[发明专利]半导体器件

说明书

本申请为分案申请，其母案申请的申请号为：02128555.1；申请日：2002年8月9日；发明名称为“半导体器件”。

技术领域

本发明涉及具有形成在玻璃、塑料等绝缘表面上的薄膜晶体管(下文称做TFT)的半导体器件。具体地，这些半导体器件中包括如移位寄存器电路、锁存电路、缓冲器电路和电平移动电路等的脉冲输出电路，和如放大器等的放大电路，每个用做显示器件的驱动电路。

背景技术

近些年来，将具有形成在例如玻璃衬底等绝缘体上的半导体薄膜的显示器件，特别是用TFT制造的电子电路用在各种领域中。电子电路经常用在显示器件中。有源矩阵显示器件例如LCD(液晶显示)用在许多产品中并且广泛分布。在用TFT形成的有源矩阵显示器件中，几十万到几百万的像素排列成矩阵形，通过设置在每个像素的TFT来控制每个像素的电荷，由此显示图像。

随着技术的进一步更新，开发了多晶硅TFT技术，其中使用TFT并包括构成像素的像素TFT的像素部分在衬底上的像素部分的周边区域中形成驱动器电路。这非常有助于减少器件的尺寸和降低器件的功耗，因此对于近些年来应用领域显著拓宽的移动信息终端中提供的显示单元，这种器件是必不可少的。

顺便提及，近些年来，显示器件被采用在各种电子设备的显示单元中，它的应用领域正稳步扩大。近来，积极采用较便宜的电子设备，进一步地减少了成本。

通常，在半导体器件中，采用n沟道TFT和p沟道TFT结合使用的CMOS电路。具有多层结构的显示器件的制造如下：重复地进行膜形成；用光掩模曝光；以及腐蚀。这些步骤极复杂，由此增加了制造成本。此外，在衬底上如上所述整体地形成驱动电路和像素部分时，由于缺陷部分导致产品整体缺陷，这些步骤严重地影响了成品率。

减少制造成本的方法包括尽可能多地减少步骤的数量并以简单的方式和短时间周期制造器件。这里，不是用CMOS结构制造显示器件，而是使用n沟道TFT或p沟道TFT的单极TFT的结构作为驱动电路结构制造显示器件。由此，将一种导电类型引入半导体层的掺杂杂质的步骤的数量在数学上减少到一半，而且，光掩模的数量也可以减少，在很大程度上有效。此外，制造步骤变得更简单，也有助于提高成品率。

图2示出了由两个n沟道TFT形成的反相器的一个例子。该反相器为双输入型，其中信号输入到TFT201和202的栅电极，一个TFT的输入信号的反相信号为另一个TFT的输入。

现在简单介绍图2所示反相器的工作。应该注意在本说明书中，介绍电路的结构和操作时，TFT的三个电极适当地采用了不同的名称，即“栅电极，输入电极和输出电极”或“栅电极，源区和漏区”。当介绍TFT的操作时，在许多情况中考虑栅-源电压。然而，由于它的结构，很难严格区分TFT的源区和漏区。如果指定统一的名称，相反会造成混淆。这就是这里使用不同名称的原因。当介绍信号的输入/输出时，电极是指输入电极和输出电极。当介绍TFT等的栅-源电压时，输入电极和输出电极中的一个称做源区，另一个称做漏区。

此外，“TFT为ON”是指TFT的栅-源电压绝对值超过了阈值电压，在源和漏之间有电流流动的状态。另一方面，“TFT为OFF”是指TFT的栅-源电压绝对值没有达到阈值电压，在源和漏之间没有电流流动的状态。对于阈值，为简化说明，假设各TFT中没有起伏。n沟道TFT的阈值统一设置为VthN，p沟道TFT的阈值统一设置为VthP。

首先，当H电平输入到输入端(In)和L电平输入到反相输入端(Inb)，TFT201变为OFF，TFT202变为ON。则，L电平出现在输出端(Out)，它的电压变为VSS。另一方面，当L电平输入到输入端(In)，H电平输入到反相输入端(Inb)，TFT201变为ON，TFT202变为OFF。则，H电平出现在输出端(Out)。

此时，考虑当输出端(Out)变为H电平时的电位。

在图2中，当H电平输入到TFT201的栅电极时，L电平输入到TFT202的栅电极。则TFT201变为ON，TFT202变为OFF，因此输出端(Out)的电位开始增加。当输出端(Out)的电位达到(VDD-VthN)时，TFT201的栅-源电压等于阈值VthN。即，此时，TFT201变为OFF，由此输出端(Out)的电位不再增加。