WO1993017364A1 - Matrix display having an electro-optical material - Google Patents

Matrix display having an electro-optical material Download PDF

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WO1993017364A1
WO1993017364A1 PCT/FR1993/000168 FR9300168W WO9317364A1 WO 1993017364 A1 WO1993017364 A1 WO 1993017364A1 FR 9300168 W FR9300168 W FR 9300168W WO 9317364 A1 WO9317364 A1 WO 9317364A1
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WO
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amorphous
layer
substrate
doped
Prior art date
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PCT/FR1993/000168
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French (fr)
Inventor
Jean-Claude Lehureau
José MAGARINO
Original Assignee
Thomson-Lcd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Definitions

  • the present invention relates to a matrix display with electro-optical material and a method of manufacturing such a display.
  • the display claimed in French patent application No. 91 03625 essentially comprises a matrix network of elementary image areas or image points, each area being made up of an electro-optical material placed between two electrodes.
  • One of these electrodes is constituted by a transparent doped semiconductor zone completely surrounded by a lightly or not doped semiconductor zone constituting the channel of a control transistor whose electrode forms the source or the drain.
  • This display also comprises means for addressing the electrodes which make it possible to selectively apply, in each zone, an electric field adapted to the desired image.
  • FIGS. 1, 2 and 3 which relate to an embodiment of a display according to French patent application No. 91,03625, this display includes columns of electrodes 2 made of transparent semiconductor material produced on a first substrate 1.
  • the first substrate is most often made up of a glass slab.
  • the display also comprises a second substrate 3, preferably made of glass, which comprises lines of electrodes 4 and control transistors which will be described in more detail below.
  • the electro-optical material is inserted between the two substrates 1 and 3 positioned as shown in the figure. 3.
  • the line electrodes 4 rérllsés on the substrate 3 in correspondence with the column electrodes 2 produced on the substrate 1 form image points or pixels 5 controlled by control transistors.
  • the gate and the source electrode or drain of a control transistor f is shown, for example, in Figure 2.
  • the gate is represented by a metal ladder, the internal spaces defined by the uprights and the bars materializing the line electrodes 4.
  • a transparent semiconductor material 6 may consist of amorphous silicon or polycrystalline silicon.
  • an insulating layer 7 has been deposited, consisting, for example, of silicon oxide or silicon nitride.
  • a metal layer 8 is deposited.
  • This metal layer 8 is preferably a layer of refractory metal such as molybdenum or tantalum. Then, using a known photolitho-etching technique, the grid structure is produced in scale as shown in FIG. 2. Then, using this grid structure as a mask, doping of the uncovered transparent semiconductor material is carried out. Therefore, the electrodes 4 defined by the interior of the scale bars have a conductivity higher than the conductivity sO of the semiconductor zones 9 which are opposite the insulating ladder. In addition, the space 6 between scales also having a conductivity s, the layer of semiconductor material can be brought to a determined potential V. When the grid is energized, the transistors become passers-by and the electrodes 4 are thus brought to potential V. The information transmitted by the electrode columns 2 is
  • This grid structure is interesting. However, it presents certain problems, in particular when the transparent semiconductor material consists of polycrystalline silicon. In this case, a very high channel capacity is observed due to a large surface channel. This generates currents in the blocked state that are too high for a good
  • the object of the present invention is to propose a new structure which in particular solves this type of problem.
  • the subject of the present invention is a matrix display of electro-optical material constituted by a matrix of image points formed of an electro-optical material placed between two electrodes, the image displayed at the level of an image point being a function of the electric field applied between the two
  • the display also includes means for addressing the electrodes to selectively apply the desired electric field at each image point.
  • This display is characterized in that one of the two electrodes is constituted by a doped semiconductor zone
  • amorphous zone which comprises at least one semiconductor part little or not doped constituting the channel of a control transistor whose electrode forms the source or the drain.
  • amorphous is made of non-hydrogenated amorphous silicon ot the semiconductor part little or not doped is obtained by crystallizing the amorphous silicon, the crystallization of the amorphous silicon being preferably carried out using a laser.
  • a laser it is possible to align channels with a width of around 10 microns with just a laser pass.
  • the laser pass it is not necessary to align the channel with the grid structure. For the display to function properly, it is sufficient to draw at least one channel between the image points or pixels.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a matrix display in which a first network of electrodes for applying an electric field is produced on a first substrate, a second network of electrodes for applying an electric field associated with it. to individual access transistors for controlling each image point on a second substrate and the placement of an electro-optical material between the first and second substrates, characterized in that the second network of electrodes associated with the transistors d access is obtained by following the steps below:
  • the irradiation of certain parts of the amorphous layer so as to obtain the crystallization of the slightly or not doped semiconductor parts constituting the channel of the control transistors can be carried out before depositing the layer of insulating material and the layer of metallic material on the layer of amorphous material.
  • the method further comprises a post-hydrogenation of the crystallized zones which makes it possible to improve the characteristics of the transistors by giving the crystallized zones the properties of a semiconductor with high mobility and low current. blocking.
  • the doping of the areas not covered by the gate structures is carried out using a PH phosphene plasma or by depositing an organic compound containing phosphorus, for example using '' an aerosol.
  • the irradiation of the doped areas is carried out by an excimer laser and the channel of the transistors is carried out using an Argon laser by focusing on the amorphous layer.
  • FIGS. 4A, 4B and 4C schematically represent three stages of the process for manufacturing semiconductor electrodes associated with transistors according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 represents a schematic perspective view of the substrate receiving the semiconductor electrodes associated with transistors according to an embodiment of a display according to the present invention
  • FIG. 6 schematically illustrates another embodiment of the transistor channel in a display according to the present invention.
  • a method for producing a display device in accordance with the present invention more particularly the production of semiconductor electrodes and transistors . associated command.
  • the described method uses as gates the transistors to define the semiconductor electrodes allowing a self-alignment of the source and the drain of a transistor.
  • the control grids serve as a mask for doping the parts of semiconductor layers which are not opposite the grids.
  • a first protective layer 11 or adaptation layer constituted, for example, by a thin layer of silicon oxide, is first deposited on a substrate 10 constituted by a glass plate.
  • a layer of an amorphous material such as non-hydrogenated amorphous silicon is successively deposited, then an insulating layer 13 and then a metal layer 14. More precisely, on layer 11, using an LPCVD deposit (for Lo Pressure Chemical Vapor Deposition in English), a semiconductor layer consisting of silicon obtained by cracking silane at low pressure in the absence of hydrogen. This layer is deposited over a thickness of between 5 and 50 nanometers. On this layer is deposited using the same enclosure, an insulating layer 13 such as silicon nitride or silicon oxide, for example, from the material known as "Tomcat"
  • a layer of metal 14 is deposited, preferably made up of a layer of refractory metal such as molybdenum or tantalum.
  • a resin is deposited on the assembly, then using a pholitholithography technique or a printing technique, the resin is etched so as to produce the grid structures in scale.
  • the metal and the insulator are attacked selectively, for example in a SiF./SlH plasma, or in the aqueous phase in a hydrofluoric acid solution so as to obtain the structure shown in FIG. 4B.
  • the exposed zones 15 and 16 are doped.
  • This doping is carried out by putting the structure in a plasma of phosphine PH,. This makes it possible to deposit, under an acceleration of a few hundred to a few thousand volts, the dopant on the zones 15, 16. It is also possible to carry out the doping by depositing by aerosol an organic compound containing phosphorus. Then, an exposure using an excimer laser makes it possible to heat the zones 15 and 16 of the layer of amorphous silicon a -Si.
  • L r using the methods described above provides a second substrate 10 in which were carried out of the line electrodes 15 and G grUle of structures, as shown in Figure 5.
  • the grid structure formed by the layer 13 of grating insulator and the metallic layer 1B there is an amorphous silicon layer 17, and that in this amorphous silicon layer, zones have been produced 18 in polycrystalline silicon by an Argon laser pass.
  • the gate structure G as a mask, doping and crystallization of the zones 15 and 16 not covered by the gate structures G are carried out, so as to obtain, in these parts, N-doped semiconductor polycristaUln silicon for example.
  • FIG. 6 there is shown another embodiment of the transistor channel.
  • the laser passes are not aligned with the amounts of the grids as in FIG. 5.
  • the adjustment between photogravure and laser pass is not necessary. It is only necessary to carry out the laser passes of such that there is at least one channel between the pixels.
  • the line and line spacing channels allow the average pixel potential to be reduced to zero.
  • the laser passes can all have direct ions relative to the grid pattern. They can even be perpendicular. In the latter case, the current flows through the line space 16.de doped semiconductor.

Abstract

A matrix display having an electro-optical material and consisting of a pixel matrix made of an electro-optical material placed between two electrodes, wherein the picture displayed at one pixel is dependent on the electrical field applied between the two electrodes located at said pixel, and the display further comprises an electrode addressing assembly for selectively applying the desired electrical field to each pixel. One (15) of said electrodes consists of a transparent doped semiconductor region surrounded by an amorphous region (17) comprising at least one lightly- or non-doped semiconductor portion (18) forming the channel of a control transistor of which the source or drain is provided by the electrode. The display may be used as a liquid crystal display.

Description

AFFICHEUR MATRICIEL A MATERIAU ELECTRO-OPTIQUE MATRIX DISPLAY WITH ELECTRO-OPTICAL MATERIAL
La présente invention concerne un afficheur matriciel à matériau électro-optique ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel afficheur .The present invention relates to a matrix display with electro-optical material and a method of manufacturing such a display.
Dans la demande de brevet français n° 91 03625 déposée au nom de THOMSON CSF, on a proposé une nouvelle structure d'afficheur matriciel à matériau électro-optique alliant les avantages du report des colonnes sur la paroi opposée à celles des lignes , de l'emploi de transistors de commande et de leur réalisation en un seul niveau de masquage , alors que les procédés connus de réalisation des transistors de commande utilisés jusqu'à maintenant ont au moins deux niveaux de masquage .In French patent application No. 91 03625 filed in the name of THOMSON CSF, a new structure of matrix display with electro-optical material has been proposed combining the advantages of the transfer of the columns to the wall opposite those of the lines, of the use of control transistors and their production in a single masking level, while the known methods of producing the control transistors used until now have at least two levels of masking.
L'afficheur revendiqué dans la demande de brevet français n° 91 03625 comporte essentiellement un réseau matriciel de zones élémentaires d'image ou points-image , chaque zone étant constituée par un matériau électro-optique placé entre deux électrodes . L'une de ces électrodes est constituée par une zone semiconductrice dopée transparente entourée complètement par une zone semiconductrice peu ou pas dopée constituant le canal d'un transistor de commande dont l'électrode forme la source ou le drain . Cet afficheur comporte de plus des moyens d'adressage des électrodes qui permettent d'appliquer sélectivement, en chaque zone , un champ électrique adapté à l'image désirée . Comme représenté sur les figures 1, 2 et 3 , qui concernent un mode de réalisation d'un afficheur selon la demande de brevet français n° 91 03625 , cet afficheur comporte des colonnes d'électrodes 2 en matériau semiconducteur transparent réalisées sur un premier substrat 1. Le premier substrat est le plus souvent constitué par une dalle de verre .The display claimed in French patent application No. 91 03625 essentially comprises a matrix network of elementary image areas or image points, each area being made up of an electro-optical material placed between two electrodes. One of these electrodes is constituted by a transparent doped semiconductor zone completely surrounded by a lightly or not doped semiconductor zone constituting the channel of a control transistor whose electrode forms the source or the drain. This display also comprises means for addressing the electrodes which make it possible to selectively apply, in each zone, an electric field adapted to the desired image. As shown in FIGS. 1, 2 and 3, which relate to an embodiment of a display according to French patent application No. 91,03625, this display includes columns of electrodes 2 made of transparent semiconductor material produced on a first substrate 1. The first substrate is most often made up of a glass slab.
L'afficheur comporte aussi un second substrat 3 , de préférence en verre , qui comporte des lignes d'électrodes 4 et des transistors de commande qui seront décrits de manière plus détaillée ci- après .The display also comprises a second substrate 3, preferably made of glass, which comprises lines of electrodes 4 and control transistors which will be described in more detail below.
Le matériau électro-optique est inséré intre les deux substrats 1 et 3 positionnés comme représentés sur la figure. 3. Dans ce cas, les électrodes de lignes 4 rérllsées sur le substrat 3 en correspondance avec les électrodes de colonnes 2 réalisées sur le substrat 1 forment des points-image ou pixels 5 commandés par des transistors de commande.The electro-optical material is inserted between the two substrates 1 and 3 positioned as shown in the figure. 3. In this case, the line electrodes 4 rérllsés on the substrate 3 in correspondence with the column electrodes 2 produced on the substrate 1 form image points or pixels 5 controlled by control transistors.
Un mode de réalisation de la grille et de l'électrode de source ou de drain dfun transistor de commande est représenté, par exemple, sur la figure 2. Dans cette figure, la grille est représentée par une échelle métallique, les espaces internes définis par les montants et les barreaux matérialisant les électrodes de lignes 4. Dans ce cas, sur le substrat en verre 3, on a déposé de manière connue - un matériau semiconducteur transparent 6. Ce matériau semiconducteur transparent peut être constitué par un silicium amorphe ou un silicium polycristallin . Sur ce matériau semiconducteur, on a déposé une couche d'isolant 7 constituée, par exemple, d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium. Sur cette couche d'isolant 7, qui sert d'isolant de grille pour le transistor, on dépose une couche métallique 8. Cette couche métallique 8 est, de préférence, une couche de métal réfractaire tel que le molybdène ou le tantale. Ensuite, en utilisant une technique connue de photolitho gravure, on réalise la structure de grille en échelle telle que représentée sur la figure 2. Puis, en utilisant cette structure de grille comme masque, on réalise le dopage du matériau semiconducteur transparent non recouvert. De ce fait, les électrodes 4 définies par l'intérieur des barreaux d'échelles ont une conductlvité s supérieure à la conductivité sO des zones semiconductrlces 9 qui sont en regard de l'échelle isolante . De plus, l'espace 6 entre échelles ayant également une conductivité s, on peut porter la couche de matériau semiconducteur à un potentiel déterminé V. Lorsque la grille est mise sous tension, les transistors deviennent passsants et les électrodes 4 sont ainsi portées , au potentiel V . Les informations transmises par les colonnes d'électrodes 2 sontOne embodiment of the gate and the source electrode or drain of a control transistor f is shown, for example, in Figure 2. In this figure, the gate is represented by a metal ladder, the internal spaces defined by the uprights and the bars materializing the line electrodes 4. In this case, on the glass substrate 3, there has been deposited in a known manner - a transparent semiconductor material 6. This transparent semiconductor material may consist of amorphous silicon or polycrystalline silicon. On this semiconductor material, an insulating layer 7 has been deposited, consisting, for example, of silicon oxide or silicon nitride. On this insulating layer 7, which serves as a gate insulator for the transistor, a metal layer 8 is deposited. This metal layer 8 is preferably a layer of refractory metal such as molybdenum or tantalum. Then, using a known photolitho-etching technique, the grid structure is produced in scale as shown in FIG. 2. Then, using this grid structure as a mask, doping of the uncovered transparent semiconductor material is carried out. Therefore, the electrodes 4 defined by the interior of the scale bars have a conductivity higher than the conductivity sO of the semiconductor zones 9 which are opposite the insulating ladder. In addition, the space 6 between scales also having a conductivity s, the layer of semiconductor material can be brought to a determined potential V. When the grid is energized, the transistors become passers-by and the electrodes 4 are thus brought to potential V. The information transmitted by the electrode columns 2 is
_ alors affichées sur les pixels 5 de la ligne adressée ._ then displayed on pixels 5 of the addressed line.
Cette structure de grille est intéressante . Toutefois , elle présente certains problèmes notamment lorsque le matériau semiconducteur transparent est constitué par du silicium polycristallin . Dans ce cas, on observe une très forte capacité de canal due à un canal de surface importante . Ceci engendre des courants à l'état bloqué trop élevés pour un bonThis grid structure is interesting. However, it presents certain problems, in particular when the transparent semiconductor material consists of polycrystalline silicon. In this case, a very high channel capacity is observed due to a large surface channel. This generates currents in the blocked state that are too high for a good
10 fonctionnement . D'autre part, avec les règles de dessin utilisées et la largeur du canal, on observe très souvent un bruit fixe sur l'écran .10 operation. On the other hand, with the drawing rules used and the width of the channel, we very often observe a fixed noise on the screen.
La présente invention a pour but de proposer une nouvelle structure qui résoud notamment ce type de problème .The object of the present invention is to propose a new structure which in particular solves this type of problem.
15 Ainsi, la présente invention a pour objet un afficheur matriciel en matériau électro- optique constitué par une matrice de points-image formés d'un matériau électro-optique placé entre deux électrodes, l'image affichée au niveau d'un point- image étant fonction du champ électrique appliqué entre les deux15 Thus, the subject of the present invention is a matrix display of electro-optical material constituted by a matrix of image points formed of an electro-optical material placed between two electrodes, the image displayed at the level of an image point being a function of the electric field applied between the two
20 électrodes situées au niveau dudit point. L'afficheur comporte aussi des moyens d'adressage des électrodes pour appliquer sélectivement en chaque point-image le champ électrique désiré . Cet afficheur est caractérisé en ce que l'une des deux électrodes est constituée par une zone semiconductrice dopée20 electrodes located at said point. The display also includes means for addressing the electrodes to selectively apply the desired electric field at each image point. This display is characterized in that one of the two electrodes is constituted by a doped semiconductor zone
-- transparente entourée par une zone amorphe qui comporte au moins une partie semiconductrice peu ou pas dopée constituant le canal d'un transistor de commande dont l'électrode forme la source ou le drain .- transparent surrounded by an amorphous zone which comprises at least one semiconductor part little or not doped constituting the channel of a control transistor whose electrode forms the source or the drain.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la 7,oneAccording to a preferred embodiment, the 7, one
30 amorphe est réalisée en silicium amorphe non hydrogéné ot la partie semiconductrice peu ou pas dopée est obtenue en cristallisant le silicium amorphe, la cristallisation du silicium amorphe étant réalisée, de préférence, à l'aide d'un laser. En utilisant cette technique, il est possible de roaliser des canaux présentant une largeur d'environ 10 microns avec simplement une passe - laser. D'autre part, à cause de l'utilisation de la passe laser pour réaliser le canal, il n'est pas nécessaire d'aligner le canal avec la structure de grille. Pour que l'afficheur puisse fonctionner correctement, il est suffisant de tracer au moins un canal entre les points -image ou pixels .30 amorphous is made of non-hydrogenated amorphous silicon ot the semiconductor part little or not doped is obtained by crystallizing the amorphous silicon, the crystallization of the amorphous silicon being preferably carried out using a laser. Using this technique, it is possible to align channels with a width of around 10 microns with just a laser pass. On the other hand, because of the use of the laser pass to make the channel, it is not necessary to align the channel with the grid structure. For the display to function properly, it is sufficient to draw at least one channel between the image points or pixels.
La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un afficheur matriciel dans lequel on réalise un premier réseau d'électrodes d'application de champ électrique sur un premier substrat, un deuxième réseau d'électrodes d'application de champ électrique associé à des transistors d'accès individuels pour commander chaque point-image sur un second substrat et la mise en place d'un matériau électro-optique entre les premier et second substrats, caractérisé en ce que le deuxième réseau d'électrodes associé aux transistors d'accès est obtenu en suivant les étapes ci-après :The present invention also relates to a method of manufacturing a matrix display in which a first network of electrodes for applying an electric field is produced on a first substrate, a second network of electrodes for applying an electric field associated with it. to individual access transistors for controlling each image point on a second substrate and the placement of an electro-optical material between the first and second substrates, characterized in that the second network of electrodes associated with the transistors d access is obtained by following the steps below:
- dépôt sur le second substrat d^ne couche d'un matériau amorphe ; " dépôt sur la couche de matériau amorphe d'une couche d'un matériau isolant et d'une couche d'un matériau métallique ;- deposition on the second substrate of a layer of an amorphous material; "depositing on the layer of amorphous material a layer of an insulating material and a layer of a metallic material;
- réalisation de manière connue des structures de grille - dopage des zones non couvertes par les structures de grille ;- production in a known manner of the gate structures - doping of the areas not covered by the gate structures;
- irradiation de ces zones, de manière à transformer le matériau amorphe en un matériau polycristallin dopé, et irradiation à travers le substrat de certaines parties des zones laissées amorphes par la première irradiation de manière à obtenir, par cristallisation, des parties semiconductrice s peu ou pas dopées constituant le canal des transistors de commande .irradiation of these zones, so as to transform the amorphous material into a doped polycrystalline material, and irradiation through the substrate of certain parts of the zones left amorphous by the first irradiation so as to obtain, by crystallization, semiconductor parts s little or not doped constituting the channel of the control transistors.
Selon une variante de réalisation, l'irradiation de certaines parties de la couche amorphe de manière à obtenir la cristallisation des parties semiconductrices peu ou pas dopées constituant le canal des transistors de commande peut être réalisée avant d'effectuer le dépôt de la couche de matériau isolant et de la couche de matériau métallique sur la couche de matériau amorphe .According to an alternative embodiment, the irradiation of certain parts of the amorphous layer so as to obtain the crystallization of the slightly or not doped semiconductor parts constituting the channel of the control transistors can be carried out before depositing the layer of insulating material and the layer of metallic material on the layer of amorphous material.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le procédé comporte de plus une post-hydrogénation des zones cristallisées qui permet d'améliorer les caractéristiques des transistors en donnant aux zones cristallisées, les propriétés d'un semiconducteur à forte mobilité et à faible courant de bloquage .According to another characteristic of the present invention, the method further comprises a post-hydrogenation of the crystallized zones which makes it possible to improve the characteristics of the transistors by giving the crystallized zones the properties of a semiconductor with high mobility and low current. blocking.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le dopage des zones non couvertes par les structures de grille est réalisé à l'aide d'un plasma de phosphlne PH ou par dépôt d'un composé organique contenant du phosphore, par exemple à l'aide d'un aérosol. D'autre part, l'irradiation des zones dopées est réalisée par un laser excimère et le canal des transistors est réalisé à l'aide d'un laser Argon par focalisation sur la couche amorphe . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description est faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :According to a preferred embodiment, the doping of the areas not covered by the gate structures is carried out using a PH phosphene plasma or by depositing an organic compound containing phosphorus, for example using '' an aerosol. On the other hand, the irradiation of the doped areas is carried out by an excimer laser and the channel of the transistors is carried out using an Argon laser by focusing on the amorphous layer. Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description of a preferred embodiment. This description is made with reference to the attached drawings in which:
- la figure 1, déjà décrite, représente le substrat supportant les colonnes d'électrodes d'un afficheur selon l'art antérieur ;- Figure 1, already described, shows the substrate supporting the electrode columns of a display according to the prior art;
- la figure 2 déjà décrite , représente le second substrat ainsi que les électrodes semiconductrices associées à des transistors pour un afficheur selon l'art antérieur, - ia figure 3 , déjà décrite , illustre un exemple d'afficheur selon l'art antérieur obtenu à l'aide des premier et second substrats représentés aux figures 1 et 2 ; les figures 4A, 4B et 4C représentent schématiquement t rois étapes du procédé de fabrication des électrodes semiconductrices associées à des transistors selon un mode de réalisation de la présente invention ;- Figure 2 already described, shows the second substrate and the semiconductor electrodes associated with transistors for a display according to the prior art, - i a Figure 3, already described, illustrates an example of display according to the prior art obtained using the first and second substrates shown in Figures 1 and 2; FIGS. 4A, 4B and 4C schematically represent three stages of the process for manufacturing semiconductor electrodes associated with transistors according to an embodiment of the present invention;
- la figure 5 représente une vue en perspective schématique du substrat recevant les électrodes semiconductrices associées à des transistors selon un mode de réalisation d'un afficheur conforme à là présente invention, etFIG. 5 represents a schematic perspective view of the substrate receiving the semiconductor electrodes associated with transistors according to an embodiment of a display according to the present invention, and
- la figure 6 illustre schématiquement un autre mode de réalisation du canal des transistors dans un afficheur conforme à la présente invention.- Figure 6 schematically illustrates another embodiment of the transistor channel in a display according to the present invention.
On décrira tout d'abord, avec référence aux figures 4A à 4C, un procédé de réalisation d'un afficheur conforme à la présente invention, plus particulièrement la réalisation des électrodes semiconductrices et des transistors . de commande associés . Le procédé décrit utilise comme masque les grilles des transistors pour définir les électrodes semiconductrices permettant un autoalignement de la source et du drain d'un transistor. Plus précisément, les grilles de commande servent de masque pour doper les parties de couches semiconductrices qui ne sont pas en regard des grilles . Comme représenté sur la figure 4A, on dépose tout d'abord sur un substrat 10 constitué par une plaque de verre, une première couche 11 de protection ou couche d'adaptation constituée, par exemple, par une couche mince d'oxyde de silicium. Sur cette couche 11, on dépose successivement une couche d'un matériau amorphe tel que du silicium amorphe non hydrogéné, puis une couche d'isolant 13 et ensuite une couche de métal 14. De manière plus précise, sur la couche 11 on dépose, en utilisant un dépôt LPCVD (pour Lo Pressure Chemical Vapor Déposition en langue anglaise) , une couche semiconductrice constituée par du silicium obtenu par cracking de silane à basse pression en absence d'hydrogène. Cette couche est déposée sur une épaisseur comprise entre 5 et 50 nanomètres . Sur cette couche on dépose en utilisant la même enceinte, une couche d'isolant 13 telle que du nitrure de silicium ou de l'oxyde de silicium, par exemple, à partir du matériau connu sous la dénomination "Tomcat"We will first describe, with reference to FIGS. 4A to 4C, a method for producing a display device in accordance with the present invention, more particularly the production of semiconductor electrodes and transistors . associated command. The described method uses as gates the transistors to define the semiconductor electrodes allowing a self-alignment of the source and the drain of a transistor. More specifically, the control grids serve as a mask for doping the parts of semiconductor layers which are not opposite the grids. As shown in FIG. 4A, a first protective layer 11 or adaptation layer constituted, for example, by a thin layer of silicon oxide, is first deposited on a substrate 10 constituted by a glass plate. On this layer 11, a layer of an amorphous material such as non-hydrogenated amorphous silicon is successively deposited, then an insulating layer 13 and then a metal layer 14. More precisely, on layer 11, using an LPCVD deposit (for Lo Pressure Chemical Vapor Deposition in English), a semiconductor layer consisting of silicon obtained by cracking silane at low pressure in the absence of hydrogen. This layer is deposited over a thickness of between 5 and 50 nanometers. On this layer is deposited using the same enclosure, an insulating layer 13 such as silicon nitride or silicon oxide, for example, from the material known as "Tomcat"
( i^C^O^Hg) . Puis sur cette couche d'isolant, on dépose une couche de métal 14 constituée, de préférence, par une couche de métal réfractaire tel que le molybdène ou le tantale . Ensuite, de manière connue, on dépose sur l'ensemble une résine, puis en utilisant une technique de phσtolithographie ou une technique d'impression, on grave la résine de manière à réaliser les structures de grille en échelle . Ensuite , le métal et l'isolant sont attaqués sélectivement, par exemple dans un plasma de SiF./SlH , ou en phase aqueuse dans une solution d'acide fluorhydrique de manière à obtenir la structure représentée sur la figure 4B . Ensuite, en utilisant les structures de grille comme masque, on effectue le dopage des zones 15 et 16 mises à nu . Ce dopage est réalisé en mettant la structure dans un plasma de phosphlne PH, . Ceci permet de déposer, sous une accélération de quelques centaines à quelques milliers de volts, le dopant sur les zones 15, 16. Il est aussi possible de réaliser le dopage en déposant par aérosol un composé organique contenant du phosphore . Ensuite, une insolation à l'aide d'un laser excimère permet d'échauffer les zones 15 et 16 de la couche en silicium amporphe a -Si.(i ^ C ^ O ^ Hg). Then on this insulating layer, a layer of metal 14 is deposited, preferably made up of a layer of refractory metal such as molybdenum or tantalum. Then, in known manner, a resin is deposited on the assembly, then using a pholitholithography technique or a printing technique, the resin is etched so as to produce the grid structures in scale. Then, the metal and the insulator are attacked selectively, for example in a SiF./SlH plasma, or in the aqueous phase in a hydrofluoric acid solution so as to obtain the structure shown in FIG. 4B. Then, using the gate structures as a mask, the exposed zones 15 and 16 are doped. This doping is carried out by putting the structure in a plasma of phosphine PH,. This makes it possible to deposit, under an acceleration of a few hundred to a few thousand volts, the dopant on the zones 15, 16. It is also possible to carry out the doping by depositing by aerosol an organic compound containing phosphorus. Then, an exposure using an excimer laser makes it possible to heat the zones 15 and 16 of the layer of amorphous silicon a -Si.
On réalise une insolation de l'ordre de 100 mJ/cm2 de manière à effectuer la cristallisation de la couche en silicium amorphe . Comme le métal est plus réflecteur, les zones 17 en silicium amorphe qui se trouvent en regard des structures de grille, ne sont pas ou peu cristallisées . D'autre part, un laser Argon focalisé au travers du substrat 10 en verre permet de réaliser une cristallisation locale de la couche semiconductrice amorphe dans les zones 17. Ceci donne naissance à au moins une zone 18 formant le canal du transistor . A titre d'exemple, une puissance de 80 W permet de cristalliser de manière explosive la couche de silicium amorphe à une vitesse de 13 m/s sous une largeur de 30μ_m. Ces différentes opérations sont représentées à la figure 4C . Enfin, une post-hydrogènation peut être opérée sous atmosphère d'hydrogène à 250-400°C de manière à améliorer les caractéristiques du trans '* "*or .An exposure of the order of 100 mJ / cm 2 is carried out so as to effect the crystallization of the layer of amorphous silicon. As the metal is more reflective, the zones 17 of amorphous silicon which are located opposite the grid structures, are not or only slightly crystallized. On the other hand, an Argon laser focused through the glass substrate 10 makes it possible to achieve local crystallization of the amorphous semiconductor layer in the regions 17. This gives rise to at least one region 18 forming the channel of the transistor. For example, a power of 80 W makes it possible to explosively crystallize the layer of amorphous silicon at a speed of 13 m / s under a width of 30 μ_m. These different operations are represented in FIG. 4C. Finally, a post-hydrogenation can be operated under a hydrogen atmosphere at 250-400 ° C so as to improve the characteristics of the trans' * "* or.
Selon une variante du procédé , il t-st possible de réaliser des zones 18 en silicium polycristaUln dans la couche de silicium amorphe à l'aide d'un laser Argon, aJlnt de réaliser les structures de grille, c'est-à-dire avant de déposer la couche d'isolant 13 et la couche de métal 14.According to a variant of the method, it is possible to produce zones 18 of polycristaUln silicon in the layer of amorphous silicon using an Argon laser, before making the grid structures, that is to say before depositing the insulating layer 13 and the metal layer 14.
Lrutilisation des procédés décrits ci-dessus permet d'obtenir un second substrat 10 dans lequel ont été réalisées des électrodes de ligne 15 et des structures de grUle G, comme représenté sur la figure 5. Sur cette figure 5, on remarque qu'en dessous de la structure de grille constituée par la couche 13 d'isolant de grUle et la couche métaUique 1B , l'on a une couche en silicium amorphe 17, et que dans cette couche en silicium amorphe, l'on a réalisé des zones 18 en silicium polycristallin par une passe de laser Argon . De plus en utilisant la structure de grille G comme masque, on réalise le dopage et la cristallisation des zones 15 et 16 non recouvertes par les structures de grUle G, de manière à obtenir dans ces parties du silicium polycristaUln semiconducteur dopé N par exemple . En utuisant cette technique, il est possible de réaUser un canal de transistor présentant une largeur contrôlée et qui n'est pas constitué entièrement par les structures de grille . Sur la figure 6 , on a représenté un autre mode de réalisation du canal des transistors . Dans ce cas, on remarque que les passes laser ne sont pas alignées avec les montants des grules comme sur la figure 5. En fait, l'aUgnement ontre photogravure et passe laser n'est pas nécessaire . Il faut seulement réaliser les passes laser de teUe sorte qu' Ll existe au moins un canal entre les pixels . Les canaux liant ligne et interligne permettent de ramener le potentiel pixel moyen à zéro. De plus, les passes laser peuvent avoir toutes direct ions par rapport au motif de grille . EUes peuvent même être perpendiculaires. Dans ce dernier cas, la circulation du courant se fait par l'interligne 16.de semiconducteur dopé. L r using the methods described above provides a second substrate 10 in which were carried out of the line electrodes 15 and G grUle of structures, as shown in Figure 5. In this figure 5, that we noticed below the grid structure formed by the layer 13 of grating insulator and the metallic layer 1B, there is an amorphous silicon layer 17, and that in this amorphous silicon layer, zones have been produced 18 in polycrystalline silicon by an Argon laser pass. In addition, by using the gate structure G as a mask, doping and crystallization of the zones 15 and 16 not covered by the gate structures G are carried out, so as to obtain, in these parts, N-doped semiconductor polycristaUln silicon for example. By using this technique, it is possible to re-use a transistor channel having a controlled width and which is not entirely constituted by the gate structures. In Figure 6, there is shown another embodiment of the transistor channel. In this case, it is noted that the laser passes are not aligned with the amounts of the grids as in FIG. 5. In fact, the adjustment between photogravure and laser pass is not necessary. It is only necessary to carry out the laser passes of such that there is at least one channel between the pixels. The line and line spacing channels allow the average pixel potential to be reduced to zero. In addition, the laser passes can all have direct ions relative to the grid pattern. They can even be perpendicular. In the latter case, the current flows through the line space 16.de doped semiconductor.

Claims

REVENDICATIONS
1. Afficheur matriciel à matériau électro-optique constitué par une matrice de points -image formés d'un matériau électro-optique placé entre deux électrodes, l'image affichée au niveau d'un point-image étant fonction du champ électrique appliqué entre les deux électrodes situées . au niveau dudit point, l'afficheur comportant aussi des moyens d'adressage des électrodes pour appliquer sélectivement en chaque point-image le champ électrique désiré, caractérisé en ce que l'une (15) des deux électrodes est constituée par une zone semiconductrice dopée transparente entourée par une zone amorphe (17) qui comporte au moins une partie semiconductrice (18) peu ou pas dopée constituant le canal d'un transistor de commande dont l'électrode forme la source ou le drain.1. Matrix display with electro-optical material consisting of a matrix of image points formed of electro-optical material placed between two electrodes, the image displayed at an image point being a function of the electric field applied between the two electrodes located. at said point, the display also comprising means for addressing the electrodes to selectively apply the desired electric field at each image point, characterized in that one (15) of the two electrodes is constituted by a doped semiconductor zone transparent surrounded by an amorphous zone (17) which comprises at least one semiconductor part (18) little or not doped constituting the channel of a control transistor whose electrode forms the source or the drain.
2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone amorphe est réalisée en sUlcium amorphe non hydrogéné .2. Display according to claim 1, characterized in that the amorphous zone is made of non-hydrogenated amorphous sUlcium.
3. Afficheur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie semiconductrice peu ou pas dopée est obtenue en cristaUisant le silicium amorphe . 3. Display according to claim 2, characterized in that the lightly or not doped semiconductor part is obtained by cristaUisant the amorphous silicon.
4. Afficheur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cristallisation du silicium amorphe est réalisée à l'aide d'un laser.4. Display according to claim 3, characterized in that the crystallization of amorphous silicon is carried out using a laser.
5. Afficheur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau électro-optique est inséré entre un substrat comportant des électrodes-colonnes transparentes et un substrat comportant des électrodes -lignes semiconductrices et transparentes avec des transistors dont les griUes sont en regard des zones amorphes comportant des parties semiconductrices peu ou pas dopées constituant le canal des transistors .5. Display according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the electro-optical material is inserted between a substrate comprising transparent column electrodes and a substrate comprising semi-conducting and transparent electrode-lines with transistors whose griUes are opposite amorphous zones comprising semiconductor parts little or not doped constituting the channel of the transistors.
6. Afficheur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble des griUes d'une ligne est défini par une structure en écheUe dont les barreaux séparent deux électrodes de ligne , les montants définissant une ligne d'adressage .6. Display according to claim 5, characterized in that the set of griUes of a line is defined by a SHEET STRUCTURE whose bars separate two line electrodes, the uprights defining an address line.
7. Procédé de fabrication d'un afficheur matriciel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on réalise un premier réseau d'électrodes d'application de champ électrique sur un premier substrat, un deuxième réseau d'électrodes d'application de champ électrique associé à des transistors d'accès individuel pour commander chaque point-image sur un second substrat et la mise en place d'un matériau électro-optique entre les premier et second substrats , caractérisé en ce que le deuxième réseau d'électrodes associé aux transistors d'accès est obtenu en suivant les étapes ci-après :7. A method of manufacturing a matrix display according to any one of claims 1 to 6, in which a first network of electrodes for applying an electric field is produced on a first substrate, a second network of electrodes for application of an electric field associated with individual access transistors to control each image point on a second substrate and the placement of an electro-optical material between the first and second substrates, characterized in that the second network of electrodes associated with the access transistors is obtained by following the steps below:
- dépôt sur le second substrat d'une couche d'un matériau amorphe ;- Deposition on the second substrate of a layer of an amorphous material;
- dépôt sur la couch©.. de matériau amorphe, d'une couche d'un matériau isolant et d'une couche d'un matériau métallique ;- depositing on the layer © .. of amorphous material, a layer of an insulating material and a layer of a metallic material;
- réalisation de manière connue des structures de griUes ;- making known structures of griUes;
- dopage des zones non couvertes par les structures de griUes ;- doping of areas not covered by the griU structures;
- irradiation de ces zones de manière à transformer le matériau amorphe en un matériau polycristaUln dopé ; - irradiation à travers le substrat de certaines parties des zones laissées amorphes par la première irradiation de manière à obtenir par cristaUisation des parties semiconductrices peu ou pas dopées constituant le canal des transistors de commande . - irradiation of these areas so as to transform the amorphous material into a doped polycristaUln material; - irradiation through the substrate of certain parts of the zones left amorphous by the first irradiation so as to obtain, by cristaUisation, semiconductor parts which are slightly or not doped constituting the channel of the control transistors.
8. Procédé de fabrication d'un afficheur matriciel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on réaUse un premier réseau d'électrodes d'application de champ électrique sur un premier substrat, un deuxième réseau d'électrodes d'application de champ électrique associé à des transistors d'accès individuel pour commander chaque point-image sur un second substrat et la mise en place d'un matériau électro -optique entre les premier et second substrats, caractérisé en ce que le deuxième réseau d'électrodes associé aux transistors de commande est obtenu en suivant les étapes ci- après :8. A method of manufacturing a matrix display according to any one of claims 1 to 6, in which a first network of electrodes for applying an electric field on a first substrate, a second network of electrodes is produced. application of electric field associated with individual access transistors to control each image point on a second substrate and the placement of an electro-optical material between the first and second substrates, characterized in that the second network of electrodes associated with the control transistors is obtained by following the steps below:
- dépôt sur le second substrat d'une couche d'un matériau amorphe ; irradiation de certaines parties de la couche amorphe de manière à obtenir par cristaUisation des parties semiconductrices peu ou pas dopées constituant le canal des transistors de commande ;- Deposition on the second substrate of a layer of an amorphous material; irradiation of certain parts of the amorphous layer so as to obtain, by crystallization, semiconductor parts with little or no doping constituting the channel of the control transistors;
- dépôt sur la couche de matériau amorphe d'une couche d'un matériau isolant et d'une couche d'un matériau métaUique ; - réaUsation de manière connue des structures de griUes ;- Deposition on the layer of amorphous material with a layer of insulating material and a layer of metallic material; - Realization in a known manner of griU structures;
- dopage des zones non couvertes par les structures de griUes et- doping of areas not covered by the griU structures and
- irradiation de ces zones de manière à transformer le matériau amorphe en un matériau polycristaUln dopé .- irradiation of these areas so as to transform the amorphous material into a doped polycristaUln material.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'U comporte de plus une post-hydrogénation des zones cristaUisées .9. Method according to any one of claims 7 and 8, characterized in that U further comprises a post-hydrogenation of the cristaUized areas.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dopage des zones non couvertes par les structures de griUe est réaUsé à l'aide d'un plasma de phosphlne PH» .10. A method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the doping of the areas not covered by the griUe structures is reaaUsed using a phosphlne plasma PH ".
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dopage des zones non couvertes par les structrues de griUe est réaUsé par dépôt d'un composé organique contenant du phosphore .11. Method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the doping of the areas not covered by the griUe structures is carried out by depositing an organic compound containing phosphorus.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'irradiation des zones dopées est réaUsée à l'aide d'un laser excimère . 12. Method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the irradiation of the doped areas is réaUsée using an excimer laser.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le canal des transistors est réalisé à l'aide d'un laser Argon. 13. Method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that the channel of the transistors is produced using an Argon laser.
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