JP7027596B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の上方に配置され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に位置するチャネル領域と、を含んだ酸化物半導体で形成される半導体層と、
前記第1ゲート電極と前記半導体層との間に配置された第1絶縁層と、
前記半導体層の上方に位置した第2ゲート電極と、
前記半導体層と前記第2ゲート電極との間に配置された第2絶縁層と、
前記第1絶縁層、前記半導体層、前記第2絶縁層、及び前記第2ゲート電極の上方に配置された第3絶縁層と、
前記第1ゲート電極の一部、前記第1領域の一部、及び、前記第2ゲート電極の一部を露出した第1コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホールに形成され、前記第1ゲート電極と前記第1領域と前記第2ゲート電極とを電気的に接続した第1電極と、を備える。
まず、第1の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、半導体装置として、薄膜トランジスタを有する表示装置を例に説明する。図1は、第1の実施形態に係る表示装置DSPの構成及び等価回路を示す平面図である。ここでは、表示装置DSPとして、液晶表示装置を例に説明する。
保護回路群PCG1は複数の保護回路PC1を有し、保護回路PC1は非表示領域NDAにて走査線Gと一対一で接続されている。保護回路群PCG1は、非表示領域NDAのうち、表示領域DAより左側に配置され、表示領域DAと走査線ドライバGDとの間に位置している。但し、保護回路群PCG1は、非表示領域NDAのうち、表示領域DAより右側に配置されていてもよく、左右両側に配置されていてもよい。一方で、複数の保護回路PC1は、配線L1に接続されている。配線L1には定電圧である第1調整電圧Va1が与えられる。
図2に示すように、保護回路PC1,PC2は、直並列に接続された複数のダイオードDを備えている。この例では、保護回路PC1,PC2は、3個の第1ダイオードD1及び3個の第2ダイオードD2を備えている。3個の第1ダイオードD1は直列に接続され、3個の第2ダイオードD2は直列に接続されている。以下、単個の第1ダイオードD1と単個の第2ダイオードD2とを含む2個のダイオードDをダイオード群DGとして説明する。
図3に示すように、ダイオード群DGは、ダイオード接続された薄膜トランジスタTR3と、ダイオード接続された薄膜トランジスタTR4と、を備えている。薄膜トランジスタTR3は上記第1ダイオードD1に相当し、薄膜トランジスタTR4は上記第2ダイオードD2に相当している。ダイオード群DGは、半導体層SL1、半導体層SL2、第1ゲート電極GE1、第2ゲート電極GE2、第3ゲート電極GE3、第4ゲート電極GE4、第1電極E1、第2電極E2、第3電極E3、及び第4電極E4を備えている。
第1コンタクトホールCH1は、第1ゲート電極GE1の一部、半導体層SL1の一部、及び第2ゲート電極GE2の一部に重ねられ、各々の上記一部を露出させている。第2コンタクトホールCH2は、半導体層SL1の一部に重ねられ、上記一部を露出させている。
第3コンタクトホールCH3は、第3ゲート電極GE3の一部、半導体層SL2の一部、及び第4ゲート電極GE4の一部に重ねられ、各々の上記一部を露出させている。第4コンタクトホールCH4は、半導体層SL2の一部に重ねられ、上記一部を露出させている。
本実施形態において、第1電極E1及び第4電極E4は、同一材料で一体に形成されている。また、第2電極E2及び第3電極E3は、同一材料で一体に形成されている。
第1絶縁層11及び第2絶縁層12は、それぞれゲート絶縁層として機能するため、薄い層でも短絡などの欠陥が生じにくい無機材料で形成されることが望ましい。このような無機材料は、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化物などが挙げられるが、特に限定されるものではない。
上記のことから、占有面積の小さい薄膜トランジスタTR3,TR4を備えた表示装置DSPを得ることができる。
次に、第1の実施形態の変形例に係る表示装置DSPについて詳細に説明する。本変形例に係る表示装置DSPは、薄膜トランジスタTR3,TR4が、導電層CLをさらに備えている点で上記第1の実施形態と相違している。本変形例においても、薄膜トランジスタTR3及び薄膜トランジスタTR4の構造は同一である。このため、ここでも、薄膜トランジスタTR3を代表して説明する。
次に、第2の実施形態に係る表示装置DSPについて詳細に説明する。本実施形態に係る表示装置DSPは、薄膜トランジスタTR3,TR4が、単個の半導体層SLを共用している点で上記第1の実施形態と相違している。第2の実施形態において、ダイオード群DGは、上記第1の実施形態と異なり、第3ゲート電極GE3、第4ゲート電極GE4、半導体層SL2、第3電極E3、及び第4電極E4を備えていない。
図6に示すように、ダイオード群DGは、ダイオード接続された薄膜トランジスタTR3と、ダイオード接続された薄膜トランジスタTR4と、を備えている。半導体層SL1、第1ゲート電極GE1、第1電極E1、及び第2電極E2は、薄膜トランジスタTR3を構成している。半導体層SL1、第2ゲート電極GE2、第1電極E1、及び第2電極E2は、薄膜トランジスタTR4を構成している。
第1電極E1は、第1コンタクトホールCH1に重なる領域に設けられ、半導体層SL1の一部、及び第2ゲート電極GE2の一部に重ねられている。第2電極E2は、第2コンタクトホールCH2に重なる領域に設けられ、第1ゲート電極GE1の一部、及び半導体層SL1の一部に重ねられている。
図7に示すように、第1コンタクトホールCH1は、第3絶縁層13を貫通し、第1領域R1、及び第2ゲート電極GE2と対向する領域に位置している。第2コンタクトホールCH2は、第1絶縁層11及び第3絶縁層13を貫通し、第1ゲート電極GE1及び第2領域R2と対向する領域に位置している。
上記のことから、占有面積の小さい薄膜トランジスタTR3,TR4を備えた表示装置DSPを得ることができる。
次に、第2の実施形態の変形例に係る表示装置DSPについて詳細に説明する。本変形例に係る表示装置DSPは、薄膜トランジスタTR3,TR4が、導電層CLをさらに備えている点で上記第2の実施形態と相違している。図8は、本変形例に係る表示装置DSPのアレイ基板ARを示す断面図である。また、図8は、薄膜トランジスタTR3,TR4の断面構造を示す図である。
第1電極E1は、第1導電層CL1の上面T5、及び第2ゲート電極GE2の上面T3などに接している。第2電極E2は、第1ゲート電極GE1の上面T1、及び第2導電層CL2の上面T6などに接している。
保護回路PCは、第1ダイオードD1又は第2ダイオードD2の1種類のダイオードDで構成されていてもよい。
上述した薄膜トランジスタTRは、表示装置以外の半導体装置に適用可能であり、例えば、各種メモリ、又は各種センサに適用可能である。
[1]第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の上方に配置され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に位置し前記第1ゲート電極と対向したチャネル領域と、を含んだ半導体層と、
前記第1ゲート電極と前記半導体層との間に配置された第1絶縁層と、
前記半導体層の上方に位置し、前記チャネル領域と対向した第2ゲート電極と、
前記半導体層と前記第2ゲート電極との間に配置された第2絶縁層と、
前記第1絶縁層、前記半導体層、前記第2絶縁層、及び前記第2ゲート電極の上方に配置された第3絶縁層と、
前記第1絶縁層及び前記第3絶縁層を貫通し、前記第1ゲート電極、前記第1領域、及び前記第2ゲート電極と対向する領域に位置した第1コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホールを通って前記第1ゲート電極と前記第1領域と前記第2ゲート電極とを電気的に接続した第1電極と、を備える、
半導体装置。
[2]前記第1ゲート電極、前記第1領域、及び前記第2ゲート電極を通る仮想の垂直面上において、前記第1領域及び前記第2ゲート電極は、階段状に配置され、前記第1コンタクトホールの内周面に段差を形成し、
前記第1電極は、前記第1ゲート電極の上面、前記第1領域の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接している、
[1]に記載の半導体装置。
[3]前記第1領域の上に配置され前記第1領域に接した第1導電層をさらに備え、
前記第1コンタクトホールは、前記第1導電層と対向し、
前記第1電極は、前記第1導電層に電気的に接続されている、
[1]に記載の半導体装置。
[4]前記第1ゲート電極、前記第1導電層、及び前記第2ゲート電極を通る仮想の垂直面上において、前記第1導電層及び前記第2ゲート電極は、階段状に設けられ、前記第1コンタクトホールの内周面に段差を形成し、
前記第1電極は、前記第1ゲート電極の上面、前記第1導電層の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接している、
[3]に記載の半導体装置。
[5]第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の上方に配置され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に位置し前記第1ゲート電極と対向したチャネル領域と、を含んだ半導体層と、
前記第1ゲート電極と前記半導体層との間に配置された第1絶縁層と、
前記半導体層の上方に位置し、前記チャネル領域と対向した第2ゲート電極と、
前記半導体層と前記第2ゲート電極との間に配置された第2絶縁層と、
前記第1絶縁層、前記半導体層、前記第2絶縁層、及び前記第2ゲート電極の上方に配置された第3絶縁層と、
前記第3絶縁層を貫通し、前記第1領域及び前記第2ゲート電極と対向する領域に位置した第1コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホールを通って前記第1領域と前記第2ゲート電極とを電気的に接続した第1電極と、
前記第1絶縁層及び前記第3絶縁層を貫通し、前記第1ゲート電極及び前記第2領域と対向する領域に位置した第2コンタクトホールと、
前記第2コンタクトホールを通って前記第1ゲート電極と前記第2領域とを電気的に接続した第2電極と、を備える、
半導体装置。
[6]前記第1電極は、前記第1領域の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接し、
前記第2電極は、前記第1ゲート電極の上面、及び前記第2領域の上面に接している、
請求項5に記載の半導体装置。
[7]前記第1領域の上に配置され前記第1領域に接した第1導電層と、
前記第2領域の上に配置され前記第2領域に接した第2導電層と、をさらに備え、
前記第1コンタクトホールは、前記第1導電層と対向し、
前記第1電極は、前記第1導電層に電気的に接続され、
前記第2コンタクトホールは、前記第2導電層と対向し、
前記第2電極は、前記第2導電層に電気的に接続されている、
[5]に記載の半導体装置。
[8]前記第1電極は、前記第1導電層の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接し、
前記第2電極は、前記第1ゲート電極の上面、及び前記第2導電層の上面に接している、
[7]に記載の半導体装置。
[9]前記半導体層は、酸化物半導体で形成されている、
[1]乃至[8]の何れか1に記載の半導体装置。
Claims (4)
- 第1ゲート電極と、
前記第1ゲート電極の上方に配置され、第1領域と、第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に位置するチャネル領域と、を含んだ酸化物半導体で形成される半導体層と、
前記第1ゲート電極と前記半導体層との間に配置された第1絶縁層と、
前記半導体層の上方に位置した第2ゲート電極と、
前記半導体層と前記第2ゲート電極との間に配置された第2絶縁層と、
前記第1絶縁層、前記半導体層、前記第2絶縁層、及び前記第2ゲート電極の上方に配置された第3絶縁層と、
前記第1ゲート電極の一部、前記第1領域の一部、及び、前記第2ゲート電極の一部を露出した第1コンタクトホールと、
前記第1コンタクトホールに形成され、前記第1ゲート電極と前記第1領域と前記第2ゲート電極とを電気的に接続した第1電極と、を備える、
半導体装置。 - 前記第1コンタクトホールにおいて、前記第1領域及び前記第2ゲート電極は、階段状に配置され、
前記第1電極は、前記第1ゲート電極の上面、前記第1領域の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接している、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1領域の上に配置され、前記第1領域に接した第1導電層をさらに備え、
前記第1コンタクトホールにおいて、前記第1導電層は露出しており、
前記第1電極は、前記第1導電層に電気的に接続されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1コンタクトホールにおいて、前記第1導電層及び前記第2ゲート電極は、階段状に設けられ、
前記第1電極は、前記第1ゲート電極の上面、前記第1導電層の上面、及び前記第2ゲート電極の上面に接している、
請求項3に記載の半導体装置。
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