JP5459902B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
図1(A)は、基板100と、基板100上に設けられたゲート電極200と、ゲート電極200上に設けられたゲート絶縁層300と、ゲート絶縁層300上に設けられた第1の半導体層401と、第1の半導体層401上に設けられた第2の半導体層402と、第2の半導体層上に設けられた一対の不純物半導体層500と、一対の不純物半導体層500上に設けられた一対の電極600とを有するボトムゲート型のフォトトランジスタを示している。
図1、図2に対して、光電変換層の反対側から光を入射する例を示す。
基板100は、透光性を有する基板、遮光性を有する基板等を用いることができる。
半導体層を複数層積層したボトムゲート型のフォトトランジスタを、スイッチング素子としてのトランジスタとして用いる場合、バンドギャップの広い半導体層が電界緩和層として働くのでオフ電流を低減させることができるので好ましい。
フォトトランジスタと同一基板上に、前記フォトトランジスタと同一構造のトランジスタを用いて回路(表示装置における画素部、表示装置における駆動回路等)を形成すると工程数の削減になり好ましい。
(実施の形態6)
光電変換層の膜厚の決定方法について述べる。
α=4πk/λ(1/cm)
π:円周率
k:消衰係数
λ:波長(cm)
IIN:入射光(レファレンス光)の強度(波長λに依存する値)
IOUT:透過光の強度(波長λに依存する値)
exp(x):自然対数の底(ネイピア数)のx乗の数を示す。
α1:第1の半導体層の吸収係数(波長λに依存する値)
t1:第1の半導体層の膜厚
α2:第2の半導体層の吸収係数(波長λに依存する値)
t2:第2の半導体層の膜厚
αn:第nの半導体層の吸収係数(波長λに依存する値)
tn:第nの半導体層の膜厚
まず、光の吸収係数を予め取得しておく必要がある。吸収係数αは以下の数式から算出することができる。
α=4πk/λ(1/cm)
π:円周率
k:消衰係数
λ:波長(cm)
α1=4πk/λ(1/cm)
π:円周率
k1:アモルファスシリコン層の消衰係数
λ:波長(cm)
α2=4πk/λ
π:円周率
k2:単結晶シリコン層の消衰係数
λ:波長(nm)
次に、入射光強度(IIN)と透過光強度(IOUT)との関係を導き出す。
IOUT=IIN×exp{−(α1t1+α2t2)}
IIN:アモルファスシリコン層に入射する光の強度(波長λに依存する値)
IOUT:単結晶シリコン層から透過される光の強度(波長λに依存する値)
exp(x):自然対数の底(ネイピア数)のx乗の数を示す。
α1:アモルファスシリコン層の吸収係数(波長λに依存する値)
t1:アモルファスシリコン層の膜厚
α2:単結晶シリコン層の吸収係数(波長λに依存する値)
t2:単結晶シリコン層の膜厚
入射光スペクトル10000は、半導体膜を透過する前の初期の太陽光スペクトルを表す。
透過光スペクトル10001は、太陽光がアモルファスシリコン層(膜厚t1=2μm)を透過したときのスペクトルである。
また、透過光スペクトル10002は、単結晶シリコン層上(膜厚t2=0.5μm)上にアモルファスシリコン層(膜厚t1=1.5μm)が形成された積層を太陽光が透過したときのスペクトルである。(太陽光をアモルファスシリコン層側から入射させた。)
また、透過光スペクトル10003は、単結晶シリコン層上(膜厚t2=1.0μm)上にアモルファスシリコン層(膜厚t1=1.0μm)が形成された積層を太陽光が透過したときのスペクトルである。(太陽光をアモルファスシリコン層側から入射させた。)
また、透過光スペクトル10004は、単結晶シリコン層上(膜厚t2=1.25μm)上にアモルファスシリコン層(膜厚t1=0.75μm)が形成された積層を太陽光が透過したときのスペクトルである。(太陽光をアモルファスシリコン層側から入射させた。)
また、透過光スペクトル10005は、単結晶シリコン層上(膜厚t2=0.5μm)上にアモルファスシリコン層(膜厚t1=1.5μm)が形成された積層を太陽光が透過したときのスペクトルである。(太陽光をアモルファスシリコン層側から入射させた。)
また、透過光スペクトル10006は、太陽光がアモルファスシリコン層(膜厚t1=2.0μm)を透過したときのスペクトルである。
前述したように、入射光(波長と強度との関数IIN)と透過光(波長と強度との関数IOUT)との関係は以下の数式から算出することができる。
IOUT=IIN×exp{−(α1t1+α2t2)}
ステップ2の結果(図9のグラフ、数式等)を踏まえて、サンプル1〜6の積分強度を求めた。
図10から、プロットした点においては、サンプル4(a−Si/c−Si=1.25/0.75)が最も積分強度が小さいことがわかった。
151a 価電子
152a 価電子
151b 価電子
152b 価電子
160a 価電子帯
161a 禁制帯
162a 伝導帯
160b 価電子帯
161b 禁制帯
162b 伝導帯
200 ゲート電極
201 第1の導電層
202 第2の導電層
300 ゲート絶縁層
401 第1の半導体層
402 第2の半導体層
403 第3の半導体層
500 不純物半導体層
600 電極
700 層間絶縁膜
800 第1の電極
900 第2の電極
1001 不純物半導体層
1002 不純物半導体層
8001 線
8002 線
10000 入射光スペクトル
10001 透過光スペクトル
10002 透過光スペクトル
10003 透過光スペクトル
10004 透過光スペクトル
10005 透過光スペクトル
10006 透過光スペクトル
Claims (3)
- トランジスタ及びフォトトランジスタを有し、
(A)前記トランジスタ及び前記フォトトランジスタのそれぞれは、
第1の導電層上の第2の導電層と、
前記第2の導電層上の絶縁層と、
前記絶縁層上の第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層上の第2の酸化物半導体層と、を有し、
(B)前記トランジスタ及び前記フォトトランジスタのそれぞれにおいて、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の一方は透光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は遮光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は開口部を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の一方は、前記開口部と重なる領域を有し、
前記第1の酸化物半導体層のバンドギャップは、前記第2の酸化物半導体層のバンドギャップより大きいことを特徴とする半導体装置。 - トランジスタ及びフォトトランジスタを有し、
(A)前記トランジスタ及び前記フォトトランジスタのそれぞれは、
第1の導電層上の第2の導電層と、
前記第2の導電層上の絶縁層と、
前記絶縁層上の第1の酸化物半導体層と、
前記第1の酸化物半導体層上の第2の酸化物半導体層と、を有し、
(B)前記トランジスタのそれぞれにおいて、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の一方は透光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は遮光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は開口部を有さず、
前記第1の酸化物半導体層のバンドギャップは、前記第2の酸化物半導体層のバンドギャップより大きく、
(C)前記フォトトランジスタのそれぞれにおいて、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の一方は透光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は遮光性を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の他方は開口部を有し、
前記第1の導電層又は前記第2の導電層の一方は、前記開口部と重なる領域を有し、
前記第1の酸化物半導体層のバンドギャップは、前記第2の酸化物半導体層のバンドギャップより大きいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記開口部を複数有することを特徴とする半導体装置。
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