JP5305646B2 - 半導体装置、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents
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Description
図10の液晶装置では、走査線3aに接続されたポリシリコン膜19が抵抗素子109となって、静電破壊を防止するようになっている。
図11に示すように、複数の抵抗素子R1、R2を有する回路では、それぞれのポリシリコン膜19a、19bに対応して複数のコンタクトホールHと接続配線36a〜36dを形成する必要があり、抵抗素子R1、R2と配線3cとの接続部が大きな面積を占めている。
この構成によれば、複数の導電層が積層された配線を利用して複数の抵抗素子を形成しているので、不純物をドープした半導体層を用いて抵抗素子を形成する場合と比較して、配線と抵抗素子とを接続するコンタクトホールの数を削減することができる。したがって、抵抗素子周りの省スペース化を実現でき、半導体装置の集積度を向上させることができる。
このような構成とすれば、コンタクトホールを形成することなく第1の抵抗素子と第2の抵抗素子とを接続することができる。
このような構成とすれば、1つのコンタクトホールを介して、第1及び第2の抵抗素子と、接続配線とを接続することができる。これにより、従来に比して大幅な省スペース化が可能であり、集積度を著しく向上させることができる。
このような構成とすることで、接続配線にバリア目的の高抵抗層が形成されていても、コンタクトホールを介した電気的に接続を良好なものとすることができる。
上記コンタクトホールの開口幅は、第1の導電層の表面におけるコンタクトホールの幅である。このような構成とすることで、コンタクトホールが第1の導電層を貫通してしまっても、第2の抵抗素子に抵抗値ばらつきが生じるのを抑えることができ、安定した特性の抵抗素子を得られる構成となる。
このような構成とすることで、コンタクトホールの形成不良を良好に防止できる構成となり、歩留まりよく製造可能な半導体装置を実現できる。
図1(a)は、本発明に係る電気光学装置及び半導体装置の一例である液晶装置の概略構成図であり、図1(b)は、同液晶装置の概略断面図である。図2は、図1に示す液晶装置の回路構成図である。図3は、液晶装置の画素構成を示す図である。図4は、液晶装置に備えられた半導体装置を示す図である。
素子基板10の液晶層50側には、複数の画素電極9が配列されており、画素電極9を覆って配向膜が形成されている。一方、対向基板20の液晶層50側には、共通電極21や配向膜、遮光膜等が形成されている。
電源回路105は、外部から入力された単一ないし複数の電圧を液晶装置の駆動に必要な複数の電圧に変換する回路(DC−DCコンバータ)であり、データ線駆動回路200や走査線駆動回路104に供給する液晶駆動用電位や共通電極電位Vcomを生成する。
タイミングジェネレータ106は、本実施形態の場合、外部から入力されるビデオ信号やそれに同期したクロック信号から、液晶装置の動作に必要な各種信号(クロック信号、画像信号、制御信号)を生成する回路である。
共通電極駆動回路107は、電源回路105で生成された共通電極電位Vcomを共通電極21に供給する回路であり、共通電極電位Vcomがパルス的に変動する電位である場合には、タイミングジェネレータ106から供給されるクロック信号に同期して共通電極電位Vcomを画素に供給する。なお、共通電極駆動回路107は、走査線3aとともに容量線3bを駆動するものであってもよい。また、共通電極電位Vcomが一定電位である場合には設けなくてもよい。
ラッチ回路202は、タイミングジェネレータ106から入力される画像信号(6ビットRGB/シリアル)を一定時間保持する回路であり、シフトレジスタ201から入力されたサンプリング信号に同期して画像信号を取り込むことでドット単位の画像信号をライン単位に束ね、束ねた画像信号をDAコンバータ203に出力する。
DAコンバータ203は、ラッチ回路202から入力されるライン単位の画像信号(デジタル信号)を液晶印加電圧(アナログ信号)に変換してデータ線6aに出力する。さらに、DAコンバータ203から出力される液晶印加電圧を所定のタイミングでデータ線6aに供給するアナログスイッチを設けてもよい。
TFT30のゲートは走査線3aと接続されており、走査線駆動回路104から所定のタイミングでパルス的に入力される走査信号G1、G2、…、Gmが線順次にTFT30に供給される。TFT30のソースはデータ線6aと接続され、ドレインは画素電極9と接続されている。データ線駆動回路200は、画像信号をS1、S2、…、Snをデータ線6aを介して各画素に供給する。画像信号S1〜Snはこの順に線順次に供給してもよいし、相隣接する複数のデータ線6aに対してグループごとに供給してもよい。
図3(a)に示す画素には、走査線3aとデータ線6aとの交差部に対応して形成されたTFT30と、TFT30に電気的に接続された画素電極9と、走査線3aと平行に延びる容量線3bとが設けられている。
TFT30は、平面視矩形状のポリシリコン膜からなる半導体層31を有している。半導体層31とデータ線6aとは、両者が平面的に重なる位置に形成されたコンタクトホール13aを介して電気的に接続されている。半導体層31と画素電極9とは、両者が平面的に重なる位置に形成されたコンタクトホール13bを介して電気的に接続されている。走査線3aから半導体層31側に分岐してゲート電極30gが形成されている。
容量線3bは、画素電極9と平面的に重なる領域で保持容量17を形成している。
図4(a)に示すように、マルチバイブレータMVは、2つのインバータINV1、INV2と、2つの抵抗素子R1、R2と、キャパシタC1とを備えている。インバータINV1、INV2は直列に接続されており、インバータINV1とインバータINV2との間に抵抗素子R2が接続されている。抵抗素子R1はインバータINV1の入力端子と抵抗素子R2との間に接続されており、キャパシタC1は、抵抗素子R2とインバータINV2の出力端子との間に接続されている。
なお、配線121の第2の導電層132上に第3の導電層133が積層されていてもよい。
また、図11に示したように、半導体層を用いた抵抗素子では、接続のためのコンタクトホールやその余裕スペースを大きく確保する必要があった。これに対して本実施形態では、図4に示すように、近接して配置した2つのコンタクトホールで抵抗素子を接続することができる。
特に本実施形態では、配線の積層構造、線幅、及び線長によって容易に抵抗値を調整できるため、複数の抵抗素子や配線の接続箇所を調整して冗長な配線やコンタクトホールを削減できる。したがって、半導体装置の集積度を容易に向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。
第1実施形態では、抵抗素子R1と抵抗素子R2の膜厚が大きく異なるため、それぞれに対応するコンタクトホールが必要になる。図11に示したような不純物ドープした半導体層を用いた抵抗素子に比べれば、コンタクトホールの数を減らし、またその深さが小さく開口径も小さいコンタクトホールを形成することが可能である。しかし場合によっては、配線を用いて形成できる抵抗素子の面積よりも、コンタクトホールとその余裕スペースの面積の方が大きくなり、集積度を上げられなくなるおそれがある。
本実施形態は、上記課題に鑑みて成されたものであり、複数の抵抗素子の接続構造を簡素化し、簡便な工程で製造可能とした半導体装置を提供することを目的として成された発明である。
なお、図5では、図面を見やすくするために抵抗素子R2と接続配線151の位置を入れ替えている。また、図5において、図1から図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
配線121と接続配線151とは、配線121の先端の拡幅部121bと、接続配線151の先端の拡幅部151bとが重なる位置に形成されたコンタクトホール23dを介して互いに接続されている。一方、配線122は、配線121の拡幅部121bに直接接続されている。
また拡幅部121bを形成していることで、コンタクトホール23c形成時の製造マージンも大きくなるので、製造性を高めることができる。
次に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、図6において、図1から図5と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
配線121の配線122側の端部に拡幅部121cが形成されており、配線122の配線121側の端部には拡幅部122cが形成されている。拡幅部121c、122cを介して配線121,122が互いに接続されている。そして、配線121,122の接続部である拡幅部121c、122cを覆うようにして接続配線151の拡幅部151cが配置されており、これらの拡幅部121c、122c、151cが平面的に重なる領域に形成されたコンタクトホール23dを介して、配線121,122と接続配線151とが接続されている。
コンタクトホール23dは、第1層間絶縁膜14を貫通して配線121の第2の導電層132に達するとともに、配線122の第1の導電層131にも達して形成されている。これにより、コンタクトホール23d内に形成された接続配線151は、配線121及び配線122の双方と接続されている。
ここで、接続配線151の第1の導電層161は、図3に示したように、データ線6aが半導体層31に直接コンタクトするために設けられているバリア層であり、通常はTi膜であるため高抵抗である。一方、図6に示す配線間の接続構造では、金属膜同士のコンタクトであるため第1の導電層161は不要であり、むしろ第1の導電層161を形成することでコンタクト抵抗が上昇してしまう。
そこで、図6(c)に示すように第1の導電層161がコンタクトホール23d内で部分的にでも薄くなっていれば、第1の導電層131及び第2の導電層132と、低抵抗層である第2の導電層162との間隔を狭くすることができる。したがって本実施形態によれば、接続配線151と配線121,122とのコンタクト抵抗を低減することができる。
そこで本実施形態では、コンタクトホール23dが拡幅部122cの第1の導電層131を貫通しても接続抵抗を許容範囲内に抑えることができるように各部の寸法を規定することが好ましい。
第1層間絶縁膜14は、第2の導電層132の角部132aにおいて等方的に形成される。すなわち、コンタクトホール23dの形成前の状態で、配線121,122のほとんどの領域では第1層間絶縁膜14の厚さはt0であるが、第2の導電層132の角部132aから等方的に絶縁膜が成長するため、角部132aから配線122側の水平方向にも厚さt0の絶縁膜が形成される。したがって、角部132aからの距離がt0以下である領域において、第1層間絶縁膜14の膜厚がt0よりも大きくなる。そのため、第1層間絶縁膜14の厚さt0のみを考慮して長さT1を設計すると、角部132a近傍の第1層間絶縁膜14が厚い部分でコンタクトホール23dが第1の導電層131まで貫通せず、形成不良となるおそれがある。
図7に示す構成では、配線121,122の下層に、半導体層31aが形成されている。そして、コンタクトホール23dが、第1の導電層131とその下層のゲート絶縁膜12を貫通して半導体層31aに達しており、かかるコンタクトホール23dを介して接続配線151と半導体層31aとが接続されている。
次に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。
図8(a)は、本発明を適用できる半導体装置の一例であるワンショットマルチバイブレータを示す図である。図8(b)は、本発明を適用できる半導体装置の他の一例であるDAコンバータに備えられたラダー抵抗の回路図である。
ラダー抵抗LaRも、複数の抵抗素子を接続する接続部N3〜N5を有しており、かかる接続部と抵抗素子とを含む回路に、本発明の構成を採用することができる。すなわち、抵抗素子Rと抵抗素子2Rとを、走査線3aを構成する第1〜第3の導電層131〜133を利用して形成することができ、これにより安定した特性の抵抗素子とすることができる。
また、第2実施形態と同様に、抵抗素子R、2Rを連続する第1の導電層131上に形成した構成とすれば、1つのコンタクトホールを用いて接続部N3(N4、N5)を構成できるので、さらに接続部N3〜N5を省スペース化することができ、集積度を向上させることができる。特にラダー抵抗LaRでは、多数の抵抗素子R、2Rを含み、それらの接続部N3〜N5も多数形成されるため、本発明の構成を採用することによって著しい省スペース化が可能である。
次に、図9は、本発明に係る電子機器の一例である携帯電話1300の全体構成を示す斜視図である。
携帯電話1300は、画像や動画、文字等を表示する表示部1301、複数の操作ボタンが設けられた操作部1302、受話部1303、送話部1304等を備えて構成されている。表示部1301には、本発明に係る液晶装置が搭載されている。
上記の構成を備えた携帯電話(電子機器)1300は、駆動回路とともに他の集積回路(半導体装置)を基板上に備えた高機能かつ小型薄型の液晶装置を備えたことで、高性能で小型化及び薄型化が容易なものとなっている。特に、液晶装置に備えられた半導体装置を構成する抵抗素子周りの高集積化が可能であることから、液晶装置の狭額縁化が容易であり、これを備える携帯電話(電子機器)の小型化及び薄型化を図ることができる。
さらに本発明は、電気光学装置に搭載される半導体装置のみならず、他の半導体装置にも適用可能である。すなわち、半導体基板を用いた半導体装置や、半導体薄膜を用いた半導体装置など、現在知られている半導体装置一般に適用可能である。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に形成された半導体素子と、
前記半導体素子に接続され、第1の抵抗素子を成す第1の配線と、前記第1の抵抗素子と異なる抵抗値を有する第2の抵抗素子を成し、前記第1の配線とは長さの異なる第2の配線と、
前記第1及び第2の抵抗素子を覆う絶縁膜と、
前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子とを接続する接続配線と、
を備え、
前記第1の抵抗素子を成す前記第1の配線は、相対的に高抵抗の第1の導電層と、相対的に低抵抗の第2の導電層とを積層して形成され、
前記第2の抵抗素子を成す前記第2の配線は、前記第1の導電層で形成され、
前記第1及び第2の抵抗素子と前記接続配線とは、前記絶縁膜を貫通するように形成されたコンタクトホールを介して接続される、
半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された第1の半導体素子、及び第2の半導体素子と、
第1の抵抗素子を成し、前記第1の半導体素子の一端に接続される第1の配線と、
前記第1の抵抗素子と異なる抵抗値を有し前記第1の抵抗素子と直列に配置される第2の抵抗素子を成し、前記第1の半導体素子の他端と前記第2の半導体素子の一端に接続される前記第1の配線とは長さの異なる第2の配線と、
前記第1及び第2の抵抗素子を覆う絶縁膜と、
前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子とを接続する接続配線と、
を備え、
前記第1の抵抗素子を成す前記第1の配線は、相対的に高抵抗の第1の導電層と、相対的に低抵抗の第2の導電層とを積層して形成され、
前記第2の抵抗素子を成す前記第2の配線は、前記第1の導電層で形成され、
前記第1及び第2の抵抗素子と前記接続配線とは、前記絶縁膜を貫通するように形成されたコンタクトホールを介して接続される、
半導体装置。 - 前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子とが、前記第1の導電層により互いに接続されている、
請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記コンタクトホールが、前記第1の配線の前記第2の抵抗素子側の端部に形成されている、
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記コンタクトホールの形成領域に対応する位置の前記第1の導電層に他の領域よりも幅広の拡幅部が形成されており、
前記拡幅部の幅と前記コンタクトホールの開口幅との差が、前記拡幅部と前記第2の抵抗素子との接続部の幅よりも大きい、
請求項4に記載の半導体装置。 - 前記コンタクトホールの前記第2の抵抗素子上における開口部が、前記第1の抵抗素子から前記第2の抵抗素子に向かう方向において前記絶縁膜の厚さよりも大きい長さに形成されている、
請求項4又は5に記載の半導体装置。 - 前記第1及び第2の配線の前記基板側に、下層側絶縁膜を介して他の配線層が形成されており、
前記コンタクトホールが、前記第2の抵抗素子を貫通しており、
前記接続配線が、前記コンタクトホールを介して前記配線層に形成された半導体膜又は導電膜に接続されている、
請求項4〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1の半導体素子及び前記第2の半導体素子それぞれは、インバータである、
請求項2に記載の半導体装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置を備えた、
電気光学装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置、又は請求項9に記載の電気光学装置を備えた、
電子機器。
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