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

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JPH05142577A
JPH05142577A JP33459791A JP33459791A JPH05142577A JP H05142577 A JPH05142577 A JP H05142577A JP 33459791 A JP33459791 A JP 33459791A JP 33459791 A JP33459791 A JP 33459791A JP H05142577 A JPH05142577 A JP H05142577A
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film transistor
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peripheral circuit
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置等におけ
るマトリクス回路駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばアクティブマトリクス型の液晶表
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、マトリクス
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。
【０００５】
【作用】この発明によれば、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る。
【０００６】
【実施例】図１はこの発明の一実施例におけるマトリク
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。
【０００７】薄膜トランジスタ１２、１４、１５は、透
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。
【０００８】ところで、このマトリクス回路駆動装置で
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。
【０００９】次に、このマトリクス回路駆動装置の製造
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。
【００１０】次に、アニール工程４３において、ＸｅＣ
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。
【００１１】次に、ゲート絶縁膜形成工程４５におい
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。
【００１２】ところで、ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタ
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。
【００１３】しかるに、このマトリクス回路駆動装置で
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。
【００１４】なお、上記実施例では、透明基板１１の上
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。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例におけるマトリクス回路駆
動装置の要部の断面図。
【図２】同マトリクス回路駆動装置の製造工程図。
【図３】ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタにおける低濃度
不純物ソース・ドレイン領域の不純物濃度とドレイン電
流との関係を示す図。
【図４】従来のマトリクス回路駆動装置の回路構成の一
例を示す図。
【符号の説明】
１１ 透明基板 １２ マトリクス回路部用薄膜トランジスタ １３ 周辺回路部用薄膜トランジスタ ２１〜２３ 半導体薄膜 ２１ａ〜２３ａ チャネル領域 ２１ｂ〜２３ｂ 低濃度不純物ソース・ドレイン領域 ２１ｃ〜２３ｃ 高濃度不純物ソース・ドレイン領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年８月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のこのような薄膜
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】しかるに、このマトリクス回路駆動装置で
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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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