014和1015中加入半導體層的雜質元素的含 量比第一雜質區1 0 1 2和1 0 1 3中的低。在第二個雜 質兀素區1 0 1 4和1 〇 1 5內不總是能夠獲得均勻的濃 度分佈，但是雜質元素被加入，使得其濃度在lxl0i7〜ιχ102。 原子/ c m 3範圍內。 第一雜質區1 〇 1 4和1 0 1 5形成在閘極絕緣膜 1 0 1 1和導電層1 0 0 8和1 0 0 9的錐形部分之下。 隨著到第一雜質區1012和1013的距離增加，第二 雜質區1 0 1 4和1 0 1 5內的雜質元素的濃度分佈減小 。減小比率根據離子摻雜期間加速電壓和劑量條件、錐形 區角和第一形狀閘電極1 〇 〇 8和1 0 〇 9的厚度變化。 而後，執行第二蝕刻處理，如圖9 C所示。在第二鈾 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） II ——I----#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -37- 531971 A7 B7__ 五、發明説明（3$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .刻.處理中，第一形狀閘電極1 〇 〇 8和1 0 〇 9受到蝕刻 ，以便使通道縱長方向的寬度較短。蝕刻方法和第一鈾刻 處理的方法相同，使用I C P蝕刻設備。C F 4和C I 2的 混合氣體被用作蝕刻氣，一偏置電壓被施加在基底上，形 成第二形狀閘極1 〇 1 6和1 〇 1 7。在第二蝕刻處理中 ，一部分閘極絕緣膜1 〇 1 1被從它的表面蝕刻，形成第 二形狀閘極絕緣膜1 〇 1 8。具有第二錐形形狀的錐形區 也形成在導電層1〇16和1017的邊緣部分內。 然後進行第二摻雜處理，1021被用作當成一掩模 ，授予η型導電性的雜質元素被加入到島狀半導體層 1〇0 3和1 0 0 4內。在這種情況下，一部分雜質元素 可以藉由第二形狀閘極1 〇 1 6和1 0 1 7的邊緣部分和 它們的附近加入下面的半導體層內。 經濟部智慧时/1¾員工消費合作社印製 進行第二摻雜處理，以包含單一導電型雜質元素，其 濃度爲1χ1〇16〜5xl〇18原子/ cm3。在這個處理中，單一導 電型雜質元素加入到第一個雜質區1 0 1 2和1 0 1 3， 也被加入到第一個摻雜處理形成的第二個雜質區1014 和1 0 1 5內，但是加入到其中的量小，因此它的影響可 以被忽略。新形成的第三雜質區1 0 1 9和1 0 2 0包含 單一導電型雜質元素的濃度爲lxl〇16〜5χ1018原子/ c m 3。 在第三雜質區1 0 1 9和1 0 2 0內，加入到半導體層內 的雜質元素的濃度根據第二錐形形狀閘極電極1 0 1 6和 1 0 1 7厚度的增加而減小。儘管在第三雜質區1 0 1 9 和1 0 2 0內不能必定獲得均勻的濃度分佈，雜質元素仍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " -38- 531971 A7 B7 五、發明説明（3弓 包.含在上述的濃度範圍內。 第三雜質區1 0 1 9和1 0 2 0形成在第二形狀閘極 絕緣膜1 0 1 8下面，和第二形狀閘極電極1 0 1 6和 1 0 1 7的錐形部分的下面。隨著到第一雜質區1 0 1 2 和1 0 1 3的距離增加，它們的濃度減小。第二形狀閘極 電極1016和1017被用作_極電極。閘極電極的邊 緣部分爲錐形形狀，藉由錐形部分摻雜雜質元素，雜質區 能夠因此形成在位於錐形部分下面的半導體層中，其中雜 質元素的濃度逐漸改變。本發明積極地利用這個雜質區。 形成這種類型的雜質區，解除一個在汲區附近形成的高強 度電場，並阻止熱載流子的産生。因此可阻止T F T的退 化。 然後島狀半導體層1 0 0 3以保護掩模1 0 2 2覆蓋 ，如圖9 D所示，授予p型導電性的雜質元素加入到島狀 半導體層1 0 0 4。在這種情況下，第二形狀閘極電極 1〇1 7也充當一掩模，授予p型導電性的雜質元素被加 入，以自動對準的方式形成一個雜質區。這裏形成的雜質 區1 0 2 3是以使用採用乙硼烷（B 2 Η 6 )的離子摻雜方 法形成的。雜質區1 〇 2 3的授予ρ型導電性的雜質元素 的濃度設定爲2 X 1〇2°〜2 X1021原子/ c m 3。 然而，雜質區1 〇 2 3可以詳細地分成包含給予η型 導電性的雜質元素的三個區。一個以1x10%〜ΐχίο21原子/ c m 3的濃度包含給予^型導電性的元素的第4雜質區 1023a，一個以ΐχΐ〇ΐ7〜ιχ1〇2。原子/ c m 3的濃度包含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2ΐ〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 • 39- 531971 A7 B7 五、發明説明（3力 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 給予η型導電性的元素的第5雜質區1 0 2 3 b，和一個 以ΙχΙΟ16〜5χ1018原子/ c m 3的濃度包含給予η型導電性的 元素的第6雜質區1023c。然而，在雜質區 1 0 2 3 b和1 〇 2 3 c中，p型導電性雜質元素的濃度 等於或大於ΐχΐ〇19原子/cm3，在第4雜質區1023a中 ，給予P型導電性的雜質元素的濃度爲給予η型導電性的 雜質元素的濃度的1 · 5 - 3倍。結果，使用第4雜質區 1 0 2 3 a作爲ρ通道TFT的一個源區或汲區不産生任 何問題。另外，一部分第6雜質區1 〇 2 3 c被形成使得 它與第二形狀閘電極1 0 1 7重疊。 經濟部智慧財產笱8工消費合作社印製 因此，第一雜質區1024，它成爲一個源區或者一 個汲區，一個第2雜質區1 〇 2 5，它成爲一個不與閘電 極重疊的LDD區，一個第3雜質區1026，它成爲一 個部分與閘電極重疊的L D D區，和一個通道形成區 1027在島狀半導體層1003內形成。另外，一個第 一雜質區1 0 2 8，它成爲一個源區或者一個汲區，一個 第2雜質區1 0 2 9，它成爲一個不與閘電極重疊的 LDD區，一個第3雜質區1 0 3 0，它成爲一個部分與 閘電極重疊的L D D區，和一個通道形成區1 〇 3 1在島 狀半導體層1 0 0 4內形成。 當需要時，可連續形成一中間層絕緣膜1 〇 3 2和一 個用來與一個源區或者汲區接通的接線1 〇 3 4，如圖 9 E所示。 注意本發明的D A C使用的電晶體可以是使用單晶矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ' _ -40- 531971 A7 _ B7 五、發明説明（3$ 形成的電晶體，也可以是使用多晶矽或者非晶砂的薄膜電 晶體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由將它與實施例1〜3的任何一個結合，可實現實 施例4。 〔實施例5〕 具有本發明的D A C的一個半導體裝置能夠被用在許 多電子設備中。 使用本發明的D A C的電子設備的例子包括：視頻相 機、數位相機、魚眼型顯示器（頭戴式顯示器）、導航系 統、播音設備（例如汽車音響系統和音頻成分系統）、筆 記型個人電腦、遊戲機、手提資訊終端（例如移動式電腦 、行動電話、攜帶式遊戲機和電子書）、和裝有記錄媒體 的影像再生設備（特別地，裝有當播放一個記錄媒體如數 位視頻碟（D V D )時用來顯示影像的顯示器的設備）。 這些電子設備的具體例子如圖1 Ο A〜1 Ο Η所示。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印¾ 圖1 Ο Α是一個顯示裝置，包括一框2 0 0 1，一支 持台2002、一顯示部分2003、一揚聲器部分 2〇0 4和一視頻輸入部分2 0 0 5等部分。本發明的 D A C可以使用於顯示部分2 0 0 3和其他控制電路中。 注意顯示裝置包括全部資訊顯示設備，例如用於個人電腦 、電視廣播發射機-接收機和廣告顯示的顯示設備。 圖1 0 B是一個數位靜止相機，它包括一個主體 2 1 0 1、一個顯示部分2 1 0 2、一個影像接收部分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -41 - 531971 A7 ___B7 _ 五、發明説明（3$ 2. 1 0 3、操作鍵2 1 0 4、外部連接埠2 1 0 5和一快 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 門2 1 0 6等部分。本發明的D A C可使用於顯示部分 2 1 0 2和其他控制電路中。 圖1 0 C是一個筆記型個人電腦，它包括一個主體 2. 2 0 1、一個框2 2 0 2、一個顯示部分2 2〇3、一 個鍵盤2 2 0 4、外部連接埠2 2 0 5和一個指標滑鼠 2 2 0 6等部分。本發明的D A C能使用於顯示部分 2 2 0 3和其他控制電路中。 圖1 0 D是一個移動電腦。它包括一個主體2 3 0 1 、一個顯示部分2 3 0 2、開關2 3 0 3、操作鍵 2 3 0 4和一個紅外線埠2 3 0 5等部分。本發明的 D A C能使用於顯示部分2 3 0 2和其他控制電路中。 圖1 Ο E是一個裝有記錄媒體的攜帶式影像再生裝置 (特別地，一個D V D播放設備），它包括一個主體 2401、一個框24 0 2, —個顯示部分A 2 4 0 3 、一個顯示部分B 2 4 0 4、一個記錄媒體（例如一個 D V D )讀入埠2 4 0 5、操作鍵2 4 0 6和一個揚聲器 經濟部智慧財產局g(工消費合作钍印製 部分2 4 0 7等部分。顯示部分A 2 4 0 3主要顯示影

像資訊，顯示部分B 2 4 0 4主要顯示字元資訊，本發 明的D A C可使用在顯示部分A 2 4 0 3和顯示部分B 2 4 0 4中，也可以被用在其他控制電路中。注意，家庭 遊戲機和類似的産品包括在裝有記錄媒體的影像再現設備 的種類中。 圖1 0 F是一魚眼型顯示器（頭戴式顯示器），它包 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42- 531971 A7 B7 五、發明説明（岣 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 括一個主體2 5 0 1、一個顯示部分2 5 0 2和臂 2 5 0 3等部分。本發明的D A C能使用於顯示部分 2 5 0 2和其他控制電路中。 圖1 0 G是一視頻相機，它包括一個主體2 6 0 1、 一個顯不部分2 6 0 2、一個框2 6 0 3、外部連接堤 2 6 0 4、一個遙控訊號接收部分2 6 0 5、一個影像接 收部分2 6 0 6、一個電池2 6 0 7、一個音頻輸入部分 2 6 0 8 '操作鍵2 6 0 9和一個接目鏡部分2 6 1 0等 部件。本發明的D A C能使用於顯示部分2 6 0 2和其他 控制電路中。 圖1 0H是一行動電話，它包括一個主體2 7 0 1、 一個框2 7 0 2、一個顯示部分2 7 0 3、一個聲音輸入 部分2 7 0 4、一個聲音輸出部分2 7 0 5、操作鍵 2 7 0 7、一個外部連接部分2 7 0 7和一個天線 2 7 0 8。本發明的D A C能使用於顯示部分2 7 0 3和 其他控制電路中。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 此外，前面提到的電子設備經常顯示藉由電子通信線 例如網際網路和C A T V (有線電視）接收的資訊，特別 是顯示運動影像的機會增加了。本發明的D A C能夠高速 操作，能夠將大位元數的數位訊號變換爲類比訊號，並能 確保輸出類比訊號的線性。因此本發明的D A C是相當有 價値的。 因此本發明的D A C的應用範圍非常廣泛，本發明的 D A C能夠被用在所有領域的電子裝置中。另外，實施例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' " -43- 531971 A7 B7 五、發明説明（41) 5 .的電子設備可以使用具有實施例1〜4所示結構的任意 一種的D A C。 依照上述結構，可形成一個對應於具有高位元數的數 位訊號的D A C，不損失線性，同時保持電容分配的在高 速操作的同時，抑制表面積的相對數量的優點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產苟@(工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -44-

Claims (1)

1. 531971 A8 B8 C8 D8 _ 々、申請專利範圍 1 . 一種用於將η位元數位訊號變換爲類比訊號的數 位/類比（D / A )轉換器電路， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中η是一個自然數， 其中D/A轉換器電路具有η-m+1個電容器， 其中m是一個小於η的自然數， 其中η - m+ 1個電容器的其中一個電容器的充電受 數位訊號的η位元中較低的m位元控制， 其中η - m + 1個電容器中剩下的η - m個電容器的 充電受數位訊號的n位元中較高的n 一 m位元控制。 2 · —種用於將η位元數位訊號變換爲類比訊號的D / A轉換器電路， 其中η是一個自然數， 其中D/A轉換器電路具有η - ηι+ 1個電容器， 其中m是一個小於η的自然數， 其中η -111+ 1個電容器的其中一個具有電容値0的 電容器的充電受數位訊號的η位元中較低的m位元控制； 其中C爲常數， 經濟部智慧財產苟員工消費合作钍印製 η . - m + 1個電容器中剩下的n 一 m個電容器的充電 受數位訊號的η位元中較高的η - m位元控制’ 其中剩下的η - m個電容器具有的電容値分別用X、 2 C > 2 2 C ..... 2n_m 一 丄匸表示。 3 · —種用於將η位元數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路， 其中η是一個自然數， 本紙張尺度遑用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -45 -· 531971 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 其中D / A轉換器電路具有n — m + 個電容器和2 rn 個電阻器， 其中m是一個小於η的自然數， 其中由數位訊號中η位元中的較低的ffl位決定的電荷 ，藉由2 ni個電阻器被提供給n - m + 1個電容器中的一個 電容器， 其中由數位訊號中η位元中的較高的^ - m位決定的 電荷，被供給η - m + 1個電容器中剩下的η - m個電容 器。 4 · 一種用於將η位元數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路， 其中η是一個自然數， 其中D/A轉換器電路具有η-m+1個電容器和2m 個電阻器， 其中m是一個小於η的自然數， 其中由數位訊號中η位元中的較低的m位決定的電荷 ，藉由2 ITi個電阻器被提供給η - m + 1個電容器中的一個 電容器， 其中全部2 m個電阻器的電阻値是相同的， 其中由數位訊號中η位元中的較·高的η〜m位決定電 荷，被供給η — m + 1個電容器中剩下的η〜m個電容器 C 5 ·如申請專利範圍第3項之D / A轉換器電路， 其中2 m個電阻器串聯連接。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ---------— — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -46- 531971 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 .如申請專利範圍第5項之D / a轉換器電路， 其中2 m個電阻器中的兩個電阻器的一端沒有與其他電 阻器連接， 其中2 m個電阻器中的兩個電阻器的一端分別被連接到 電源的一個低電壓端和電源的一個高電壓端。 7 · —種用於將η位元數位訊號變換爲類比訊號的D / Α轉換器電路， 其中η是一個自然數， 其中D / Α轉換器電路具有η - m + 1個電容器和2 m 個等級電壓線， 其中m是一個小於η的自然數， 其中2 m個分級電壓線中的其中一個被數位訊號η位元 中較低的m位元選擇， 其中藉由選擇的分級電壓線的電歷電荷被供給Π 一 m + 1個電容器中的一個具有電容値0的電容器’ 其中C爲常數， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合汴社印製 1個電容器中剩下的n 個電谷益的 充電受數位訊號的η位元中較高的Ω 一 m k元控制’ 其中剩下的Π - m個電容器具有的電容値分別用C、 2 c、2 2 C ..... 2 n — m _ 1 C 表禾。 . 8 ·如申請專利範圍第1項之D/A轉換器電路’ 其中在重置週期內供給n—個電容器的電荷量 總是保持爲一個特定的値 其中 -ΠΊ

   库請專利範圍第1項 種半導體裝置， 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 531971 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之.D / A轉換器電路。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之半導體裝置 其中該半導體裝置乃選自從以一顯示裝置；一數位靜 止相機；一筆記型個人電腦；一移動電腦；〜個d V D播 放器，一頭戴式顯不器；一視頻相機；和〜行動電括所組 成之群之一。 1 1 :如申請專利範圍第2項之D / A轉換器電路， 其中在重置週期內供給η - m + 1個電容器的電荷量 總是保持爲一個特定的値 1 2 · —種半導體裝置，•如申請專利範圍第2 項之D / A轉換器電路。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之半導體裝置， 其中该半導體裝置乃選自從以一顯示裝置；一數位靜 止相機；一筆記型個人電腦·，一移動電腦；一個D兄D播 放器；一頭戴式顯示器；一視頻相機；和一行動電話所組 成之群之一。 1 4 ·如申請專利範圍第3項之D / A轉換器電路， 其中在重置週期內供給η - m+ 1個電容器的電荷量 總是保持爲一個特定的値 15 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之半導體裝置， 其中該半導體裝置乃選自從以一顯示裝置；_數位靜 止相機；一筆記型個人電腦；一移動電腦；一個D V D播 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4说格（21 OX297公釐） ----------— I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂 種半導體裝置^^丨·率申請專利範圍第 項之D/A轉換器電路。 -48- 531971 A8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 放器；一頭戴式顯示器；一視頻相機；和一行動電話所組 成之群之一。 1 7 .如申i靑專利範圍第4項之D / A轉換器電路， 其中2m個電阻器串聯連接。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之D / A轉換器電路 其中2 m個電阻器中的兩個電阻器的一端沒有與其他電 阻器連接， 其中2 m個電阻器中的兩個電阻器的一端分別被連接到 電源的一個低電壓端和電源的一個高電壓端。 1 9 .如申請專利範圍第4項之D / A轉換器電路， — — — — ———Ρ! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中在重置週期內供給η -總是保持爲一個特定的値。 20.—種半導體裝置， 1個電容器的電荷量 沖請專利範圍第4 訂 經濟部智慧財產局員工消賫合作社印製 項之D / A轉換器電路。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之半導體裝置， 其中該半導體裝置乃選自從以一顯示裝置；一數位靜 止相機；一筆記型個人電腦；一移動電腦；一個D V D播 放器；一頭戴式顯示器；一視頻相機；和一行動電話所組 成之群之一。 . 2 2 .如申請專利範圍第7項之D / A轉換器電路， 其中在重置週期內供給η 總是保持爲一個特定的値。 23.—種半導體裝置， -m+1個電容器的電荷量

   申請專利範圍第7 f 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -49- 531971 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 項之D / A轉換器電路。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之半導體裝置， 其中該半導體裝置乃選自從以一顯示裝置；一數位靜 止相機；一筆記型個人電腦；一移動電腦；一個D V D播 放器；一頭戴式顯示器；一視頻相機；和一行動電話所組 成之群之一。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -50-