半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件，仅仅用一种导电类型的TFT构成一个电路，从而减少制造步骤，并且能正常获得一个输出信号的电压振幅。在连接到输出节点的一个TFT(203)的栅极和源极之间形成一个电容(205)，并且由TFT(201)和(202)构成的电路具有使节点α进入浮动状态的功能。当节点α处在浮动状态时，通过电容(205)使节点α的电位高于采用TFT(203)的栅极-源极电容耦合获得的VDD，这样就能获得振幅为VDD-GND的输出信号，不会因TFT的门限值造成振幅衰减。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到半导体器件。这种半导体器件是指能够利用半导体特性工作的任何器件。本专利技术具体涉及到显示器件的驱动电路。本专利技术还包括用这种显示器件的驱动电路装配成的电子设备。本文说明书中所述的显示器件包括用液晶元件作为象素获得的液晶显示器件，以及用诸如有机电致发光(EL)元件等自身发光元件获得的发光显示器件。驱动电路是指为了显示而对输入图像信号到排列在显示器件中的象素执行处理的一种电路，并且包括诸如移位寄存器等脉冲电路和诸如放大器等等放大电路。
技术介绍
近年来，在一个绝缘体特别是在一个玻璃衬底上形成一个半导体薄膜的半导体器件(显示器件)，特别是一种采用薄膜晶体管(以下称其为TFT)的有源矩阵式显示器件已经被广泛应用。采用TFT的有源矩阵式显示器件包括数十万乃至数百万个象素，象素被布置成矩阵形状，由布置在各象素中的TFT来控制各象素的电荷，从而显示出一个图像。进而，作为新近的技术，有关一种多晶硅TFT的技术已经有所发展，在其中除了构成象素的象素TFT之外还在一个象素部分周围的区域用TFT同时形成一个驱动电路，它大大有益于器件的小型化，并且能减少消耗的电功率，其结果使这种显示器件成为移动信息终端的显示部分中的一种不可缺少的器件，其应用领域在近年来有了显著的扩展。作为半导体器件(显示器件的驱动电路)，通常是采用在其中组合了 N-型TFT和 P-型TFT的CMOS电路。这种CMOS电路的特征在于以下两点仅仅在改变逻辑的瞬间有电流流动，而在保持一定逻辑的时间段内没有电流流动；并且仅仅在改变逻辑的瞬间有电流流动，而在保持一定逻辑的时间段仅有很小的漏电流(尽管理想的漏电流为零)。这种 CMOS电路具有上述两种特征，由此给这种CMOS电路带来的优点是能够减少整个电路消耗的电流，并且能满意地执行高速驱动。所述的术语“逻辑”是指H(高)电平和L(低)电平。而术语“逻辑变化”是指H 电平变成L电平或是L电平变成H电平。移动电子设备正在变得更小更轻，对采用液晶或自身发光元件的显示器件的需求在迅速增长，然而，从产量等方面来看却难以将制造成本降低到足够低的水平。未来的需求显然还会进一步迅速增长，因此就需要能提供更加廉价的显示器件。作为在绝缘体上制作驱动电路的方法，有一种通用方法是对活性层构图，通过用多个遮光膜进行曝光处理和蚀刻形成导线等等。然而，在这一过程中所执行步骤的数量会直接影响到制造成本，因此，制造这种器件的理想工艺是步骤数量越少越好。通常是由CMOS 电路构成的驱动电路是用TFT构成的，其导电性属于N型或P型。采用这种方法就能省略一部分离子掺杂步骤，而遮光膜的数量也能减少。然而，如果用导电性属于N型或P型的TFT构成驱动电路，就会出现下文所述的问题。图9A表示被普遍使用的一种CMOS反相器(I)和采用极性为N型或P型之一的 TFT构成的反相器(II)和(III)的一些例子。反相器(II)是一种TFT负载型反相器，而反相器(III)是一种电阻负载型反相器。以下要介绍各自的操作。图9B表示输入该反相器的信号波形。假设输入信号振幅是VDD-GND (GND < VDD)。 具体说也就是假设GND = 0 。所述的术语“VDD-GND”表示从VDD代表的电位到GND代表的电位这一范围。在本文中，这一电位的范围是用在GND，VDD等等代表各电位的中间给定的符号“-”来表示的。 例如，GND-VDDl代表从GND指示的电位到VDDl指示的电位的那一范围。另外，在本文中， 作为栅极-源极电压的一个例外，在栅极和源极中间存在符号为“_”的情况。这种情况下的栅极-源极电压代表一个晶体管的栅极电极和源极之间产生的电压而不是代表栅极和源极之间的范围。以下要解释电路的工作方式。为了解释的清楚和简捷而假设构成一个电路的 N-型TFT的门限电压是不规则的，并且被平均确定为VthN。同样，P-型TFT的门限电压被平均确定为VthP。如果在输入信号的电位处在H电平(VDD)的状态下将图9B所示的信号输入到 CMOS反相器，P-型TFT901就被关断，N-型TFT902则被导通，而输出节点上的电位具有L 电平(GND)。反之，如果输入信号处在L电平，P-型TFT901就被导通，N-型TFT902则被关断，而输出节点上的电位就变成H电平(图9C)。以下要解释TFT负载型反相器(II)的工作方式。所考虑的输入信号与图9B所示的情况类似。首先，当输入信号处在L电平时，N-型TFT904被关断。另一方面，一个负载 TFT始终在饱和状态下工作，使得输出节点电位朝H电平方向上升。另一方面，当输入信号处在H电平时，N-型TFT904被导通。此处将N-型TFT904的电流容量设置在比负载TFT903 足够高，输出节点的电位则向L电平方向下降。类似的情况同样适合电阻负载型反相器(III)，如果将一个N-型TFT906的导通电阻值设置在比负载电阻905足够低，当输入信号处在H电平时，N-型TFT906被导通，输出节点的电位则向L电平方向下降。当输入信号处在L电平时，N-型TFT906被关断，输出节点的电位则向H电平方向上升。然而，在采用TFT负载型反相器或电阻负载型反相器时会出现以下的问题。图9D 表示TFT负载型反相器的输出波形。当输出处在H电平时，其电位会比VDD要低数字907所示的量。在负载TFT903中，如果输出节点一侧的端子是源极，而电源VDD —侧的端子是漏极，栅极电极和漏极区就被连接到一起。因此，栅极电极在此时的电位是VDD。还有，在允许负载TFT处在导通状态的条件下，TFT903的栅极-源极电压会大于VthN，导致输出节点的电位几乎上升到从VDD中减去VthN所获得的一个值(VDD-VthN)。也就是说，由数字907代表的值等于VthN。进而，按照负载TFT903与N-型TFT904的电流容量比例，当输出电位处在L电平时，该电位变成比GND高出一个数字908所示的量。为了使其足够接近GND，N-型 TFT904的电流容量必须设置在比负载TFT903足够高。同样，图9E表示电阻负载型反相器的输出波形。按照负载电阻905的电阻值与N-型TFT906的导通电阻的比例，该电位会高9出数字909所示的量。也就是说，如果采用图中所示的仅仅由一种极性的TFT构成的反相器，输出信号就会相对于输入信号的振幅出现振幅衰减。为了构成驱动电路，必须获得没有振幅衰减的输出。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题而提出的，本专利技术的目的是提供一种半导体器件(显示器件的驱动电路)，它能够按低成本用N-型或P-型之一仅仅一种极性的TFT制成，从而减少制造步骤，并且能获得没有振幅衰减的输出。在图9A所示的上述TFT负载型反相器(II)中，在输出信号振幅通常为VDD-GND的条件下加以考虑。首先按图IA所示的电路，当输出信号的电位变成H电平时，电源GND和输出节点之间的电阻值与电源VDD和输出节点之间的电阻值相比仅仅是足够低，因此使这一电位足够接近GND。也就是说，N-型TFTlOl仅仅在N-型TFT102处在ON状态的时间段中才处在OFF状态。其次，当输出信号的电位变成H电平时，为了使该电位等于VDD，N-型 TFTlOl的栅极-源极电压的绝对值仅仅要求始终超过VthN。也就是说，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅见宗广，长尾祥，棚田好文，
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：