JP6706587B2 - 半導体装置、表示装置および電子機器 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(第1配線の幅が半導体膜の幅よりも小さい半導体装置の例)
2.変形例1(第1配線が櫛歯状の平面形状を有する例)
3.変形例2(第1配線が第2領域の接続孔の外側に付加部を有する例)
4.第2の実施の形態(第1配線の端部から第2領域までの距離が連続的に変化する半導体装置の例)
5.変形例3(第1領域の第1配線が線対称の平面形状を有する例)
6.変形例4(第1配線が櫛歯状の平面形状を有する例)
7.変形例5(第1配線が第2領域の接続孔の外側に付加部を有する例)
8.適用例1(表示装置および撮像装置の例)
9.適用例2(電子機器の例)
[構成]
図1は、本技術の第1の実施の形態に係る半導体装置(半導体装置1)の断面構成を模式的に表したものである。半導体装置1は、例えば表示装置および撮像装置(後述の図23の表示装置2Aおよび図24の撮像装置2B)等の駆動回路に用いられるものである。この半導体装置1には、トップゲート型の薄膜トランジスタ(トランジスタTr)および保持容量(保持容量Cs)が設けられ、トランジスタTrと保持容量Csとはコンタクト部10により電気的に接続されている。
下部電極13は、UC膜12上の選択的な領域に設けられている。下部電極13の一部は、上部電極15Cから露出してコンタクト部10に延在している。下部電極13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。下部電極13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。下部電極13は、金属以外の導電性材料により構成されていてもよい。
半導体膜15は、第1絶縁膜14上の選択的な領域に設けられている。半導体膜15は、例えば、インジウム(In),ガリウム(Ga),亜鉛(Zn),スズ(Sn),チタン(Ti)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種の元素の酸化物を主成分として含む酸化物半導体から構成されている。具体的には、半導体膜15に酸化インジウムスズ亜鉛(ITZO),酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO:InGaZnO),酸化亜鉛(ZnO),酸化インジウム亜鉛(IZO),酸化インジウムガリウム(IGO),酸化インジウムスズ(ITO)および酸化インジウム(InO)等を用いることができる。半導体膜15は、アモルファスシリコン,微結晶シリコン,多結晶シリコンまたは有機半導体等の他の半導体材料を用いて構成するようにしてもよい。半導体膜15の厚みは、例えば10nm〜300nmであり、60nm以下であることが好ましい。半導体膜15の厚みを薄くすることにより、半導体中に含まれる欠陥の絶対量が減少し、しきい値電圧の負シフトが抑えられる。したがって、オンオフ比の高い、優れたトランジスタ特性を実現することができる。また、半導体膜15の成膜に要する時間が短縮されるので、生産性を向上させることができる。
図2を用いてコンタクト部10の構成を説明する。図2(A)はコンタクト部10の平面構成、図2(B)は図2(A)のB−B線に沿った断面構成、図2(C)は図2(A)のC−C線に沿った断面構成をそれぞれ表している。コンタクト部10には、電流の流れる方向(トランジスタTrおよび保持容量Csの配列方向、図2ではX方向)に沿って、トランジスタTrに近い位置から順に、第1領域10−1、第2領域10−2および第3領域10−3が互いに隣接して設けられている。第2領域10−2および第3領域10−3に接続孔Hが設けられている。第2領域10−2で半導体膜15とゲート配線17Wとが接し、第3領域10−3で下部電極13とゲート配線17Wとが接している。図2では、UC膜12の図示を省略している。
上記のような半導体装置1は、例えば次のようにして製造することができる(図5A〜図6B)。
本実施の形態の半導体装置1では、ゲート電極17に閾値電圧以上のオン電圧が印加されると、半導体膜15のチャネル領域15aが活性化される。これにより、一対の低抵抗領域15b間に電流が流れる。これに応じて、コンタクト部10では、ゲート配線17Wを介して、半導体膜15から下部電極13に電流が流れ保持容量Csに電荷が保持される。
図9は、上記第1の実施の形態の変形例1に係るコンタクト部10の模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10に設けられたゲート配線(ゲート配線17WT)は櫛歯状の平面形状を有している。この点を除き、変形例1のコンタクト部10は上記第1の実施の形態のコンタクト部10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図12は、上記第1の実施の形態の変形例2に係るコンタクト部10の模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10に設けられたゲート配線(ゲート配線17WC)は十字状の平面形状を有している。この点を除き、変形例2のコンタクト部10は上記第1の実施の形態のコンタクト部10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図15は、本技術の第2の実施の形態に係るコンタクト部(コンタクト部10A)の模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10Aの第1領域10−1に配置されたゲート配線17Wの延在方向(図15のX方向)の端部(端部E17)は、その延在方向に対して、斜めに設けられている。この点を除き、第2の実施の形態のコンタクト部10Aは上記第1の実施の形態のコンタクト部10と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。コンタクト部10Aの断面構成は、図2(B)(C)に示したコンタクト部10の断面構成と同様である。
図18に示したように、ゲート配線17Wの端部E17が第2領域10−2に食い込まず、ゲート配線17Wの端部E17が全て第1領域10−1に設けられていてもよい(変形例3)。このとき、ゲート配線17Wの端部E17から第2領域10−2までの最小の距離(図18の位置P2での距離、長さLE)は、5μmよりも小さくなっていることが好ましい。高濃度キャリアを十分に拡散させるためである。
図19は、上記第2の実施の形態の変形例4に係るコンタクト部10Aの模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10Aに設けられたゲート配線(ゲート配線17WS)は平面視で線対称の形状を有している。この点を除き、変形例4のコンタクト部1A0は上記第2の実施の形態のコンタクト部10Aと同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図21は、上記第2の実施の形態の変形例5に係るコンタクト部10Aの模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10Aに設けられたゲート配線(ゲート配線17WTA)は櫛歯状の平面形状を有している。この点を除き、変形例5のコンタクト部10Aは上記第2の実施の形態のコンタクト部10Aと同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
図22は、上記第2の実施の形態の変形例6に係るコンタクト部10Aの模式的な平面構成を表している。このコンタクト部10Aに設けられたゲート配線(ゲート配線17WCA)は略星型の平面形状を有している。この点を除き、変形例6のコンタクト部10Aは上記第2の実施の形態のコンタクト部10Aと同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
上記実施の形態および変形例において説明した半導体装置)は、例えば表示装置(後述の図23の表示装置2A)および撮像装置(後述の図24の撮像装置2B)等の駆動回路に用いることができる。
上記表示装置2Aおよび撮像装置2B等は、様々なタイプの電子機器に用いることができる。図25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)
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられた第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを備え、
前記第1領域では、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
半導体装置。
(2)
少なくとも前記第1領域では、前記第1配線の幅が前記半導体膜の幅よりも小さい
前記(1)記載の半導体装置。
(3)
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられ、前記第1領域に端部を有する第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを備え、
前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離は、互いに異なる複数の値を有する
半導体装置。
(4)
前記第1領域では、前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離が連続的に変化する
前記(3)記載の半導体装置。
(5)
前記第1領域の前記第1配線は、線対称の平面形状を有している
前記(3)記載の半導体装置。
(6)
前記第1配線の前記端部は平面視で曲線状に丸まっている
前記(3)記載の半導体装置。
(7)
前記第1配線の前記端部は直線状の平面形状を有している
前記(3)ないし(5)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(8)
前記第1領域の前記第1配線は、直角三角形の平面形状を有する
前記(3)または(4)記載の半導体装置。
(9)
更に、前記第2領域および前記第3領域に設けられた接続孔を有し、
前記接続孔で、前記半導体膜が前記第1配線に接するとともに、前記第2配線が前記第1配線に接している
前記(1)ないし(8)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(10)
前記接続孔の幅が、前記第1配線の幅よりも大きい
前記(9)記載の半導体装置。
(11)
前記接続孔の幅が、前記半導体膜の幅よりも大きい
前記(9)または(10)記載の半導体装置。
(12)
前記接続孔内で、前記第1配線から露出された前記半導体膜は消失している
前記(10)記載の半導体装置。
(13)
前記第2領域は、前記接続孔の外側に、前記半導体膜、前記絶縁膜および前記第1配線を有し、
前記接続孔の外側の前記第2領域でも、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
前記(9)ないし(12)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(14)
更に、前記第2領域および前記第3領域に設けられた接続孔と、
前記第2領域のうち、前記接続孔の外側に配置された前記第1配線の前記端部とを有し、
前記接続孔で、前記半導体膜が前記第1配線に接するとともに、前記第2配線が前記第1配線に接し、
前記接続孔の外側に配置された前記第1配線の前記端部から前記接続孔までの距離が、互いに異なる複数の値を有する
前記(3)記載の半導体装置。
(15)
前記第1領域の前記第1配線は、櫛歯状の平面形状を有している
前記(1)または(3)記載の半導体装置。
(16)
更に、トランジスタを有し、
前記半導体膜には、前記トランジスタのチャネル領域が設けられている
前記(1)ないし(15)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(17)
前記トランジスタは、前記基板上に、前記半導体膜、ゲート絶縁膜およびゲート電極をこの順に有し、
前記ゲート絶縁膜は、前記絶縁膜と同一の構成材料を含むとともに、前記絶縁膜と同一の厚みを有し、
前記ゲート電極は、前記第1配線と同一の構成材料を含むとともに、前記第1配線と同一の厚みを有する
前記(16)記載の半導体装置。
(18)
更に、保持容量を有し、
前記第2配線は、前記保持容量の一方の電極を構成する
前記(1)ないし(17)のうちいずれか1つに記載の半導体装置。
(19)
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられた第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを含み、
前記第1領域では、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
表示装置。
(20)
表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられ、前記第1領域に端部を有する第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを含み、
前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離は、互いに異なる複数の値を有する
表示装置。
Claims (20)
- 所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられた第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを備え、
前記第1領域では、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
半導体装置。 - 少なくとも前記第1領域では、前記第1配線の幅が前記半導体膜の幅よりも小さい
請求項1記載の半導体装置。 - 所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられ、前記第1領域に端部を有する第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを備え、
前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離は、互いに異なる複数の値を有する
半導体装置。 - 前記第1領域では、前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離が連続的に変化する
請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1領域の前記第1配線は、線対称の平面形状を有している
請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1配線の前記端部は平面視で曲線状に丸まっている
請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1配線の前記端部は直線状の平面形状を有している
請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1領域の前記第1配線は、直角三角形の平面形状を有する
請求項3記載の半導体装置。 - 更に、前記第2領域および前記第3領域に設けられた接続孔を有し、
前記接続孔で、前記半導体膜が前記第1配線に接するとともに、前記第2配線が前記第1配線に接している
請求項1記載の半導体装置。 - 前記接続孔の幅が、前記第1配線の幅よりも大きい
請求項9記載の半導体装置。 - 前記接続孔の幅が、前記半導体膜の幅よりも大きい
請求項9記載の半導体装置。 - 前記接続孔内で、前記第1配線から露出された前記半導体膜は消失している
請求項10記載の半導体装置。 - 前記第2領域は、前記接続孔の外側に、前記半導体膜、前記絶縁膜および前記第1配線を有し、
前記接続孔の外側の前記第2領域でも、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
請求項9記載の半導体装置。 - 更に、前記第2領域および前記第3領域に設けられた接続孔と、
前記第2領域のうち、前記接続孔の外側に配置された前記第1配線の前記端部とを有し、
前記接続孔で、前記半導体膜が前記第1配線に接するとともに、前記第2配線が前記第1配線に接し、
前記接続孔の外側に配置された前記第1配線の前記端部から前記接続孔までの距離が、互いに異なる複数の値を有する
請求項3記載の半導体装置。 - 前記第1領域の前記第1配線は、櫛歯状の平面形状を有している
請求項1記載の半導体装置。 - 更に、トランジスタを有し、
前記半導体膜には、前記トランジスタのチャネル領域が設けられている
請求項1記載の半導体装置。 - 前記トランジスタは、前記基板上に、前記半導体膜、ゲート絶縁膜およびゲート電極をこの順に有し、
前記ゲート絶縁膜は、前記絶縁膜と同一の構成材料を含むとともに、前記絶縁膜と同一の厚みを有し、
前記ゲート電極は、前記第1配線と同一の構成材料を含むとともに、前記第1配線と同一の厚みを有する
請求項16記載の半導体装置。 - 更に、保持容量を有し、
前記第2配線は、前記保持容量の一方の電極を構成する
請求項1記載の半導体装置。 - 表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられた第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを含み、
前記第1領域では、前記半導体膜の一部が前記絶縁膜および前記第1配線から露出されている
表示装置。 - 表示素子および前記表示素子を駆動する半導体装置を備え、
前記半導体装置は、
所定の方向に沿って、第1領域、第2領域および第3領域がこの順に隣接して設けられた基板と、
前記基板上の前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域に設けられ、前記第1領域に端部を有する第1配線と、
少なくとも一部に低抵抗領域を有し、かつ、前記第1領域では、前記第1配線と前記基板との間に設けられるとともに、前記第2領域では、前記第1配線に接する半導体膜と、
前記半導体膜よりも、前記基板に近い位置に設けられ、前記第3領域で前記第1配線に接する第2配線と、
前記第1領域の前記第1配線と前記半導体膜との間に設けられた絶縁膜とを含み、
前記第1配線の前記端部から前記第2領域までの距離は、互いに異なる複数の値を有する
表示装置。
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