JP2018101681A - 半導体装置および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
基板と、前記基板上のゲート電極と、前記ゲート電極を間にして前記基板上に設けられ、前記ゲート電極に対向するチャネル領域および前記チャネル領域に隣接する低抵抗領域を有する酸化物半導体膜と、前記ゲート電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ゲート電極と同一の厚みを有する第1電極と、少なくとも一部が前記第1電極と対向して設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第2電極と、少なくとも一部が前記第2電極を間にして前記第1電極と対向する位置に設けられるとともに、前記第1電極に電気的に接続された第3電極とを備えた半導体装置。
【選択図】図5A
Description
1.実施の形態(セルフアライン構造のボトムゲート型トランジスタおよびスタック構造の保持容量を有する表示装置)
2.変形例(保持容量の第2電極と駆動トランジスタの酸化物半導体膜とが一体化している例)
3.表示装置の機能構成例
4.撮像装置の例
5.電子機器の例
[構成]
図1は、本技術の一実施の形態に係る表示装置1の概略構成を表したものである。この表示装置1は、表示パネル10と、外部から入力された映像信号20Aおよび同期信号20Bに基づいて表示パネル10を駆動する駆動回路20とを備えている。駆動回路20は、例えば、タイミング生成回路21、映像信号処理回路22、信号線駆動回路23、走査線駆動回路24、電源回路25および制御線駆動回路26を有している。
表示パネル10は、複数の画素11が表示パネル10の表示領域10A全面に渡って行列状に配置されたものである。表示パネル10は、駆動回路20によって各画素11がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号20Aに基づく画像を表示するものである。
次に、駆動回路20について説明する。駆動回路20は、上述したように、例えば、タイミング生成回路21、映像信号処理回路22、信号線駆動回路23、走査線駆動回路24、電源回路25および制御線駆動回路26を有している。タイミング生成回路21は、駆動回路20内の各回路が連動して動作するように制御する。タイミング生成回路21は、例えば、外部から入力された同期信号20Bに応じて(同期して)、上述した各回路に対して制御信号21Aを出力する。
ゲート電極32は、基板31上の選択的な領域に設けられている。ゲート電極32は、ゲート電圧が印加されることにより酸化物半導体膜34のチャネル領域34a中の電子密度を制御する役割を有している。ゲート電極32は、例えば、モリブデン(Mo),タングステン(W),アルミニウム(Al),銅(Cu),銀(Ag)およびチタン(Ti)等の金属を含んで構成されている。ゲート電極32は、合金により構成されていてもよく、複数の金属膜を含む積層膜により構成されていてもよい。ゲート電極32は、例えば基板31側から、厚み50nm程度のチタン、厚み300nm程度のアルミニウムおよび厚み50nm程度のチタンをこの順に積層した積層膜により構成されている。
第1電極32Lは、基板31上の選択的な領域に設けられている。この第1電極32Lは、後述するように、例えばカットオフトランジスタTr3(駆動トランジスタTr1,書込トランジスタTr2)のゲート電極32と同一工程で形成されており、ゲート電極32と同一の構成材料からなり、ゲート電極32と同一の厚みを有している。ここで、同一の厚みを有するとは、同一の製造工程で形成されることを表しており、製造誤差等に起因したわずかな差異を許容する。以降の説明においても同様である。
表示素子層40は、複数の画素11を含むと共に、駆動トランジスタTr1,書込トランジスタTr2およびカットオフトランジスタTr3により表示駆動される有機EL素子13を含んでいる。
上記のような表示装置1は、例えば次のようにして製造することができる。図8A〜図9Bは、表示装置1の製造プロセスを工程順に表したものである。なお、以下の説明では、熱プロセス等の記載は省略する。
この表示装置1では、各画素11の書込トランジスタTr2へ選択パルスが供給されることで、画素が選択される。この選択された画素に映像信号20Aに応じた信号電圧Vsigが供給され、保持容量Csに保持される。この保持容量Csに保持された信号に応じて駆動トランジスタTr1がオンオフ制御され、各有機EL素子13に駆動電流が注入される。これにより、表示素子層40が発光し、各画素から色光が取り出される。これらの色光の加法混色により、カラーの映像表示がなされる。
図15は、上記実施の形態の変形例1に係る半導体装置(半導体装置30A)の平面構成を表したものであり、図15のA−A’線に沿った断面構成を図16Aに、図15のB−B’線に沿った断面構成を図16Bにそれぞれ表している。この半導体装置30Aでは、駆動トランジスタTr1の酸化物半導体膜34と保持容量Csの第2電極34Uとが電気的に接続され、これらが一体的に設けられている。駆動トランジスタTr1の酸化物半導体膜34とカットオフトランジスタTr3の酸化物半導体膜34とは一体化して設けられている。保持容量Csの第3電極38Uは、書込トランジスタTr2のソース・ドレイン電極38Bと電気的に接続され、これらが一体的に設けられている。この点を除き、半導体装置30Aは半導体装置30と同一の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図17は、上記実施の形態等において説明した表示装置1の機能ブロック構成を表すものである。
上記実施の形態等では、半導体装置30,30Aの適用例として表示装置1を例に挙げて説明したが、半導体装置30,30Aは、表示装置1の他にも、図18に示したような撮像装置(撮像装置2)に用いられてもよい。
上記実施の形態等において説明した表示装置1(または撮像装置2)は、様々なタイプの電子機器に用いることができる。図19に、電子機器3の機能ブロック構成を示す。電子機器3としては、例えばテレビジョン装置、パーソナルコンピュータ(PC)、スマートフォン、タブレット型PC、携帯電話機、デジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラ等が挙げられる。
(1)
基板と、
前記基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極を間にして前記基板上に設けられ、前記ゲート電極に対向するチャネル領域および前記チャネル領域に隣接する低抵抗領域を有する酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ゲート電極と同一の厚みを有する第1電極と、
少なくとも一部が前記第1電極と対向して設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第2電極と、
少なくとも一部が前記第2電極を間にして前記第1電極と対向する位置に設けられるとともに、前記第1電極に電気的に接続された第3電極と
を備えた半導体装置。
(2)
更に、前記酸化物半導体膜の前記チャネル領域を覆うチャネル保護膜を有する
前記(1)記載の半導体装置。
(3)
前記チャネル保護膜は、平面視で前記ゲート電極の内側に設けられ、かつ、前記酸化物半導体膜のチャネル幅よりも拡幅して設けられている
前記(2)記載の半導体装置。
(4)
更に、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に電気的に接続されたソース・ドレイン電極を有する
前記(1)乃至(3)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(5)
更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間の第1絶縁膜と、
金属を含み、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に接する第2絶縁膜とを有する
前記(4)記載の半導体装置。
(6)
更に、前記第2絶縁膜を覆う第3絶縁膜とを有し、
前記ソース・ドレイン電極は、前記第3絶縁膜および前記第2絶縁膜に設けられた接続孔を介して、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に電気的に接続されている
前記(5)記載の半導体装置。
(7)
前記第2絶縁膜および前記第3絶縁膜は、前記第2電極と前記第3電極との間に設けられている
前記(6)記載の半導体装置。
(8)
前記金属は、アルミニウム(Al)である
前記(5)乃至(7)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(9)
前記第3電極は、前記ソース・ドレイン電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ソース・ドレイン電極と同一の厚みを有する
前記(4)乃至(8)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(10)
前記第2電極は、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域と同一の厚みを有する
前記(1)乃至(9)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(11)
前記基板に近い位置から、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がこの順に設けられている
前記(1)乃至(10)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(12)
半導体装置と、前記半導体装置上に設けられるとともに、複数の画素を含む表示素子層とを備え、
前記半導体装置は、
基板と、
前記基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極を間にして前記基板上に設けられ、前記ゲート電極に対向するチャネル領域および前記チャネル領域に隣接する低抵抗領域を有する酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ゲート電極と同一の厚みを有する第1電極と、
少なくとも一部が前記第1電極と対向して設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第2電極と、
少なくとも一部が前記第2電極を間にして前記第1電極と対向する位置に設けられるとともに、前記第1電極に電気的に接続された第3電極とを含む
表示装置。
(13)
前記半導体装置には、駆動トランジスタおよび書き込みトランジスタを有する前記複数の画素の画素回路が設けられ、
前記画素回路では、前記ゲート電極および前記酸化物半導体膜が前記駆動トランジスタを構成する
前記(12)記載の表示装置。
(14)
前記第2電極は、前記酸化物半導体膜と一体的に設けられている
前記(13)記載の表示装置。
(15)
前記半導体装置には、駆動トランジスタおよび書き込みトランジスタを有する前記複数の画素の画素回路が設けられ、
前記画素回路では、前記ゲート電極および前記酸化物半導体膜が前記書き込みトランジスタを構成する
前記(12)記載の表示装置。
(16)
前記第2電極は、前記酸化物半導体膜と一体的に設けられている
前記(15)記載の表示装置。
Claims (16)
- 基板と、
前記基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極を間にして前記基板上に設けられ、前記ゲート電極に対向するチャネル領域および前記チャネル領域に隣接する低抵抗領域を有する酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ゲート電極と同一の厚みを有する第1電極と、
少なくとも一部が前記第1電極と対向して設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第2電極と、
少なくとも一部が前記第2電極を間にして前記第1電極と対向する位置に設けられるとともに、前記第1電極に電気的に接続された第3電極と
を備えた半導体装置。 - 更に、前記酸化物半導体膜の前記チャネル領域を覆うチャネル保護膜を有する
請求項1記載の半導体装置。 - 前記チャネル保護膜は、平面視で前記ゲート電極の内側に設けられ、かつ、前記酸化物半導体膜のチャネル幅よりも拡幅して設けられている
請求項2記載の半導体装置。 - 更に、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に電気的に接続されたソース・ドレイン電極を有する
請求項1記載の半導体装置。 - 更に、前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間の第1絶縁膜と、
金属を含み、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に接する第2絶縁膜とを有する
請求項4記載の半導体装置。 - 更に、前記第2絶縁膜を覆う第3絶縁膜とを有し、
前記ソース・ドレイン電極は、前記第3絶縁膜および前記第2絶縁膜に設けられた接続孔を介して、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域に電気的に接続されている
請求項5記載の半導体装置。 - 前記第2絶縁膜および前記第3絶縁膜は、前記第2電極と前記第3電極との間に設けられている
請求項6記載の半導体装置。 - 前記金属は、アルミニウム(Al)である
請求項5記載の半導体装置。 - 前記第3電極は、前記ソース・ドレイン電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ソース・ドレイン電極と同一の厚みを有する
請求項4記載の半導体装置。 - 前記第2電極は、前記酸化物半導体膜の前記低抵抗領域と同一の厚みを有する
請求項1記載の半導体装置。 - 前記基板に近い位置から、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がこの順に設けられている
請求項1記載の半導体装置。 - 半導体装置と、前記半導体装置上に設けられるとともに、複数の画素を含む表示素子層とを備え、
前記半導体装置は、
基板と、
前記基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極を間にして前記基板上に設けられ、前記ゲート電極に対向するチャネル領域および前記チャネル領域に隣接する低抵抗領域を有する酸化物半導体膜と、
前記ゲート電極と同一の構成材料を含むとともに、前記ゲート電極と同一の厚みを有する第1電極と、
少なくとも一部が前記第1電極と対向して設けられ、前記酸化物半導体膜と同一の構成材料を含む第2電極と、
少なくとも一部が前記第2電極を間にして前記第1電極と対向する位置に設けられるとともに、前記第1電極に電気的に接続された第3電極とを含む
表示装置。 - 前記半導体装置には、駆動トランジスタおよび書き込みトランジスタを有する前記複数の画素の画素回路が設けられ、
前記画素回路では、前記ゲート電極および前記酸化物半導体膜が前記駆動トランジスタを構成する
請求項12記載の表示装置。 - 前記第2電極は、前記酸化物半導体膜と一体的に設けられている
請求項13記載の表示装置。 - 前記半導体装置には、駆動トランジスタおよび書き込みトランジスタを有する前記複数の画素の画素回路が設けられ、
前記画素回路では、前記ゲート電極および前記酸化物半導体膜が前記書き込みトランジスタを構成する
請求項12記載の表示装置。 - 前記第2電極は、前記酸化物半導体膜と一体的に設けられている
請求項15記載の表示装置。
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