一种便携式信息终端和一种摄象机制造技术

本发明专利技术提供了含有一个显示器件的便携式信息终端或摄象机，所述显示器件包括包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和６０－１００ｍＶ／十位的亚阈值系数，及其中根据各电路所需的特性，包括在各电路中的多个薄膜晶体管的沟道形成区由生长距离彼此不同的各横向生长区制成。因此，形成于一个横向生长区中的ＴＦＴ的特性能够尽可能的一致。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，该半导体器件由形成于有绝缘表面的基片上的薄膜晶体管(TFT)构成。这种半导体器件包括IC、LSI、电光器件等等，本专利技术应用于电光器件特别有效。
技术介绍
近年来，对由多晶硅薄膜(多晶硅膜P-Si膜)TFT代替非晶硅薄膜(非晶硅膜a-Si)TFT构成的半导体器件的研究已有了进展。特别是，由于对于作为PC监视器、视频摄象机、和投影仪等的显示器件的需求日益增长，对半导体器件集成于基片上的有源矩阵型显示器件的开发和研究成绩卓著。关于这种有源矩阵型显示器件，已知有一种公开于US专利5250931(Misawa等人)。然而，近来需要附加值，已提出SOP(屏板上系统)计划，其中常规通过外部配置的IC实现的逻辑电路(信号处理电路例如显示控制电路和运算电路)通过TFT安装在同一基片上。另外，对于由TFT制造常规IC或VLSI自身的研究已取得进展。这是因为TFT形成于绝缘基片上，以使其具有寄生电容极小的特点，且可以说在高速工作时TFT比形成于单晶硅上的FET更有效。然而，形成能够实现此计划的TFT的技术尚未确立。理由是使用目前采用的多晶硅膜(包括称作高温多晶硅和低温多晶硅膜)时，很难得到有足够性能的TFT，无法构成需高频驱动的电路。尽管可以通过减小TFT的尺寸暂时提高TFT的工作速度，但沟道长度(或栅长度)的减小引起了短沟道效应，所以导致了例如使漏极耐压降低等缺点。所以在利用常规硅薄膜的TFT中，利用比例律对工作速度的提高很有限，且从可靠性的角度出发很难进一步提高工作速度。而且，硅薄膜存在以下问题，即晶粒和晶界不规则，而晶界很大程度上影响着TFT的特性引起不规则。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述问题，提供一种由形成于有绝缘表面的基片上的TFT构成的半导体器件。特别是，本专利技术的目的是提供一种带有由TFT构成的逻辑电路且功能上系统化的电光器件(此后称作系统显示器件)。顺便提及，该半导体器件包括利用半导体功能的所有器件，所有IGFET、TFT、IC、电光器件及其应用的产品皆包括在广泛意义上的半导体器件范畴内。根据本专利技术的一个方案，提供了一种含有一个显示器件的便携式信息终端，所述显示器件包括包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和60-100mV/十位的亚阈值系数，及其中根据各电路所需的特性，包括在各电路中的多个薄膜晶体管的沟道形成区由生长距离彼此不同的各横向生长区制成。本专利技术还提供了一种含有一个显示器件的摄象机，所述显示器件包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中所述象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和60-100mV/十位的亚阈值系数，及其中包括在各电路中的多个薄膜晶体管的至少沟道形成区的每一个皆由多个条形晶体区制成，及其中在多个条形晶体区内部相邻晶体区的所有边界或基本所有边界处，多个晶体区中的各原子连续排列，没形成晶格缺陷，其中“基本所有”表示即使存在硅原子悬挂键，该部分也会被氢或卤族元素抵消，不会变成晶格缺陷。本专利技术还提供了一种含有一个显示器件的摄象机，所述显示器件包括包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和60-100mV/十位的亚阈值系数，及其中根据各电路所需的特性，包括在各电路中的多个薄膜晶体管的沟道形成区由生长距离彼此不同的各横向生长区制成。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，一些横向生长区将变成构成逻辑电路和/或驱动电路的薄膜晶体管的沟道形成区，另一些横向生长区将变成构成象素矩阵电路的薄膜晶体管的沟道形成区，而且前者的生长距离小于后者的生长距离。其中所述多个薄膜晶体管的沟道长度与横向生长区的生长距离有关。本专利技术还提供了一种含有一个显示器件的摄象机，所述显示器件包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中所述象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和60-100mV/十位的亚阈值系数，及其中包括在各电路中的多个薄膜晶体管的至少沟道形成区的每一个皆由多个条形晶体区制成，及其中在多个条形晶体区内部相邻晶体区的所有边界或基本所有边界处，多个晶体区中的各原子连续排列，没形成晶格缺陷。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，所述晶体区包括氢或卤族元素，以抵消边界处不能连续排列的原子。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，所述多个薄膜晶体管的至少沟道形成区的每一个皆由多个条形晶体区制成。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，结晶硅膜由一种晶体结构体构成，所说晶体结构体中聚集了彼此平行生长的多个棒状或扁平棒状晶体。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，在构成结晶硅膜的棒状或扁平棒状晶体内，晶格彼此连续连接，以便内部被当作用于载流子的单晶。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，至少有源层的沟道形成区是本征的区或基本上是本征的区。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，所述有源层包括选自Ni、Co、Fe、Sn、Pb、Pd、Pt、Cu、Au中的一种或多种元素，用作催化元素，以促使硅膜的结晶，所述催化元素的浓度不大于1×1017原子/cm3。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，所述有源层包括选自Cl、F和Br中的一种或几种元素，这些元素的浓度为1×1015-1×1020原子/cm3。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，构成所述多个薄膜晶体管中每一个薄膜晶体管的有源层和栅绝缘膜之间的界面包括高浓度的选自Cl、F和Br中的一种或几种元素。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，在多个薄膜晶体管中，构成需不小于0.1GHz驱动频率的电路的薄膜晶体管的沟道长度为0.25-0.7μm，构成需工作电压超过10V的电路的薄膜晶体管的沟道长度为2-20μm。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，在多个薄膜晶体管中，构成需不小于0.1GHz驱动频率的驱动电路的薄膜晶体管的沟道长度为0.25-0.7μm，构成需工作电压超过10V的象素矩阵电路的薄膜晶体管的沟道长度为2-20μm。在所述便携式信息终端或所述摄象机中，所述摄象机选自视频摄象机和静态摄象机组成的组。附图说明图1是展示系统显示器的顶视图。图2是说明离子注入步骤的示图。图3是说明本专利技术的第二结构的示图。图4A和4B是展示运算放大器件结构和电路构形的示图。图5A-5E是展示CMOS电路和象素TFT制造步骤的示图。图6A-6E是展示CMOS电路和象素TFT制造步骤的示图。图7A-7D是展示CMOS电路和象素TFT制造步骤的示图。图8是说明独特结晶结构的照片。图9是说明环形振荡器频率特性的示图。图10是展示环形振荡器的输出波谱的照片。图11是展示移位寄存器的输出脉冲的照片。图12是展示频率和脉冲宽度间关系的示图。图13是说明按比例律(the scaling law)的示图。图14A和4B中说明象素区的构形和结构的示图。图15A和15B是展示CMOS电路结构的示图。图16A-16E是展示应用产品的示图。图17A-17D是说明晶界的晶格情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有一个显示器件的便携式信息终端，所述显示器件包括包括在同一基片上的象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路，其中象素矩阵电路、驱动电路和逻辑电路包括多个薄膜晶体管，每个薄膜晶体管皆具有结晶硅膜的有源层，和６０－１００ｍＶ／十位的亚阈值 系数，及其中根据各电路所需的特性，包括在各电路中的多个薄膜晶体管的沟道形成区由生长距离彼此不同的各横向生长区制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，大谷久，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]