專利名稱：薄膜半導體器件、其驅(qū)動電路和使用它們的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種薄膜半導體器件、其驅(qū)動電路和包括它們且在對它們進行操作時使用溫度信息的設備。
背景技術：
已經(jīng)將溫度傳感器設置在顯示設備的外部以允許對液晶顯示器的驅(qū)動波形的溫度相關校正。主要使用了熱敏電阻、鉑電阻溫度計、熱電偶、利用帶隙的具有pn結二極管的溫度傳感器、SAW(表面聲波)溫度傳感器、熱敏磁性物質(zhì)、以及利用紅外線的輻射溫度計。具有pn結二極管的溫度傳感器較為便宜且對溫度具有高線性，其正在得到廣泛地使用。正在進行用對透射率或反射率的光測量來替代溫度傳感器的嘗試。光電二極管和光電導管正在用于這樣的光測量。
現(xiàn)有技術的溫度傳感器具有一些問題。當溫度傳感器位于顯示設備外部時，液晶部分的指示溫度實際上僅為估計值，這是因為并未直接測量在支持襯底之間保持的液晶部分的溫度。這將利用圖1來詳細描述。圖1示出了將兩個溫度傳感器83設置在通過將液晶908保持在玻璃襯底10和29之間而制造的液晶顯示器的外部的結構。在該結構中，對玻璃襯底29的左下側(cè)進行加熱到100℃，玻璃襯底10側(cè)到20℃，且玻璃襯底29的右上側(cè)的背表面到35℃。作為溫度分布的反映，25到65℃的溫度分布出現(xiàn)在液晶908中。另一方面，溫度傳感器的輸出處于20℃和35℃。不能夠正確識別液晶部分的溫度。問題顯然在于將背光的光源設置在一側(cè)處的側(cè)光結構。在其他結構中，溫度分布根據(jù)設備的一部分是不同的。將溫度傳感器置于顯示器的外部難以在對液晶進行操作時正確地測量溫度。
還已經(jīng)考慮了將溫度傳感器包括在顯示設備中。在JP2000-338518(對比文件1)中，使用了在與用于驅(qū)動液晶的薄膜晶體管相同的襯底上形成的溫度傳感器件。圖2A和2B示出了其等效電路。圖2A示出了由柵極電極與漏極電極或源極電極短路的薄膜晶體管4構成的等效電路。圖2B示出了由薄膜二極管5構成的等效電路。在參考文獻1中，位于外部的恒流源與溫度傳感器件的兩端相連以對溫度進行傳感。通常的考慮是，使用在與形成溫度傳感器的相同襯底上形成的電流源能夠消除任何噪聲問題。當電流恒定時，施加到二極管兩端上的電壓取決于環(huán)境溫度。該文獻顯示能夠根據(jù)漏極源極電壓來傳感溫度。與顯示器外部的溫度傳感器相比，使用在液晶顯示設備中制造的薄膜二極管的該溫度傳感器測量非常接近于液晶自身溫度的溫度。然而，電流源位于設備的外部，易于受到來自外部設備的噪聲的影響。溫度傳感器需要傳感幾個到幾十納安的非常小的電流。因此，不能夠避免由于電流源的外部化而造成的精度降低。而且，與使用塊硅的半導體相比，由非晶硅、多晶硅和CG硅表示的薄膜半導體不能夠令人滿意地形成pn結部分。參考電壓易于發(fā)生改變，并且所傳感的溫度會發(fā)生改變。
通常的考慮是在與溫度傳感器相同的襯底上形成電流源能夠解決任何噪聲問題。然而，當將電流源和溫度傳感器形成在相同的襯底上時，其具有與溫度變化相等的電流變化，從而消除了彼此的變化。因此，難以對溫度變化進行傳感。
Yannis Tsividis在由其所寫的“Operation and Modeling of TheMOS Transistor”第二版WCB/McGraw-Hill的第183到190頁已經(jīng)報告了由塊硅制成的晶體管的柵極電壓-漏極電流特性表現(xiàn)為對柵極電壓的不同溫度相關性。如圖3所示，作為示例，在0.9V的柵極電壓附近(大約為0.5V的閾值的兩倍)幾乎看不到由塊硅制成的晶體管的漏極電流的溫度相關性。在低于柵極電壓的區(qū)域中，隨著溫度的增加，漏極電流變高。在高于柵極電壓的區(qū)域中，隨著溫度減小，漏極電流變高。在塊硅中，在相同的襯底上制造作為溫度傳感器的晶體管和作為恒流源的晶體管。在具有溫度相關性的柵極電壓區(qū)域中，對作為溫度傳感器的晶體管進行驅(qū)動。由具有較小溫度相關性的柵極電壓區(qū)域來對作為恒流源的晶體管進行驅(qū)動。原則上，可以將溫度變化傳感為電壓。
另一方面，用于液晶顯示器的半導體層為非晶硅、多晶硅或CG硅，而非塊硅。閾值分布在較寬的區(qū)域中，并且不能夠唯一地確定。不同于由塊硅制成的晶體管，難以根據(jù)閾值來設置柵極電壓值。具有高精度的溫度監(jiān)視較為困難。
在薄膜半導體器件中，利用將溫度傳感器外部化、將溫度傳感器定位在內(nèi)部而使電流電壓轉(zhuǎn)換器處于外部、或使溫度傳感器和恒流源均處于內(nèi)部的方法任一個，仍舊難以以充分的精度來測量液晶的溫度，從而控制液晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠取出溫度作為電壓的薄膜半導體器件。
本發(fā)明的另一目的是提出一種驅(qū)動薄膜半導體器件的方法。
本發(fā)明的另一目的是提出一種包括能夠?qū)囟葌鞲袨殡妷旱谋∧ぐ雽w器件的設備，以便執(zhí)行對與溫度變化相對應的設備操作的控制。例如，提出了一種通過改變驅(qū)動電壓以及根據(jù)溫度的液晶顯示器的光源驅(qū)動方法，在較寬的溫度范圍上執(zhí)行令人滿意的圖像再現(xiàn)的液晶顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜半導體器件具有溫度傳感器，由薄膜半導體形成且用于將溫度傳感為電流；以及電流電壓轉(zhuǎn)換器，由薄膜半導體形成且具有其電流電壓特性不同于所述溫度傳感器的電流電壓特性的溫度相關性，其中由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器將由所述溫度傳感器傳感到的溫度轉(zhuǎn)換為電壓。
根據(jù)本發(fā)明的這樣構成的薄膜半導體器件能夠通過由電流電壓轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器中的溫度相關電流轉(zhuǎn)換為電壓，表現(xiàn)出溫度監(jiān)視功能。根據(jù)本發(fā)明，溫度傳感器和電流電壓轉(zhuǎn)換器具有不同的溫度相關性。盡管溫度傳感器和電流電壓轉(zhuǎn)換器均由相同的薄膜半導體制成，但是該配置能夠以高精度來實現(xiàn)溫度相關電壓值。本發(fā)明人已經(jīng)首先發(fā)現(xiàn)在薄膜半導體器件中，其中柵極電壓漏極電流特性與溫度無關的柵極電壓區(qū)域不僅存在于閾值附近，而且存在于其中使漏極電流飽和的飽和區(qū)域中，并且已經(jīng)提出了本發(fā)明。


圖1是示出了在具有位于顯示器外部的溫度傳感器的液晶顯示器中的現(xiàn)有技術溫度測量的問題的圖；圖2A示出了現(xiàn)有技術溫度傳感器，其中圖2A示出了二極管接法的薄膜晶體管，而圖2B示出了薄膜二極管；圖3是示出了在改變由塊硅技術制造的晶體管中的柵極電壓時、漏極電壓的溫度相關性的圖；圖4是示出了本發(fā)明第一實施例的薄膜半導體器件的圖；圖5A、5B和5C是示出了本發(fā)明第一實施例的薄膜半導體器件的電路示例的圖；圖6是示出了在改變由本發(fā)明第一實施例的薄膜半導體器件的多晶硅技術制成的薄膜晶體管中的柵極電壓時、漏極電壓的溫度相關性的圖；圖7是示出了在由根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多晶硅技術制成的溫度傳感器的輸入電壓和輸出電壓之間的關系的溫度相關性的圖；圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，在5V的輸入電壓處、在溫度傳感器的溫度和輸出電壓之間的關系的圖；圖9是示出了使用比閾值大(或多)六倍的區(qū)域作為電流電壓轉(zhuǎn)換器2的控制電壓，在薄膜晶體管器件的溫度和輸出電壓之間的關系(15V的控制電壓)的圖；圖10是示出了在每一個溫度處，在控制電壓與閾值電壓的比值和與5℃的溫度變化相對應的輸出電壓變化之間的關系的圖；圖11是示出了控制電壓與閾值電壓的比值、增益和線性度之間的關系的圖；圖12是示出了由薄膜半導體器件對液晶顯示器的驅(qū)動電路參考電壓的反饋控制的功能方框圖；
圖13是示出了由薄膜半導體器件對液晶顯示器的背光的控制的功能方框圖；圖14是示出了在本發(fā)明第一實施例中使用的平面型多晶硅TFT開關的橫截面結構的橫截面圖；圖15是示出了用于形成經(jīng)由在漏極和源極電極中所使用的金屬進行多晶硅和柵極電極的連接的、根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜晶體管器件的掩模圖案的圖；圖16是沿圖15中的所制造的薄膜半導體器件的線A-A’所獲取的橫截面圖；圖17是示出了用于形成直接進行多晶硅和柵極電極的連接的、根據(jù)本發(fā)明第一實施例的薄膜半導體器件的掩模圖案的圖；圖18是沿圖17中的所制造的薄膜半導體器件的線B-B’所獲取的橫截面圖；圖19是使用底部柵極TFT的薄膜半導體器件的橫截面圖；圖20A和20B是示出了在使用底部柵極TFT的薄膜半導體器件中制造源極和漏極區(qū)域的方法的圖；圖21是示出了在改變由薄膜半導體器件的局部耗盡SOI技術制造的晶體管中的柵極電壓時、漏極電壓的溫度相關性的圖；圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例，在由局部耗盡SOI技術制成的溫度傳感器的輸入電壓和輸出電壓之間的關系的溫度相關性的圖；圖23是在改變由本發(fā)明第三實施例的薄膜半導體器件的全部耗盡SOI技術制造的晶體管中的柵極電壓時、漏極電壓的溫度相關性的圖；圖24是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例，在由全部耗盡SOI技術制成的溫度傳感器的輸入電壓和輸出電壓之間的關系的溫度相關性的圖；圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的放大部分的電路配置的圖；圖26是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的放大部分的偏置電壓和輸出電壓之間的關系的溫度相關性的圖；圖27是示出了在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的放大部分的9.75V的偏置電壓處，放大部分的溫度和輸出電壓之間的關系的圖；圖28示出了RF-ID設備的典型配置的頂視圖；圖29示出了生物芯片的典型配置的頂視圖；圖30是使用過驅(qū)動(overdrive)系統(tǒng)的液晶顯示器的功能結構圖；圖31是使用過驅(qū)動系統(tǒng)的液晶顯示器的功能方框圖；圖32是使用電容預測LUT(查找表)的過驅(qū)動電路的功能方框圖；圖33是將薄膜半導體器件的反饋控制應用于場序彩色液晶顯示器的功能結構圖；圖34是場序彩色型液晶顯示器的系統(tǒng)總體圖；以及圖35是示出了在每一個溫度處的輸出電壓與20℃處的輸出電壓的比值、以及在第一實施例和比較示例1中在水平軸上指示的溫度的圖。
具體實施例方式
在典型的塊硅技術中，將溫度無關區(qū)域限制在等于閾值兩倍的電壓附近。另一方面，薄膜半導體晶體管的閾值在較寬的范圍內(nèi)變化。當使用閾值附近的區(qū)域作為電流電壓轉(zhuǎn)換器的操作電壓時，電壓的略微變化可以引起溫度相關。當電壓略微改變時，飽和區(qū)域中的溫度無關特性不會發(fā)生改變。飽和區(qū)域的電壓用作電流電壓轉(zhuǎn)換器的操作電壓，而具有溫度相關性的區(qū)域用作溫度傳感器的操作電壓。可以由電流電壓轉(zhuǎn)換器將在溫度傳感器中所引起的電流變化傳感為電壓。
具體地，在根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜半導體器件中，電流電壓轉(zhuǎn)換器是薄膜晶體管，具有薄膜半導體層、將柵極電壓施加到薄膜半導體層上的柵極電極、以及將電流傳導到薄膜半導體層上的漏極電極和源極電極。為了將溫度變化傳感為電流，將柵極電壓設置到飽和區(qū)域，其中使漏極電流飽和。優(yōu)選地，柵極電壓大于薄膜晶體管的閾值電壓的三倍。作為溫度傳感器，可以使用二極管接法的薄膜晶體管或pn結二極管。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，薄膜半導體器件在襯底上具有用于驅(qū)動像素的薄膜晶體管陣列、溫度傳感器、以及與溫度傳感器相連且具有與溫度傳感器不同的溫度相關性的電流電壓轉(zhuǎn)換器。能夠獲得以下薄膜半導體器件，該薄膜半導體器件能夠?qū)⒏鶕?jù)由溫度傳感器所傳感的溫度而改變的輸出電流高精度地傳感為電壓，而不會由于電流電壓轉(zhuǎn)換器的溫度特性而消除。利用這一點可以獲得能夠在較寬的溫度范圍上執(zhí)行令人滿意的圖像再現(xiàn)的液晶顯示器。
(第一實施例)1、基本配置如圖4所示，本發(fā)明的該實施例具有以下基本特征在相同的襯底上具有溫度傳感器1和電流電壓轉(zhuǎn)換器2。由電流電壓轉(zhuǎn)換器2將由于溫度傳感器1所傳感的襯底的溫度變化而引起的電流變化轉(zhuǎn)換為電壓?？梢詫⒁r底的溫度變化觀察為電壓變化。
圖5A是示出了這一點的示意圖。溫度傳感器1和電流電壓轉(zhuǎn)換器2每一個均由薄膜晶體管(TFT)制成，并且形成在像素驅(qū)動TFT陣列襯底上。溫度傳感器1的柵極電極與源極電極短路，并且與電流電壓轉(zhuǎn)換器2的漏極電極相連。將恒定的負dc電壓施加到溫度傳感器1的電源電極54。將恒定的輸入電壓施加到電流電壓轉(zhuǎn)換器2的輸入電極52。然后，取決于襯底溫度的電流流入溫度傳感器1。可以在輸出電極53處將該電流監(jiān)視為由控制電極51中的控制電壓所確定的電壓。
如圖5B所示，使用薄膜半導體的pn結二極管作為溫度傳感器能夠獲得相同的功能。如圖5C所示，沒有使溫度傳感器1的柵極電極和源極電極短路，而將電壓獨立地施加到溫度傳感器1的柵極電極和電流電壓轉(zhuǎn)換器2的柵極電極以實現(xiàn)本發(fā)明。作為示例，薄膜晶體管的尺寸具有4μm的柵極長度和4μm的柵極寬度。使用多晶硅作為半導體層。
圖6示出了這樣的薄膜晶體管的漏極電流的柵極電壓相關性示例。水平軸表示柵極電壓而垂直軸以對數(shù)坐標圖表示漏極電流。該薄膜晶體管具有0.9V的閾值電壓。當將溫度改變?yōu)?40℃、20℃和80℃時，在0.3V和12V的柵極電壓處存在其中漏極電流與溫度無關的區(qū)域。在0.3到12V的區(qū)域中，漏極電流隨著溫度的增加而減小。在大于12V的區(qū)域和小于0.3V的區(qū)域中，漏極電流隨著溫度的增加而增加。
2、當使用給出了與溫度無關的漏極電流的控制電壓時的特性將與溫度無關的區(qū)域用作用于驅(qū)動電流電壓轉(zhuǎn)換器2的薄膜晶體管的柵極電壓(被稱為控制電壓)。0.3V處于閾值附近，從而該特性不能夠穩(wěn)定。因此，將控制電壓設置在飽和區(qū)域的12V附近。
圖7示出了當控制電壓在圖5A中為10V時的輸入/輸出電壓特性?？梢栽?到8V的輸入電壓范圍內(nèi)獲得溫度相關性。在5V附近的溫度靈敏度最高。圖8示出了當將輸入電壓固定為5V時、輸出電壓對溫度的變化。該輸出電壓對溫度表現(xiàn)為令人滿意的線性度。每開氏溫度的電壓上升值為1.5mV。由多晶硅技術制成的TFT的閾值會發(fā)生極大地變化。該實施例使用了充分大于該閾值的柵極電壓，并且?guī)缀醪皇荛撝底兓挠绊?。在圖5B的配置中，可以獲得幾乎相同的結果。在圖5C的配置中，控制電壓為10V，而溫度傳感器1的柵極電壓為3V，其中在圖6中溫度相關性較大。在這種情況下，能夠獲得幾乎相同的結果。
3、當使用給出了其溫度相關性與溫度傳感器的溫度相關性相反的漏極電流的控制電壓時的特性作為電流電壓轉(zhuǎn)換器2的控制電壓，將其中溫度相關性與溫度傳感器1的溫度相關性相反的等于閾值的六倍或更多倍的區(qū)域用于溫度傳感。作為示例，圖9示出了當在圖5C的配置中，將控制電壓設置為15V，將溫度傳感器1的柵極電壓設置到3V附近，且將輸入電壓設置為5V時，溫度和輸出電壓之間的關系。電流電壓轉(zhuǎn)換器2的溫度相關性與溫度傳感器1的溫度相關性相反，如圖6所示。由此，實現(xiàn)了具有與溫度傳感器1的溫度相關性相反的溫度相關性的溫度傳感。在這種情況下，輸出電壓也對溫度表現(xiàn)出令人滿意的線性度。每開氏溫度的電壓上升值為3.0mV?？梢詫崿F(xiàn)當使用給出了前一部分中的溫度無關漏極電流的控制電壓時所獲得的靈敏度的大約兩倍的靈敏度。
4、優(yōu)化控制電壓為了確定溫度傳感器的最佳控制電壓，檢查溫度靈敏度的控制電壓相關性。通過改變控制電壓與閾值電壓的比值來測量輸出電壓相對于5℃的溫度變化的改變。圖10示出了其結果。水平軸表示控制電壓與閾值電壓的比值。垂直軸表示當溫度以5℃改變時、輸出電壓的變化。其中控制電壓與閾值電壓的比值為2.0的條件是稍后所述的比較示例1的條件。當在該條件下改變溫度時，幾乎沒有任何電壓變化。在2.5的比值處，略微會出現(xiàn)電壓變化；然而，該值太小而無法最佳用作溫度傳感器。在3.0的比值處，電壓變化的平均值大約為0.5mV/K，并且能夠?qū)嶋H作為溫度傳感器。在3.5的比值處，電壓變化的平均值大約為1.1mV/K。在4.0的比值處，電壓變化的平均值大約為1.5mV/K。當控制電壓與閾值電壓的比值為3或以上時，可以獲得作為溫度傳感器的優(yōu)選功能。進行增大改變控制電壓與閾值電壓的比值的范圍的測量，用于回歸分析處理?？梢栽诟鼘挼姆秶鷥?nèi)對電壓比值和溫度靈敏度之間的關系進行一般化。在該測量中，將輸出電壓變化與溫度變化的平均比值定義為在測量到的溫度范圍中的增益。該增益對應于當將溫度設置為水平軸而將輸出電壓設置為垂直軸時的回歸系數(shù)，從而通過共線近似將回歸分析應用于所獲得的特性。在回歸分析中的確定系數(shù)(被稱為R2值)在回歸線附近表現(xiàn)出測量值的發(fā)散。該確定系數(shù)表現(xiàn)出輸出電壓對溫度的線性度。該值處于0到1的范圍中。隨著其接近于1，該線性度更為優(yōu)選。
圖11示出了當將控制電壓與閾值電壓的比值改變?yōu)?.5、1.0、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、6.0和10.0時、增益和線性度之間的關系。當控制電壓與閾值電壓的比值為2.0時，輸出電壓值幾乎是恒定的。在這種情況下，由水平軸來表示溫度的回歸分析不能夠確定正確的確定系數(shù)。因此，并未繪制在2.0的比值處的線性度。如從圖中可以理解，其中控制電壓與閾值電壓的比值小于1.0的區(qū)域獲得了具有非常高的線性度的特性。如同在比值0.5中那樣，存在其中獲得了特定量的增益的條件?？梢詫⒃搮^(qū)域用作溫度傳感器。如以上所述，該區(qū)域明顯地易于受到閾值電壓的影響。當通過多晶硅技術來使用其時，測量誤差變大。在比值2.5處，增益較低并且線性度并不這樣令人滿意。當控制電壓與閾值電壓的比值為3.0或以上時，該增益為每開氏溫度0.5mV或以上，并且還獲得了95％以上的線性度。在比值3.0或以上處，增益和線性度同時表現(xiàn)出令人滿意的值。可以將該區(qū)域用作溫度傳感器。
不必連續(xù)施加控制電壓，而作為替代，可以在需要溫度信息的周期中，間歇地施加該控制電壓。通過該間歇性訪問，可以獲得更低的功率消耗。在根據(jù)本發(fā)明的薄膜半導體器件中，當施加控制電壓時，電流在輸入電極和負電源電極之間流動。測量電流的溫度變化以獲得溫度信息。作為控制電壓的替代，施加使圖5A的電流電壓轉(zhuǎn)換器的晶體管進入截止狀態(tài)的電壓。然后，在該電流電壓轉(zhuǎn)換器的晶體管中的電流幾乎為零。同時，在溫度傳感器中并未流過電流，從而所消耗的電流幾乎為零。當對象的溫度變化幾乎為每秒1℃時，每秒僅一個測量可以給出充分的溫度信息。當在10毫秒的時間段中以每秒一次來測量溫度時，間歇地施加控制電壓將消耗電流減小為1/100。通過改變施加到控制電極上的電壓而引起的截止狀態(tài)的漏電流和電流消耗使實際電流消耗大約為1/25。
5、薄膜半導體器件的驅(qū)動控制圖12示出了將由薄膜半導體器件所獲得的溫度信息反饋到液晶顯示驅(qū)動電路的參考電壓的功能塊的示例。液晶顯示區(qū)由信號電極電路31和掃描電極電路32驅(qū)動。由控制電路36來控制這些電路的操作。由參考電壓電路35所產(chǎn)生的參考電壓來確定由信號電極驅(qū)動電路31所產(chǎn)生的信號的幅度。將本發(fā)明的薄膜半導體器件3設置在液晶顯示區(qū)上。由來自薄膜半導體器件3的輸出信號來控制參考電壓35的信號幅度?？梢愿鶕?jù)溫度來調(diào)節(jié)實際施加到液晶上的信號電壓的幅度，以便獲得與溫度無關的圖像質(zhì)量。將由溫度信息調(diào)節(jié)后的參考電壓從參考電壓電路35施加到液晶顯示區(qū)和信號電極驅(qū)動電路31?？梢愿鶕?jù)溫度來調(diào)節(jié)實際施加到液晶上的信號電壓的幅度。
如圖13所示，可以將從薄膜半導體器件3中輸出的溫度信息反饋到背光。為了使屏幕變亮，在該液晶顯示器中，以從光源33中發(fā)出的光來照明該顯示區(qū)。由控制電路36驅(qū)動的光源驅(qū)動電路34來控制光源33的亮度。將設置在液晶顯示區(qū)上的薄膜半導體器件3的輸出電壓反饋到光源驅(qū)動電路34以根據(jù)溫度變化來調(diào)節(jié)光源的亮度。當溫度降低且液晶顯示區(qū)的光效率減小時，該配置控制背光的亮度增加，以便減小降低的溫度對圖像再現(xiàn)的影響。
6、TFT制造方法在該實施例中，將描述最廣泛使用的利用多晶硅技術的TFT制造方法。這里，多晶硅技術是指在襯底上的絕緣膜上形成具有多晶硅結構的多晶硅薄膜的技術。
(1)基本制造方法存在兩種TFT結構頂部柵極和底部柵極型。將利用圖14來描述頂部柵極TFT的應用。將氧化硅膜28-1形成在玻璃襯底29上，然后形成非晶硅膜。在退火時使用準分子激光器來將非晶硅修改為多晶硅27。在對其進行圖案之后，形成10nm的氧化硅膜28-2。對光刻膠形成圖案，以使其略大于柵極形狀(以便在稍后形成LDD區(qū)域23和24)。摻雜磷離子以形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域。在使氧化硅膜28-2生長為柵極氧化膜之后，使作為柵極電極的非晶硅和硅化鎢(WSi)生長。利用光刻膠掩模對這些膜形成圖案形成了柵極電極。利用形成圖案的光刻膠作為掩模，僅在所需區(qū)域中摻雜磷離子以形成LDD區(qū)域23和24。
使氧化硅膜28-3生長。形成通孔。通過濺射形成鋁和鈦，然后對其形成圖案以形成源極電極26和漏極電極25。在整個襯底上形成氮化硅膜21，然后形成接觸孔。在整個襯底上形成ITO膜，以便對其形成圖案以形成透明像素電極22。
制造如圖14所示的平面型TFT像素開關以形成TFT陣列。在玻璃襯底上形成具有TFT開關和掃描電路的像素陣列?？梢酝ㄟ^現(xiàn)有技術的制造方法來形成陣列。在圖14中，通過非晶硅的多晶化來形成TFT。可以通過在生長之后利用激光照射來提高多晶硅的顆粒尺寸的方法來形成該TFT。除了準分子激光器之外，可以使用連續(xù)波(CW)激光器。
(2)薄膜半導體器件制造方法可以根據(jù)(1)中所述的處理來制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜半導體器件。圖15示出了這里所使用的掩模布局圖的示例。圖16示出了沿圖15的線A-A’的、使用掩模制造的器件的橫截面圖。在該示例中，溫度傳感器的柵極電極和漏極電極和電流電壓轉(zhuǎn)換器的源極電極通過輸出電極53的金屬相連，并且等效于二極管。圖17示出了另一掩模布局的示例。圖18示出了沿線B-B’的、利用掩模制造的器件的橫截面圖。在該示例中，溫度傳感器的柵極電極和漏極電極和電流電壓轉(zhuǎn)換器的源極電極通過多晶硅膜相連，而非輸出電極的金屬材料。在該結構中，在二極管連接部分中僅存在柵極電極和摻雜的多晶硅膜之間的接觸。
以上描述了其中柵極電極位于薄膜半導體層之上的頂部柵極TFT。本發(fā)明可以由將柵極電極設置在薄膜半導體層之下的底部柵極TFT來實現(xiàn)。將描述當使用底部柵極TFT時、制造根據(jù)本發(fā)明的薄膜半導體器件的方法。
圖19是底部柵極TFT的根據(jù)本發(fā)明實施例的器件的橫截面圖。其與其中溫度傳感器的柵極電極和漏極電極和電流電壓轉(zhuǎn)換器的源極電極通過圖15和16所述的輸出電極的金屬相連的薄膜半導體器件的布局相同，除了柵極電極為最低層之外。圖20A和20B示出了在圖19的制造方法中制造源極和漏極區(qū)域的方法。將并未示出的氧化硅設置在玻璃襯底29上，并且將鉻(Cr)形成于其上，作為柵極電極30。通過PE-CVD方法將氮化硅膜21或氧化硅膜28形成為柵極絕緣膜，然后沉積非晶硅12。將光刻膠14的圖案形成為非晶硅12的溝道區(qū)域上的摻雜掩模，以便通過離子摻雜方法將雜質(zhì)(磷或硼)摻雜到源極和漏極區(qū)域中(圖20A)。去除光刻膠14，隨后，在真空中在400℃下熱處理90分鐘以減小非晶硅膜12的氫濃度，在其上以準分子激光器照射膜12以使非晶硅膜12結晶(圖20B)。在結晶的同時激活雜質(zhì)摻雜區(qū)。在形成源極和漏極電極之后，在氫等離子體氣氛中，以300℃將氧化硅膜沉積并氫化處理90分鐘，以減小在多晶硅薄膜的顆粒邊界中存在的懸掛鍵。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，將作為控制電壓施加的電壓設置到適當?shù)姆秶??？梢酝ㄟ^電流電壓轉(zhuǎn)換器2將由于溫度傳感器1所傳感的溫度變化所引起的電流變化傳感為電壓變化。將控制電壓設置到漏極電流不會引起溫度相關性的區(qū)域、或者其溫度相關性不同于溫度傳感器的溫度相關性的區(qū)域。電流電壓轉(zhuǎn)換器2和溫度傳感器1顯示無關溫度特性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的令人滿意的溫度傳感器。
(第二實施例)該實施例與第一實施例的不同在于通過局部耗盡SOI技術而非多晶硅技術來形成TFT。
SOI技術是指在襯底上形成的絕緣膜上形成多晶硅薄膜的技術。SOI技術分類為局部耗盡SOI技術和全部耗盡SOI技術。這兩者之間的差別是硅膜的耗盡程度，具體地，根據(jù)硅膜的厚度來劃分。當硅膜的厚度是最厚耗盡層的厚度的兩倍或以上時的處理被稱為局部耗盡SOI技術。耗盡層的最大厚度取決于雜質(zhì)量和費米能級，并且針對每一個器件技術而不同。局部耗盡和全部耗盡的硅膜厚度針對每一個器件技術而不同。通常，小于50nm的膜厚度被稱為全部耗盡的，并且100到200nm(或以上)的膜厚度被稱為局部耗盡。這里，按照相同的方式對其進行定義。
與塊硅技術相比，SOI技術包括以下特征(1)由于較小的結電容，允許低電壓和快速操作；(2)提供了對輻射的高抵抗力；以及(3)使具有較小串擾的電路密集地集成。
對于用于SOI技術的襯底，當前制造了氧離子注入的SIMOX襯底、通過氫離子鍵合和分離的UNIBOND(智能割離)襯底、以及通過利用多孔硅襯底的鍵合和噴水分離的ELTRAN襯底。
在局部耗盡SOI中，制造該設備的處理與典型塊硅處理相同，除了使用了不同的硅襯底之外。鍵合襯底經(jīng)常用于該局部耗盡SOI。以高精度來控制鍵合襯底的氧化膜的厚度。然而，對于在其上進行機械拋光且膜厚度容易變化的硅部分，局部耗盡SOI的膜厚度非常大，從而變化的膜厚度的影響較小。出于這些原因，經(jīng)常使用鍵合襯底。
當硅膜的厚度小于耗盡層的最大厚度時的處理被稱為全部耗盡SOI技術。這將在第三實施例中描述。
圖21示出了由局部耗盡SOI技術制造的TFT的漏極電流柵極電壓相關性的示例。SOI技術的半導體層的遷移率比圖6所示的多晶硅技術高幾乎十倍。在顆粒邊界中沒有陷阱現(xiàn)象，如在多晶硅技術中所看到的。在該實施例中并未使用LDD結構。以相對于圖6的幅度幾乎兩個數(shù)量級的幅度來增加漏極電流。如上所述，水平軸表示柵極電壓，垂直軸以對數(shù)坐標圖來表示漏極電流。當將溫度改變?yōu)?40℃、20℃和80℃時，識別其中漏極電流在1.9V的柵極電壓附近和12V的柵極電壓附近溫度無關的區(qū)域。
圖22示出了當控制電壓為12V時，在該結構的薄膜半導體器件中的輸入電壓輸出電壓特性。與多晶硅技術相比，溫度靈敏度相當?shù)汀Ｃ块_氏溫度的電壓上升值為0.5mV。盡管如此，局部耗盡SOI技術可以在根據(jù)本發(fā)明的可接受溫度傳感器。
(第三實施例)該實施例與第一和第二實施例的不同在于TFT由全部耗盡SOI技術而非多晶硅技術形成。全部耗盡SOI技術是其中硅膜的厚度小于耗盡層的最大厚度的SOI技術。該厚度通常為50nm或更小。電流電壓轉(zhuǎn)換器通過全部耗盡SOI技術，調(diào)節(jié)在襯底方向上施加到柵極電極的電壓(此后被稱為背柵極電壓)，從而允許以偽方式使主體區(qū)域的底部部分未耗盡。施加背柵極電壓的電極被稱為背柵極電極。該結構可以允許全部耗盡SOI技術的耗盡溝道的背柵極側(cè)未耗盡。
圖23示出了通過全部耗盡SOI技術制造的TFT的漏極電流柵極電壓相關性的示例。獲得高于圖6的多晶硅技術的漏極電流。如上所述，水平軸表示柵極電壓，而垂直軸以對數(shù)坐標圖表示漏極電流。當將溫度改變?yōu)?40℃、20℃和80℃時，存在漏極電流在1.9V的柵極電壓附近和在12V的柵極電壓附近溫度無關的區(qū)域。可以獲得與局部耗盡SOI技術幾乎相同的結果。圖24示出了當控制電壓為12V時，圖5A的結構的薄膜半導體器件中的輸入電壓輸出電壓特性。每開氏溫度的電壓上升值為0.6mV。溫度靈敏度略高于局部耗盡SOI技術的電壓上升值。靈敏度低于多晶硅技術的靈敏度；然而，盡管如此，全部耗盡SOI技術可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的可接受薄膜半導體器件。
與第二和第三實施例相比，使用LDD結構的多晶硅技術的第一實施例被認為最優(yōu)選地作為溫度傳感器，具體理由如下1、高于SOI技術的溫度靈敏度的溫度靈敏度；以及2、在更低電流區(qū)域中獲得溫度無關特性以提供更低功率消耗。盡管使用多晶硅技術的電路通常具有閾值變化的問題，本發(fā)明使用了該閾值電壓的三倍或更多倍的區(qū)域，并且相對不易受閾值的影響。
(第四實施例)該實施例將薄膜半導體器件的電壓輸出與根據(jù)第一實施例的放大器相連。
圖25示出了所制造的放大組件的電路配置。放大組件具有利用了電流鏡像電路和差分輸入電路的運算跨導放大器(OTA)配置。在該實施例中，將描述使用差分對的基本放大電路。可以使用其他放大電路。
圖25的放大組件使用了七個晶體管。所有晶體管具有4微米的柵極長度。晶體管T1、T2、T5和T6是p溝道薄膜晶體管。晶體管T3、T4和T7是n溝道薄膜晶體管。T1和T2的柵極寬度為7微米。T3和T4的柵極寬度為11微米。T5的柵極寬度為22微米。T6和T7的柵極寬度為75微米。補償電容Cf是35毫微微法(35fF)。由與柵極電極線和數(shù)據(jù)電極線的相同層的金屬來提供補償電容。期間的氧化膜的膜厚度為4000埃。電容器的電極尺寸為65微米乘以6微米。當連接1皮法(1pF)的負載時，放大組件可以獲得40dB(分貝)的增益。
圖25中的放大組件的差分輸入端子63和圖5A、5B或5C中的輸出電極相連以構造薄膜半導體器件。對于溫度傳感器1和電流電壓轉(zhuǎn)換器2，柵極長度為4微米，而柵極寬度為12微米。將10V施加到圖25中所示的正電源電壓線61，并且將負電源電壓線62接地。
根據(jù)施加到與恒流源相對應的晶體管T5和T6上的偏置電壓的幅度來改變薄膜半導體器件的特性。圖26示出了當改變偏置電壓時，通過測量薄膜半導體器件的放大組件的輸出電壓而獲得的結果。當將溫度改變?yōu)?40℃、20℃和80℃時，發(fā)現(xiàn)輸出電壓的溫度相關性在9.8V的偏置電壓附近最為顯著。根據(jù)該結果，測量在9.75V的偏置電壓處的輸出端子的輸出電壓的溫度相關性。圖27示出了該結果。溫度從-40℃改變?yōu)?0℃，以5℃遞增?？梢垣@得令人滿意的對溫度的線性度。每開氏溫度的電壓上升值大約為8毫伏。按照該方式，可以獲得比沒有放大組件的第一實施例大大約5倍的幅度輸出。
本發(fā)明的第五實施例是利用射頻來執(zhí)行識別的RF-ID設備，并且包括本發(fā)明的薄膜半導體器件。圖28示出了RF-ID設備的典型配置的頂視圖。RF-ID設備包括設置在襯底73上的IC 71和天線72。射頻識別(RF-ID)設備存在各種通信方法和頻率帶寬。作為示例，存在使用微波的微波方法、使用幾十千赫茲到幾十兆赫茲的帶寬的電磁感應方法、以及使用幾百千赫茲的帶寬的電磁耦合方法。在本發(fā)明中，將薄膜半導體器件3包括在RF-ID設備中?？梢栽赗F-ID設備中對設備的操作中的溫度相關變化進行補償?？梢栽谕獠恳苑墙佑|的方式來監(jiān)視RF-ID設備或具有RF-ID設備的對象的溫度。
(第六實施例)本發(fā)明的第六實施例是具有本發(fā)明的薄膜半導體器件的生物芯片或DNA芯片。圖29示出了生物芯片的典型配置的頂視圖。生物芯片廣義地分類為光學型和電子型。在光學型生物芯片中，在與襯底化學耦合的預定位置處，正確定位從已知基因中獲得的DNA片斷(探頭)。所評估的示例中的相應部分基于鎖和鑰匙的關系相連，并且由諸如發(fā)光染料的標記裝置對光進行發(fā)射，以便由CCD檢測。在電子型生物芯片中，由酶來標記要檢查的物質(zhì)，并且分離為兩個電活性部分，從而可以由具有金電極的傳感器來檢測所產(chǎn)生的電流。根據(jù)電流隨時間的變化來識別目標物質(zhì)的濃度。多晶硅技術能夠以低成本來實現(xiàn)各個光學和電子類型，并且還可以實現(xiàn)對兩者進行合并的生物芯片。當在生物芯片上形成本發(fā)明的薄膜半導體器件3時，可以精確地監(jiān)視當分析所制造的生物芯片時的溫度以增加分析精度。通過設置本發(fā)明的薄膜半導體器件，可以精確地識別反應部分的溫度。能夠獲得有助于觀察活體的數(shù)據(jù)。
DNA芯片通常被認為是一種生物芯片。然而，由于市場上該類型的產(chǎn)品較大，因此其可以分類為其自身產(chǎn)品類型。對于大多數(shù)DNA芯片，由于熒光分析的需要，需要使用諸如滑動玻璃(slide glass)等玻璃襯底而非硅襯底。典型地，DNA芯片隨后利用平版印刷術來綜合襯底上的探頭，這是正常昂貴的。利用該玻璃襯底，當執(zhí)行電檢查時，需要特殊的布線技術。難以添加電路。在多晶硅技術的應用中，可以使用玻璃襯底和塑料襯底，可以響應于熒光分析?？梢詫⑴渚€和電路插入在探頭和玻璃襯底之間以使DNA芯片的性能較高?？梢酝ㄟ^應用用于通過微型陶瓷泵打印DNA墨水溶液或打點的噴墨技術(或泡沫噴射(商標)技術)，以低成本來制造探頭。這能夠通過具有低于現(xiàn)有技術成本的1/10的成本的電路的多晶硅技術來提供非常高性能的DNA芯片。將本發(fā)明的薄膜半導體器件應用于生物芯片能夠精確地監(jiān)視在DNA分析的反應時的溫度，以便提高DNA分析的精度。
(第七實施例)在該實施例中，將本發(fā)明的薄膜半導體器件用于對液晶顯示器的過驅(qū)驅(qū)動。
圖30示出了將本發(fā)明應用于液晶顯示器的過驅(qū)驅(qū)動的功能方框圖。該基本配置與第一實施例所述的圖13相同，除了該過驅(qū)電路與控制電路相連之外。該過驅(qū)將高于正常區(qū)域的電壓的電壓施加到液晶上，以增加用于促使狀態(tài)變化的場強，這對于快速驅(qū)動液晶顯示器非常有效。在該示例中，執(zhí)行對光源的反饋。圖31示出了在圖30的過驅(qū)電路中的功能方框示例。在圖31中，過驅(qū)電路將輸入信號存儲在幀緩沖器38中，從幀緩沖器38中讀取緊挨在之前的幀的信號，并且將其與當前輸入信號進行比較。使用該比較結果，從查找表(LUT)39中讀取在過驅(qū)之后的視頻信號電平以確定要實際用來將其作為輸出信號輸出的電壓。在圖30中，將利用薄膜半導體器件3的基于溫度信息的校正同時輸入?yún)⒖茧妷弘娐?5和過驅(qū)電路37，以便根據(jù)溫度來執(zhí)行電壓校正。將來自薄膜半導體器件3的溫度信息反饋到用于驅(qū)動光源33的光源驅(qū)動電路34，以便調(diào)節(jié)光源的亮度和光發(fā)射定時。在該實施例中，作為薄膜半導體器件3，電流電壓轉(zhuǎn)換器的控制電壓為10V，其輸入電壓為5V。
當以過驅(qū)方法來執(zhí)行電容預測時，作為圖31的過驅(qū)電路的替代，使用圖32的過驅(qū)電路。該電路基于輸入信號和從電容幀緩沖器45中讀取的緊挨在之前的幀的每一個像素的電容，利用電容預測LUT(查找表)44來確定下一幀的預測電容。將預測電容存儲在電容幀緩沖器45中。電壓LUT(查找表)43將其與輸入信號進行比較，并且確定要實際用來將其作為輸出信號輸出的信號。利用該電路，當由于液晶響應較慢而不能夠獲得所需亮度時，可以調(diào)節(jié)所施加的電壓，從而在所需時間內(nèi)達到與所需亮度相對應的所需液晶電容。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)過驅(qū)驅(qū)動。
液晶的響應受到溫度的影響。針對每一個代表性溫度準備電壓LUT，以便根據(jù)測量到的溫度來選擇電壓LUT。由該結構來執(zhí)行在過驅(qū)電路中根據(jù)溫度的電壓校正。
(第八實施例)示出了將本發(fā)明應用于驅(qū)動場序彩色系統(tǒng)(色彩分時)的液晶顯示器的驅(qū)動的示例。在該場序彩色系統(tǒng)中，液晶的可用響應時間非常短。當溫度降低時液晶響應速度降低的影響是顯著的。在該實施例中，由薄膜半導體器件來監(jiān)視溫度以便在低溫處增加過驅(qū)電壓和背光的亮度，從而獲得令人滿意圖像而與溫度無關。
圖33示出了當在場序系統(tǒng)的液晶顯示器中根據(jù)溫度信息給出反饋時的功能塊的示例?；窘Y構與第一實施例所述的圖13相同，除了場序驅(qū)動電路42與控制電路36相連而將場序光源40用作光源之外。
在場序彩色系統(tǒng)中，將顯示圖像分為一些/多個以后以順序方式顯示的彩色子圖像，從而與其同步地點亮與子圖像相同顏色的光源。對于場序光源40，可以使用LED、EL、具有多個波長帶的冷陰極管。由控制電路36來驅(qū)動場序光源驅(qū)動電路41，并且該場序光源驅(qū)動電路41具有高速地切換場序光源40的顏色的功能。
圖34更詳細地示出了場序顯示系統(tǒng)的示例。由場序控制器IC 103來處理圖像數(shù)據(jù)110以便將其轉(zhuǎn)換為針對每一個顏色(紅色、藍色和綠色)的圖像數(shù)據(jù)。場序控制器IC 103具有控制電路36、脈沖發(fā)生器104和高速幀存儲器106。圖像數(shù)據(jù)110一次性存儲在快速幀存儲器中以將其分割為每一種顏色?；谂c顏色有關的信息，從控制電路36中產(chǎn)生用于驅(qū)動LED 101的LED控制信號108。同時，控制電路36驅(qū)動脈沖發(fā)生器104以產(chǎn)生驅(qū)動脈沖109。將圖像數(shù)據(jù)110通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)102輸入到LCD 100。LCD 100接收驅(qū)動脈沖109以使每一種顏色的圖像發(fā)光。由包括控制電路36、脈沖發(fā)生器104和高速幀存儲器106的場序控制器IC 103來處理普通圖像數(shù)據(jù)，以便將其轉(zhuǎn)換為針對每一種顏色(紅色、藍色和綠色)的圖像數(shù)據(jù)。將該圖像數(shù)據(jù)通過DAC 102輸入到LCD(液晶顯示板)100。由來自控制器IC的脈沖發(fā)生器的驅(qū)動脈沖來控制LCD 100中的掃描電路。利用三種顏色的LED 101作為光源，由來自控制器IC的LED控制信號108來控制該LED。
圖33示出了作為控制電路36和場序驅(qū)動電路42的兩個功能塊的圖34的場序控制器IC 103。在該場序系統(tǒng)中，高速切換光源的顏色以實現(xiàn)彩色顯示。濾色器對于液晶顯示部分而言不是必要的。根據(jù)場序驅(qū)動電路41中的控制電路36的信號來處理顏色切換、發(fā)光時間和亮度。與過驅(qū)系統(tǒng)一樣，將薄膜半導體器件3的溫度信息反饋到參考電壓電路35、場序驅(qū)動電路42和場序光源驅(qū)動電路41?？梢员３峙c溫度無關的恒定圖像質(zhì)量。在該實施例中，作為薄膜半導體器件3，電流電壓轉(zhuǎn)換器的TFT的控制電壓為10V，而電流電壓轉(zhuǎn)換器的TFT的輸入電壓為5V。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)溫度控制能夠降低亮度變化和在現(xiàn)有技術中所看到的溫度相關顏色，從而提高了圖像質(zhì)量。
(比較示例)圖35示出了當將電流電壓轉(zhuǎn)換器的控制電壓設置為5V時的輸出電壓的溫度相關性，其中電流電壓轉(zhuǎn)換器的溫度相關性等于第一實施例的圖5A所示結構的薄膜半導體器件的溫度傳感器的溫度相關性。垂直軸表示在每一個溫度處的測量值與在20℃處的測量值的比值。示出了在第一實施例中所使用的10V的控制電壓的特性，用于比較(-●-)。如由-■-所示，在5V的控制電壓處，薄膜半導體器件的輸出幾乎為恒定的而與溫度無關。不能夠獲得任何與溫度相關的輸出。不能夠?qū)崿F(xiàn)作為溫度傳感器的功能。
盡管已經(jīng)結合其多個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不脫離所附權利要求所闡明的真實精神和范圍的情況下，其各種修改均是可能的。
權利要求
1.一種薄膜半導體器件，包括溫度傳感器，由薄膜半導體形成且用于將溫度傳感為電流；以及電流電壓轉(zhuǎn)換器，由薄膜半導體形成且具有其電流電壓特性不同于所述溫度傳感器的電流電壓特性的溫度相關性；其中，由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器將由所述溫度傳感器傳感到的溫度轉(zhuǎn)換為電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述電流電壓轉(zhuǎn)換器包括薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的柵極電極、以及將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極。
3.根據(jù)權利要求2所述的薄膜半導體器件，其特征在于在所述薄膜晶體管的電流電壓轉(zhuǎn)換處，所述柵極電壓等于或大于所述薄膜晶體管的閾值的三倍。
4.根據(jù)權利要求2所述的薄膜半導體器件，其特征在于在所述薄膜晶體管的電流電壓轉(zhuǎn)換處，所述柵極電壓是給出了所述薄膜晶體管的漏極電流飽和區(qū)域的電壓。
5.根據(jù)權利要求4所述的薄膜半導體器件，其特征在于還包括控制器，用于當將由所述溫度傳感器所傳感的電流轉(zhuǎn)換為電壓時，將所述柵極電壓控制為預定值。
6.根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述溫度傳感器包括薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極，其中所述漏極電極或所述源極電極與所述柵極電極電短路。
7.根據(jù)權利要求6所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的薄膜晶體管的漏極電極或源極電極與所述溫度傳感器的漏極電極或源極電極相連。
8.根據(jù)權利要求2所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述溫度傳感器包括薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極。
9.根據(jù)權利要求8所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述溫度傳感器的柵極電壓和所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的柵極電壓具有不同的值。
10.根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件，其特征在于所述溫度傳感器是由薄膜半導體形成的pn結二極管。
11.根據(jù)權利要求8所述的薄膜半導體器件，其特征在于還包括第一電壓源，用于在其中所述溫度傳感器的漏極電流具有相對較高的溫度相關性的第一電壓范圍內(nèi)，將第一柵極電壓施加到所述溫度傳感器；以及第二電壓源，用于在其中所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的漏極電流具有相對較低的溫度相關性的第二電壓范圍內(nèi)，將第二柵極電壓施加到所述電流電壓轉(zhuǎn)換器。
12.根據(jù)權利要求8所述的薄膜半導體器件，其特征在于還包括第一電壓源，用于在其中所述溫度傳感器的漏極電流具有相對較高的溫度相關性的第一電壓范圍內(nèi)，將第一柵極電壓施加到所述溫度傳感器；以及第二電壓源，用于在其中所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的漏極電流具有與所述溫度傳感器相反的溫度相關性的第二電壓范圍內(nèi)，將第二柵極電壓施加到所述電流電壓轉(zhuǎn)換器。
13.一種驅(qū)動薄膜半導體器件的方法，所述薄膜半導體器件包括溫度傳感器，由薄膜半導體形成且用于將溫度傳感為電流；以及電流電壓轉(zhuǎn)換器，包括薄膜晶體管，所述薄膜晶體管具有薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極，并且所述電流電壓轉(zhuǎn)換器具有其電流電壓特性不同于所述溫度傳感器的電流電壓特性的溫度相關性，所述方法包括將預定柵極電壓施加到所述柵極電極上，以便由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器將由所述溫度傳感器傳感到的溫度所改變的電流轉(zhuǎn)換為電壓。
14.一種驅(qū)動薄膜半導體器件的方法，所述薄膜半導體器件包括溫度傳感器，包括薄膜半導體，所述所述薄膜晶體管具有薄膜半導體層、用于將用于驅(qū)動溫度傳感器的柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的第一柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極，且用于將溫度傳感為電流；以及電流電壓轉(zhuǎn)換器，包括薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的第二柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極，并且所述電流電壓轉(zhuǎn)換器具有其電流電壓特性不同于所述溫度傳感器的電流電壓特性的溫度相關性，所述方法包括將小于閾值的三倍且大于所述閾值的電壓施加到所述第一柵極電極上；將所述閾值的三倍或更多倍的電壓施加到所述第二柵極電極上；以及由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器將由所述溫度傳感器傳感到的溫度所改變的電流轉(zhuǎn)換為電壓。
15.根據(jù)權利要求14所述的驅(qū)動薄膜半導體器件的方法，其特征在于間歇地施加所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的所述柵極電壓。
16.一種包括根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件的顯示器，包括圖像顯示區(qū)；信號電壓驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述顯示部分；參考電壓電路，用于接收所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并且確定提供給所述信號電壓驅(qū)動電路的參考電壓；掃描電極驅(qū)動電路，用于掃描所述顯示圖像部分的屏幕；以及控制電路，用于控制所述信號電壓驅(qū)動電路和所述掃描電極驅(qū)動電路。
17.根據(jù)權利要求16所述的顯示器，其特征在于所述圖像顯示區(qū)是液晶板。
18.根據(jù)權利要求17所述的顯示器，其特征在于還包括用于將大于普通視頻信號電場的電場施加到所述液晶上的電路，其中所述電路由所述薄膜半導體器件的輸出電壓來控制。
19.根據(jù)權利要求16所述的顯示器，其特征在于還包括用于通過所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓來改變從所述參考電壓電路中輸出的參考電壓的控制器。
20.根據(jù)權利要求16所述的驅(qū)動顯示器的方法，其特征在于包括通過所述電流電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓來改變從所述參考電壓電路輸出的參考電壓。
21.根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件，其特征在于還包括放大器，用于放大由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的所述電壓。
22.一種利用射頻來執(zhí)行識別的RF-ID設備，所述RF-ID設備包括根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件。
23.一種包括根據(jù)權利要求1所述的薄膜半導體器件的生物芯片和DNA芯片。
24.一種薄膜半導體器件，包括用于將溫度傳感為電流的裝置；以及用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓的裝置；其中用于將溫度傳感為電流的裝置和用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓的裝置均由薄膜半導體形成，并且在與溫度相關的電流電壓特性上彼此不同。
25.根據(jù)權利要求24所述的薄膜半導體器件，其特征在于用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓的所述裝置包括薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括薄膜半導體層、用于將柵極電壓施加到所述薄膜半導體層上的柵極電極、以及用于將電流傳導到所述薄膜半導體層的漏極電極和源極電極，并且用于傳感溫度的所述裝置的漏極電流具有相對較高的溫度相關性，且所述薄膜半導體器件還包括將柵極電壓施加到用于將電流轉(zhuǎn)換為預定電壓范圍內(nèi)的電壓的所述裝置的電壓源。
全文摘要
一種薄膜半導體器件，包括溫度傳感器，由薄膜半導體形成且用于將溫度傳感為電流；以及電流電壓轉(zhuǎn)換器，由薄膜半導體形成且具有其電流電壓特性不同于所述溫度傳感器的電流電壓特性的溫度相關性。由所述電流電壓轉(zhuǎn)換器將由所述溫度傳感器傳感到的溫度轉(zhuǎn)換為電壓。
文檔編號G09G3/36GK1747172SQ200510103
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權日2004年9月6日
發(fā)明者高取憲一 申請人:日本電氣株式會社