[发明专利]半导体器件

说明书

本发明申请是本发明申请人于2002年4月26日提交的、申请号为02118504.2、发明名称为“半导体器件”的发明申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及到半导体器件。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。本发明具体涉及到显示器件的驱动电路。本发明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。 

背景技术

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[V]。 

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-VDD1代表从GND指示的电位到VDD1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)。