JPH05142577A - マトリクス回路駆動装置 - Google Patents
マトリクス回路駆動装置Info
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Abstract
十分に高くすると共に、マトリクス部用薄膜トランジス
タのカットオフ電流を十分に低くする。 【構成】 LDD構造の薄膜トランジスタの場合、オン
電流Ionは低濃度不純物ソース・ドレイン領域の不純物
濃度が増大するに従って大きくなり、不純物濃度Yのと
ころで最大点近傍に達する。一方、カットオフ電流I
offは低濃度不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度
がX(X<Y)のところでほぼ最小となり、これよりも
不純物濃度が増大しても減少しても漸次大きくなる。そ
こで、周辺回路部用薄膜トランジスタの低濃度不純物ソ
ース・ドレイン領域の不純物濃度がYとなるようにする
と共に、マトリクス回路部用薄膜トランジスタの低濃度
不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度がXとなるよ
うにする。
Description
るマトリクス回路駆動装置に関する。
示装置には、マトリクス回路部とこのマトリクス回路部
を駆動する周辺回路部とを電界効果型の薄膜トランジス
タで形成したマトリクス回路駆動装置を備えたものがあ
る。図4は従来のこのようなマトリクス回路駆動装置の
回路構成の一例を示したものである。このマトリクス回
路駆動装置は、マトリクス回路部1、アドレスバスドラ
イバとしての一方の周辺回路部2、データバスドライバ
としての他方の周辺回路部3を備えている。このうちマ
トリクス回路部1は、行方向に走査電極4が列方向に表
示電極5がそれぞれ設けられ、走査電極4と表示電極5
との各交点に対応する各画素(液晶)6ごとにマトリク
ス回路部用薄膜トランジスタ7が設けられた構造となっ
ている。一方の周辺回路部2は、走査電極4の一端部に
接続された一方の周辺回路部用薄膜トランジスタ(図示
せず)を備えている。他方の周辺回路部3は、表示電極
5の一端部に接続された他方の周辺回路部用薄膜トラン
ジスタを備えている。そして、マトリクス回路部用薄膜
トランジスタ7がオンになると、画素6の静電容量部に
表示データが電荷の形で書き込まれ、マトリクス回路部
用薄膜トランジスタ7がオフになると、書き込まれた電
荷により所定時間画素6が駆動されるようになってい
る。
マトリクス回路駆動装置では、マトリクス回路部用薄膜
トランジスタと周辺回路部用薄膜トランジスタとで要求
される特性に違いがあり、周辺回路部用薄膜トランジス
タの場合、スイッチング速度を速めるためにオン電流を
十分に高くする必要があるが、カットオフ電流について
はマトリクス回路部用薄膜トランジスタほど低くする必
要はなく、一方、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ
の場合、リーク電流を小さくするためにカットオフ電流
を十分に低くする必要があるが、オン電流については周
辺回路部用薄膜トランジスタほど高くする必要はない。
しかしながら、従来のこのようなマトリクス回路駆動装
置では、マトリクス回路部用薄膜トランジスタと周辺回
路部用薄膜トランジスタとが同一構造となっているの
で、周辺回路部用薄膜トランジスタのオン電流を十分に
高くしてスイッチング速度を速めることを優先させる
と、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ4のカットオ
フ電流を十分に低くすることができず、このため表示品
質が低下するという問題があった。この発明の目的は、
周辺回路部用薄膜トランジスタのオン電流を十分に高く
することができると共に、マトリクス回路部用薄膜トラ
ンジスタのカットオフ電流を十分に低くすることのでき
るマトリクス回路駆動装置を提供することにある。
回路部と周辺回路部に形成する薄膜トランジスタをそれ
ぞれドレイン領域が高濃度不純物領域と低濃度不純物領
域を有するLDD構造とし、かつ周辺回路部に形成され
る薄膜トランジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度を
マトリクス回路部に形成される薄膜トランジスタの低濃
度不純物領域の不純物濃度よりも大きくしたものであ
る。
膜トランジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度をマト
リクス回路部に形成される薄膜トランジスタの低濃度不
純物領域の不純物濃度よりも大きくしているので、周辺
回路部用薄膜トランジスタのオン電流を十分に高くする
ことができると共に、マトリクス回路部用薄膜トランジ
スタのカットオフ電流を十分に低くすることができる。
ス回路駆動装置の要部を示したものである。このマトリ
クス回路駆動装置では、ガラス等からなる透明基板11
の上面の各所定の個所にNMOS薄膜トランジスタから
なるマトリクス回路部用薄膜トランジスタ12およびC
MOS薄膜トランジスタからなる周辺回路部用薄膜トラ
ンジスタ13が設けられている。CMOS薄膜トランジ
スタからなる周辺回路部用薄膜トランジスタ13はNM
OS薄膜トランジスタ14とPMOS薄膜トランジスタ
15とからなっている。
明基板11の上面の各所定の個所にそれぞれパターン形
成された半導体薄膜21、22、23を備えている。薄
膜トランジスタ12、14、15はLDD(Lightly Dop
ed Drain)構造となっている。すなわち、各薄膜トラン
ジスタ12、14、15の半導体薄膜21、22、23
の中央部はチャネル領域21a、22a、23aとさ
れ、その両側は低濃度不純物領域からなるソース・ドレ
イン領域21b、22b、23bとされ、さらにその両
側は高濃度不純物領域からなるソース・ドレイン領域2
1c、22c、23cとされている。半導体薄膜21、
22、23および透明基板11の全表面にはゲート絶縁
膜24が形成され、チャネル領域21a、22a、23
aに対応する部分のゲート絶縁膜24の上面にはゲート
電極25〜27がパターン形成されている。ゲート絶縁
膜24の上面の所定の個所にはITOからなる透明電極
(走査電極および表示電極)28がパターン形成されて
いる。ゲート絶縁膜24、ゲート電極25〜27および
透明電極28の全表面には層間絶縁膜29が形成されて
いる。高濃度不純物ソース・ドレイン領域21c、22
c、23cおよび透明電極28の一端部に対応する部分
における層間絶縁膜29およびゲート絶縁膜24にはコ
ンタクトホール30が形成され、これらコンタクトホー
ル30および層間絶縁膜29の上面の所定の個所にはソ
ース・ドレイン電極31がパターン形成されている。こ
の場合、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ12にお
ける一方のソース・ドレイン電極31は透明電極28の
一端部と接続されている。また、CMOS薄膜トランジ
スタからなる周辺回路部用薄膜トランジスタ13におけ
る所定の1つのソース・ドレイン電極31は、NMOS
薄膜トランジスタ14とPMOS薄膜トランジスタ15
の各一方の高濃度不純物ソース・ドレイン領域22c、
23c同士を接続している。
は、周辺回路部用薄膜トランジスタ13を構成するNM
OS薄膜トランジスタ14の低濃度不純物ソース・ドレ
イン領域22bの不純物濃度がマトリクス回路部用薄膜
トランジスタ12の低濃度不純物ソース・ドレイン領域
21bの不純物濃度よりも大きくなっているが、これに
ついては後で説明する。
方法について図2に示す製造工程を参照しながら説明す
る。まず、半導体薄膜堆積工程41において、透明基板
11の上面全体にプラズマCVD法により半導体薄膜2
1〜23を形成するためのアモルファスシリコン膜を5
00Å程度の厚さに堆積する。次に、イオン注入工程4
2において、アモルファスシリコン膜の上面全体にスパ
ッタリング装置を用いてイオン注入用の保護膜となる酸
化膜を1400Å程度の厚さに堆積した後、フォトレジ
ストをマスクとしてイオン注入装置により不純物を次の
ように5回にわたって注入する。第1回目は、マトリク
ス回路部用薄膜トランジスタ12の低濃度不純物ソース
・ドレイン領域21bを形成すべき部分のアモルファス
シリコン膜に、リンイオンを加速エネルギ130ke
V、ドーズ量1×1013atm/cm2の条件で注入す
る。第2回目は、周辺回路部用薄膜トランジスタ13の
NMOS薄膜トランジスタ14の低濃度不純物ソース・
ドレイン領域22bを形成すべき部分のアモルファスシ
リコン膜に、リンイオンを加速エネルギ130keV、
ドーズ量5×1013atm/cm2の条件で注入する。
第3回目は、周辺回路部用薄膜トランジスタ13のPM
OS薄膜トランジスタ15の低濃度不純物ソース・ドレ
イン領域23bを形成すべき部分のアモルファスシリコ
ン膜に、ボロンイオンを加速エネルギ40keV、ドー
ズ量5×1013atm/cm2の条件で注入する。第4
回目は、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ12の高
濃度不純物ソース・ドレイン領域21cおよび周辺回路
部用薄膜トランジスタ13のNMOS薄膜トランジスタ
14の高濃度不純物ソース・ドレイン領域22cを形成
すべき部分のアモルファスシリコン膜に、リンイオンを
加速エネルギ130keV、ドーズ量3×1015atm
/cm2の条件で注入する。第5回目は、周辺回路部用
薄膜トランジスタ13のPMOS薄膜トランジスタ15
の高濃度不純物ソース・ドレイン領域23cを形成すべ
き部分のアモルファスシリコン膜に、ボロンイオンを加
速エネルギ40keV、ドーズ量1×1015atm/c
m2の条件で注入する。この後、イオン注入用の保護膜
としての酸化膜をエッチングして除去する。
lエキシマレーザを照射することにより、アモルファス
シリコン膜を結晶化してポリシリコン膜とすると共に、
注入した不純物を活性化する。次に、アイソレーション
工程44において、フォトリソグラフィ技術により不要
な部分のポリシリコン膜をエッチングして除去し、透明
基板11の上面の各所定の個所に半導体薄膜21、2
2、23をそれぞれパターン形成する。この状態では、
既に説明したように、イオン注入工程42において不純
物を注入しているので、半導体薄膜21、22、23の
中央部はそれぞれチャネル領域21a、22a、23a
とされ、その両側は低濃度不純物ソース・ドレイン領域
21b、22b、23bとされ、さらにその両側は高濃
度不純物ソース・ドレイン領域21c、22c、23c
とされている。
て、全表面にスパッタまたはプラズマCVDにより酸化
シリコンあるいは窒化シリコンからなるゲート絶縁膜2
4を1000〜1500Å程度の厚さに堆積する。次
に、ゲート電極形成工程46において、チャネル領域2
1a、22a、23aに対応する部分のゲート絶縁膜2
4の上面にスパッタリング装置を用いてアルミニウムや
クロム等からなるゲート電極25〜27を1000Å程
度の厚さにパターン形成する。次に、透明電極形成工程
47において、ゲート絶縁膜24の上面の所定の個所に
スパッタリング装置を用いてITOからなる透明電極2
8を500Å程度の厚さにパターン形成する。次に、層
間絶縁膜形成工程48において、ゲート絶縁膜24、ゲ
ート電極25〜27および透明電極28の全表面にプラ
ズマCVD法により窒化シリコンからなる層間絶縁膜2
9を3000Å程度の厚さに堆積する。次に、ソース・
ドレイン電極形成工程49において、高濃度不純物ソー
ス・ドレイン領域21c、22c、23cおよび透明電
極28の一端部に対応する部分における層間絶縁膜29
およびゲート絶縁膜24にコンタクトホール30を形成
した後、これらコンタクトホール30および層間絶縁膜
29の上面の所定の個所にスパッタリング装置を用いて
アルミニウムからなるソース・ドレイン電極31を50
00Å程度の厚さにパターン形成する。かくして、マト
リクス回路駆動装置が製造される。
では、低濃度不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度
とドレイン電流との関係は図3に示すようになる。この
図から明らかなように、オン電流Ionは不純物濃度が増
大するに従って大きくなり、不純物濃度Yのところで最
大点近傍に達する。一方、カットオフ電流Ioffは不純
物濃度X(X<Y)のところでほぼ最小となり、これよ
りも不純物濃度が増大しても減少しても漸次大きくな
る。
は、既に説明したように、第1回目のイオン注入によ
り、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ12の低濃度
不純物ソース・ドレイン領域21bにリンイオンを加速
エネルギ130keV、ドーズ量1×1013atm/c
m2の条件で注入し、第2回目のイオン注入により、周
辺回路部用薄膜トランジスタ13のNMOS薄膜トラン
ジスタ14の低濃度不純物ソース・ドレイン領域22b
にリンイオンを加速エネルギ130keV、ドーズ量5
×1013atm/cm2の条件で注入している。したが
って、周辺回路部用薄膜トランジスタ13の低濃度不純
物ソース・ドレイン領域22bの不純物濃度はマトリク
ス回路部用薄膜トランジスタ12の低濃度不純物ソース
・ドレイン領域21bの不純物濃度よりも大きくなって
いる。そこで、周辺回路部用薄膜トランジスタ13の低
濃度不純物ソース・ドレイン領域22b、23bの不純
物濃度がオン電流Ionの最大点近傍Yとなるようにする
と共に、マトリクス回路部用薄膜トランジスタ12の低
濃度不純物ソース・ドレイン領域21bの不純物濃度が
カットオフ電流Ioffのほぼ最小点Xとなるようにする
と、周辺回路部用薄膜トランジスタ13のオン電流を十
分に高くすることができると共に、マトリクス回路部用
薄膜トランジスタ12のカットオフ電流を十分に低くす
ることができる。
面に半導体薄膜21、22、23を直接設けているが、
これに限らず、透明基板11の上面に酸化シリコンまた
は窒化シリコンからなる下地層を設け、この下地層の上
面に半導体薄膜21、22、23を設けるようにしても
よい。また、1枚の基板でなく、マトリクス回路部12
が形成された基板とは別の基板に周辺回路部13を形成
するようにしてもよい。また、マトリクス回路部12を
PMOS薄膜トランジスタで形成するようにしてもよ
く、また周辺回路部13をNMOS薄膜トランジスタ1
4とPMOS薄膜トランジスタ15のいずれか一方のみ
で形成するようにしてもよい。また、上記実施例ではP
MOS薄膜トランジスタを周辺回路部のみに形成し、マ
トリクス回路部には形成しない構造としたため、周辺回
路部に要求される性能を満足するように不純物濃度を決
定すればよかったが、マトリクス回路部にPMOS薄膜
トランジスタを形成する場合には、やはり周辺回路部の
低濃度不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度をマト
リクス回路部のそれよりも大きくすればよい。また、上
記実施例ではソース領域にも低濃度不純物領域を形成し
た場合で説明したが、ソース領域には低濃度不純物領域
を形成しなくてもよい。さらに、この発明は液晶表示装
置に限らず、薄膜トランジスタメモリやイメージセンサ
等にも幅広く適用することができる。
ば、周辺回路部に形成される薄膜トランジスタの低濃度
不純物領域の不純物濃度をマトリクス回路部に形成され
る薄膜トランジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度よ
りも大きくしているので、周辺回路部用薄膜トランジス
タのオン電流を十分に高くすることができると共に、マ
トリクス回路部用薄膜トランジスタのカットオフ電流を
十分に低くすることができ、ひいてはスイッチング速度
が速い上、表示品質を向上させることができる。
動装置の要部の断面図。
不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度とドレイン電
流との関係を示す図。
例を示す図。
トランジスタデバイスは、マトリクス回路部1を構成す
る薄膜トランジスタ7と、周辺駆動回路部2、3を構成
する薄膜トランジスタとは、同一構造に形成されている
ものであった。従って、薄膜トランジスタのスイッチン
グ速度、カットオフ電流などのトランジスタの諸特性は
同一であった。しかして、近年、アクテイブマトリクス
型液晶表示装置は極めて高精細の表示を求められてお
り、マトリクス回路部1および周辺駆動回路部2、3を
構成する薄膜トランジスタを膨大な員数に増大する必要
性が生じている。しかし、薄膜トランジスタの員数が増
加するにつれ、装置全体において消費される消費電流が
増大する。この対処として、各薄膜トランジスタ7のカ
ットオフ電流を小さく抑えなければならない。一方、薄
膜トランジスタの員数が増大するに応じて各薄膜トラン
ジスタを高速にスイッチングする必要が生じる。しかし
ながら、薄膜トランジスタは、周知の如く、スイッチン
グ速度を早めるためにはオン電流を増大しなければなら
ず、オン電流の増大は、カットオフ電流を増大する、と
いう特性を有するから、上記2つの要求を満足すること
はできないものである。この発明の目的は、周辺回路部
用薄膜トランジスタのオン電流を十分に高くすることが
できると共に、マトリクス回路部用薄膜トランジスタの
カットオフ電流を十分に低くすることのできるマトリク
ス回路駆動装置を提供することにある。
は、既に説明したように、第1回目のイオン注入により
薄膜トランジスタ12の低濃度不純物ソース・ドレイン
領域21bにリンイオンを加速エネルギ130keV、
ドーズ量1×1013atm/cm2の条件で注入して
いる。したがって、薄膜トランジスタ14の低濃度不純
物ソース・ドレイン領域22bの不純物濃度は薄膜トラ
ンジスタ12の低濃度不純物ソース・ドレイン領域21
bの不純物濃度よりも大きくなっている。この場合、薄
膜トランジスタ14の低濃度不純物ソース・ドレイン領
域22bの不純物濃度はオン電流Ionの最大点近傍Y
に対応する。また、薄膜トランジスタ12の低濃度不純
物ソース・ドレイン領域21bの不純物濃度はカットオ
フ電Ioffの最小点近傍Xに対応する。したがって、
周辺回路部用薄膜トランジスタ13を構成するNMOS
薄膜トランジス14は、そのオン電流Ionが最大、つ
まり、スイッチング速度が最大になされている。また、
マトリクス回路部用薄膜トランジスタ12は、そのカッ
トオフ電流Ioffが最小になされている。
Claims (7)
- 【請求項1】 マトリクス回路部とこのマトリクス回路
部を駆動する周辺回路部とを電界効果型の薄膜トランジ
スタで形成したマトリクス回路駆動装置において、 前記マトリクス回路部と前記周辺回路部に形成する薄膜
トランジスタをそれぞれドレイン領域が高濃度不純物領
域と低濃度不純物領域を有するLDD構造とし、かつ前
記周辺回路部に形成される薄膜トランジスタの低濃度不
純物領域の不純物濃度を前記マトリクス回路部に形成さ
れる薄膜トランジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度
よりも大きくしたことを特徴とするマトリクス回路駆動
装置。 - 【請求項2】 前記周辺回路部に形成される薄膜トラン
ジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度をオン電流の最
大点近傍としたことを特徴とする請求項1記載のマトリ
クス回路駆動装置。 - 【請求項3】 前記マトリクス回路部に形成される薄膜
トランジスタの低濃度不純物領域の不純物濃度をカット
オフ電流のほぼ最小点としたことを特徴とする請求項1
記載のマトリクス回路駆動装置。 - 【請求項4】 前記周辺回路部と前記マトリクス回路部
に形成される薄膜トランジスタは共にNMOS薄膜トラ
ンジスタからなることを特徴とする請求項1記載のマト
リクス回路駆動装置。 - 【請求項5】 前記周辺回路部に形成される薄膜トラン
ジスタはCMOS薄膜トランジスタからなり、前記マト
リクス回路部に形成される薄膜トランジスタはNMOS
薄膜トランジスタからなることを特徴とする請求項1記
載のマトリクス回路駆動装置。 - 【請求項6】 前記マトリクス回路部および前記周辺回
路部は1枚の基板上に形成されていることを特徴とする
請求項1記載のマトリクス回路駆動装置。 - 【請求項7】 前記マトリクス回路部は液晶表示装置の
マトリクス回路部であることを特徴とする請求項1記載
のマトリクス回路駆動装置。
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