JP6302110B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
全般に関する。
表示装置の画素回路が開示されている。
電荷を蓄積するか否かを制御する役割を有している。
ランジスタに供給する役割を有している。
L表示装置の画素回路以外に、メモリ回路、カレントミラー回路、液晶表示装置の画素回
路、昇圧回路等にも用いられている。
要素が占める面積を小さくすることを第1の課題とする。
る回路要素が占める面積を小さくすることを第2の課題とする。
ればよい。
とを有する半導体装置において、第2のトランジスタよりも上方に第1のトランジスタ及
び容量素子を配置する。
、を兼ねる共通電極を設ける。
に重なり合い、且つ、第1のトランジスタの一部及び容量素子の一部が互いに重なり合う
ので、第1の課題を解決することができる。
て、トランジスタのソース又はドレインの一方と、容量素子の一方の電極と、を兼ねる共
通電極を設ける。
、第2の課題を解決することができる。
1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのゲートに電
気的に接続され、前記第2のトランジスタの上方に、前記第1のトランジスタ及び前記容
量素子が配置され、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記容量素
子の一方の電極と、を兼ねる共通電極を有し、前記共通電極の上方に、前記容量素子の他
方の電極が配置されていることを特徴とする半導体装置を提供することができる。
の半導体層に設けられた開口部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体
装置を提供することができる。
のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第2のトランジスタのソース又はド
レインの一方に電気的に接続され、前記第2のトランジスタの上方に、前記第1のトラン
ジスタ及び前記容量素子が配置され、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一
方と、前記容量素子の一方の電極と、を兼ねる共通電極を有し、前記共通電極の上方に、
前記容量素子の他方の電極が配置されていることを特徴とする半導体装置を提供すること
ができる。
第1のトランジスタの半導体層に設けられた開口部を介して電気的に接続されていること
を特徴とする半導体装置を提供することができる。
は重なる位置に配置されていることを特徴とする半導体装置を提供することができる。
極の上方に設けられた配線を用いて電気的に接続され、前記配線と前記共通電極とは、前
記容量素子の他方の電極に設けられた開口部を介して電気的に接続されていることを特徴
とする半導体装置を提供することができる。
の一方と、前記容量素子の一方の電極と、を兼ねる共通電極を有し、前記共通電極の上方
に、前記容量素子の他方の電極が配置されており、前記トランジスタのゲートと前記共通
電極とは、前記容量素子の他方の電極の上方に設けられた配線を用いて電気的に接続され
、前記配線と前記共通電極とは、前記容量素子の他方の電極に設けられた開口部を介して
電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置を提供することができる。
体装置において3つの素子(1つの容量素子及び2つのトランジスタ)が配置されるセル
の占める面積を小さくすることができる。
体装置において2つの素子(1つの容量素子及び1つのトランジスタ)が配置されるセル
の占める面積を小さくすることができる。
当業者であれば容易に理解される。
ない。
符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、少なくとも1つの容量素子と2つのトランジスタとを有する回路要素を含む半
導体装置の一例である。
と、容量素子30と、を有する回路要素を含んでいる。
ートと、容量素子30の一方の電極と、に電気的に接続されている。
ートと、容量素子30の一方の電極と、に電気的に接続されているといえる。
。
。
。
、絶縁層300上の導電層401と、が設けられている。
導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極(ゲート配線)にそれぞれ対応する。
層201のチャネル形成領域に重なる位置に配置されている。
層411、導電層412は、絶縁層300に設けられた開口部を介して半導体層201と
電気的に接続されている。
ン領域の一方に電気的に接続されている。
ン領域の他方に電気的に接続されている。
形成(同一材料で形成、同じ出発膜から形成)すると好ましい。
は研磨(機械研磨、CMP(Chemical Mechanical Polishi
ng)等)することにより形成することができる。
ルを形成することなく、ゲート電極の上面(表面)及び接続電極の上面(表面)を露出す
ることができるので、マスク数を削減することができる。
層を埋め込むことにより、導電層401、導電層411、導電層412を形成するプロセ
スを採用しても良い。
る。
層401と接するように設けられている。
イン電極(ドレイン配線)の一方に対応し、且つ、図1(A)の容量素子30の一方の電
極にも対応する共通電極である。
によって、導電層701(共通電極)と半導体層601との接触抵抗を下げることができ
る。
(A)のノードAと容量素子30との間の抵抗が下がるので、容量素子30への電荷蓄積
を素早くできるようになる。
ができる。
電層401と電気的に接続している。
数とした方が導電層701(共通電極)と導電層401との接続箇所が増えるので好まし
い。
通電極)と導電層401との接触抵抗を下げることができる。
イン電極(ドレイン配線)の他方に対応する。
1が設けられている。
2が設けられている。
は、同一工程で形成することが好ましい。
00が設けられている。
(A)の容量素子30の誘電体層にも対応する。
しても良い。
層と、容量素子30の誘電体層と、を同一工程で形成することが好ましい。
る。
層601のチャネル形成領域に重なる位置に配置される。
によって、半導体装置において3つの素子(1つの容量素子及び2つのトランジスタ)が
配置されるセルの占める面積を小さくすることができる。
示したものである。
一部と、少なくとも半導体層601の一部と、が重なるように配置されている。
部とが重なるように配置され、少なくとも半導体層601の一部と少なくとも導電層40
1の一部とが重なるように配置されている。また、半導体層201と半導体層601とは
重ならないように配置されている。
電層401と重なるように配置することによって、3つの素子が配置されるセルの面積を
小さくすることができる。
つの素子が配置されるセルの面積を小さくすることができるので、図2(A)の方が好ま
しい。
関係の一例を示したものである。
いるが、図2(B)の構成に図3(A)又は図3(B)のように導電層701を配置して
も良い。
電層701とを接触させた例である。
層601に設けられた開口部内及び半導体層601の外側において、導電層401と導電
層701とを接触させた例である。
01と導電層701との接触面積を大きくすることができるので、図3(B)の方が好ま
しい。
と導電層701との接触抵抗を下げることができる。
て実施することができる。
図1(B)の破線8000で示すように、図1(B)では導電層401と導電層701
とを開口部を介して電気的に接続させている。
601を介して導電層401と導電層701とを電気的に接続させても良い。
部を設けず、半導体層601の外側において導電層401と導電層701とを電気的に接
続させても良い。
との間の抵抗が大きくなってしまう。
5(A)、図5(B)のように、導電層401と導電層701とを直接接触させた方が好
ましい。
1と導電層701とを電気的に接続させると、図5(A)及び図5(B)の破線8001
で示すように導電層711と導電層702との間隔が狭まってしまう。
しまう場合があるため、導電層同士の間隔をある程度広くしておく必要がある。
半導体層201の面積よりも大きくしている。
01と導電層701とを電気的に接続させると、図1(B)と比較して3つの素子が配置
されるセルの面積が若干大きくなってしまう。
体層601に開口部を設ける形態が、導電層401と導電層701との接続を確実にでき
、且つ、3つの素子が配置されるセルの面積を小さくできる点で最も優れているといえる
。
て実施することができる。
他の実施の形態では、絶縁層500をゲート電極及び接続電極の間に埋め込む構造につ
いて説明したが、当該構造とすることは必須の構成ではない。
層500に複数のコンタクトホールを設けることによって、各素子同士の電気的な接続を
行っても良い。
部及び絶縁層500に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続している。
を、絶縁層500に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続している。
2を、絶縁層500に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続している。
て実施することができる。
他の実施の形態では、トランジスタ10及びトランジスタ20がトップゲート型のトラ
ンジスタである場合を示しているが、トランジスタ10又はトランジスタ20がボトムゲ
ート型のトランジスタであっても良い。
示す。
50を設け、且つ、導電層901を絶縁層550と絶縁層500との間に配置した図であ
る。
ているが、図7(A)においては絶縁層550がトランジスタ10のゲート絶縁層に対応
している。
す。
の間に配置し、且つ、導電層401を絶縁層300と絶縁層102との間に配置した図で
ある。
1に設けられた開口部、及び絶縁層300に設けられたコンタクトホールを介して、導電
層401と導電層701とを電気的に接続している。
1を半導体層201と接触させずに、導電層701と導電層401とを接触させることが
できる。
1に設けられた開口部は、絶縁層500に設けられたコンタクトホール及び絶縁層300
に設けられたコンタクトホールよりも一回り大きくしておくと好ましい。
としても良い。
て実施することができる。
他の実施の形態では、トランジスタ20の半導体層を基板上に設けた例を示しているが
、半導体基板(シリコンウェハ等)を用いてトランジスタ20を形成しても良い。
て実施することができる。
実施の形態1ではノードAとトランジスタ20のゲートを電気的に接続した例を示した
が、本実施の形態ではノードAとトランジスタ20のソース又はドレインの他方(図1(
A)のノードF)を電気的に接続した例を図8、図9を用いて説明する。
(A)のノードF)に電気的に接続した点以外の構成は図1(A)と同様である。
、且つ、導電層711を導電層401と電気的に接続した例を示している。
例を示している。
411の一部と、が重なるように配置され、且つ、少なくとも半導体層601の一部と、
少なくとも導電層411の一部と、が重なるように配置されている。
によって、3つの素子が配置されるセルの面積を小さくすることができる。
端部の他端には開口部が設けられていない。
601の他端を導電層411と導電層401の間に配置した場合を示している。
層601の他端を導電層411と導電層401の間に配置していない場合を示している。
している。
)の方が3つの素子が配置されるセルの面積を小さくすることができるので好ましい。
れるセルの面積を小さくすることができるので好ましい。
て実施することができる。
図10は図1においてノードAとノードBとを電気的に接続した場合を示している。
る。
の電極と電気的に接続されている。
0を設け、絶縁層950上に導電層960を設けた例である。
子30の一方の電極(導電層701(共通電極))とを電気的に接続している。
ルを介して電気的に接続されている。
絶縁層950及び絶縁層800に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続され
ている。
層950を設け、絶縁層950上に導電層960を設けた例である。
子30の一方の電極(導電層701(共通電極))とを電気的に接続している。
ルを介して電気的に接続されている。
絶縁層950及び絶縁層800に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続され
ている。
)の面積を大きくすることなく、導電層960と導電層701とを電気的に接続すること
ができる。
開口部を設ける場合を示した。
電極とを電気的に接続させる場合は、導電層911に開口部を設けることが好ましい。
くすれば、絶縁層950及び絶縁層800に設けられたコンタクトホールのみを介して、
導電層960と導電層701とを電気的に接続することができる。
りも大きくする必要があるため、導電層911に開口部を設ける構造の方が面積を小さく
するという観点からすると優れている。
的に接続されてしまい容量素子30が機能しなくなるため、導電層960と導電層911
との接触を防止する必要がある。
られるコンタクトホールよりも一回り大きくすることが好ましい。
て実施することができる。
半導体装置の一種であるEL表示装置(発光装置)の一例について、図12を用いて説
明する。
ノードEに表示素子40の一方の電極を電気的に接続したものに対応する。
示素子、電気泳動素子等)を用いても良い。
(走査線)が電気的に接続される。
る電流量を変えることができる。
ができる。
962、絶縁層970、導電層1001、EL層1002、及び導電層1003を追加し
たものに対応する。
電気的に接続されている。
を介して導電層712に電気的に接続されている。
印加される電源線に対応する。
て導電層711に電気的に接続されている。
の一方とを電気的に接続するための配線である。
に設けられている。
くすることができるので、EL表示装置の開口率を大きくすることができる。
て実施することができる。
半導体装置の一種である記憶装置の一例について、図13を用いて説明する。
つ、ノードFにトランジスタ50を電気的に接続したものに対応する。
るための配線(書き込み用ワード線)が電気的に接続される。
的に接続される。
)が電気的に接続される。
続される。
)を供給する。
読み出す。
状態となるので読み出し用ビット線からの出力も0となる。
状態となるので読み出し用ビット線からの出力も1となる。
設けず、ノードFに読み出し用ビット線を電気的に接続しても良い。
950と、導電層960を追加したものに対応する。
い。
形成すると好ましい。
て導電層711と電気的に接続されている。
て導電層713と電気的に接続されている。
のトランジスタ20の半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極にそれぞれ対応する。
のトランジスタ50の半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極にそれぞれ対応する。
層が共有(一体形成)されている。
ことによって、メモリセルの面積を極端に大きくすることなくトランジスタ50を追加す
ることができる。
て実施することができる。
図14(A)はカレントミラー回路を有する半導体装置の一例であり、図10(A)の
ノードBに定電流源60を電気的に接続し、且つ、ノードDに低電源電圧Vss用の電源
を電気的に接続したものである。
0(B)と同様の構造を有している。
スタ20に流れることになる。
て実施することができる。
図15(A)は半導体装置の一種である液晶表示装置の一例であり、図8(A)のノー
ドEに容量素子70及び表示素子40の一方の電極を電気的に接続したものに対応する。
泳動素子等。)を用いても良い。
(走査線)が電気的に接続される。
転送線)が電気的に接続される。
号(電圧)を供給する。
する。
電圧)を供給し、ノードGにトランジスタ20をオン状態とするための信号(電圧)を供
給し、容量素子30に蓄積された電荷を容量素子70に転送する。
電圧)を供給して、表示素子40を駆動する。
えるようになる。
、液晶層1005、導電層1006、及び基板1007追加したものである。
して導電層712と電気的に接続されている。
。
。
容量素子70の一方の電極、誘電体層、他方の電極にそれぞれ対応する。
A)の表示素子40の一方の電極、液晶層、他方の電極にそれぞれ対応する。
る。
るので、液晶表示装置の開口率を小さくすることなく容量素子70を追加することができ
る。
て実施することができる。
チャージポンプ回路(昇圧回路の一種)を有する半導体装置の一例について図16を用
いて説明する。
を電気的に接続したものに対応する。
的に接続され、ノードEが電源電圧Vdd用の電源に電気的に接続され、ノードCが低電
源電圧Vss用の電源に電気的に接続されている。
が、本実施の形態ではインバータを構成するためトランジスタ20をPチャネル型とし、
トランジスタ10をNチャネル型としている。
に接続されている。
されたマイナス電圧が出力されることになる。
層414、半導体層602、導電層703、導電層704、導電層713、導電層714
、導電層902、絶縁層950、導電層961、導電層962、導電層963を追加した
ものである。
ンジスタを用いている。
のであると好ましい。
に対応する。
に対応する。
接続している。
接続している。
01と同一工程で形成されたものであることが好ましい。
又はドレイン電極の一方に対応する。
又はドレイン電極の他方に対応する。
接続している。
4は、導電層711と同一工程で形成されたものであることが好ましい。
。
ホールを介して導電層711と電気的に接続されている。
01と電気的に接続されている。
ホールを介して導電層713と電気的に接続されている。
を介して導電層714と電気的に接続されている。
る。
ホールを介して導電層703と電気的に接続されている。
02と電気的に接続されている。
11と電気的に接続されている。
形成されたものであることが好ましい。
のダイオード82(ダイオード接続されたトランジスタ)の半導体層、ゲート絶縁層、ゲ
ート電極にそれぞれ対応する。
のダイオード81(ダイオード接続されたトランジスタ)の半導体層、ゲート絶縁層、ゲ
ート電極にそれぞれ対応する。
イオード81及びダイオード82を設ける場合であっても回路の面積を小さくすることが
できる。
て実施することができる。
倍圧整流回路(昇圧回路の一種)を有する半導体装置の一例について図17を用いて説
明する。
電気的に接続し、且つ、容量素子90の他方の電極をノードCに電気的に接続したもので
ある。
変換して出力することができる。
加したものに対応する。
る。
ホールを介して導電層711と電気的に接続されている。
を介して導電層712と電気的に接続されている。
12と電気的に接続されている。
の容量素子90の一方の電極、誘電体層、他方の電極にそれぞれ対応する。
て実施することができる。
各層の材料について説明する。
ることができるがこれらに限定されない。
化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒素を含む酸化シリコン膜、酸素を含む窒化シリコン膜
、ポリイミド膜、アクリル膜、シロキサンポリマー膜、窒化アルミニウム膜、酸化アルミ
ニウム膜、酸化ハフニウム膜等を用いることができるがこれらに限定されない。絶縁層は
、単層構造でも積層構造でも良い。
ルミニウム膜、チタン膜、モリブデン膜、タングステン膜、金膜、銀膜、銅膜、ドナー元
素又はアクセプター元素を含有するシリコン膜、合金からなる膜、透明導電膜(インジウ
ム錫酸化物等)等を用いることができるがこれらに限定されない。導電層は、単層構造で
も積層構造でも良い。
素を含有するシリコン膜と、金属膜と、を有する積層構造であることが好ましい。
るように積層構造を形成する。
する半導体膜、酸化物半導体膜、有機半導体膜等を用いることができるがこれらに限定さ
れない。半導体層は、単層構造でも積層構造でも良い。
を含有させておくと、ソース領域及びドレイン領域の抵抗を下げることができるので好ま
しい。
る種類の半導体層としても良い。
Ge)、シリコンカーバイト(SiC)等があるがこれらに限定されない。
ことが好ましい。特にInとZnを含むことが好ましい。
ライザーとして、それらに加えてガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)
、アルミニウム(Al)、又はランタノイドから選ばれた一種又は複数種を有することが
好ましい。
ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)
、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(E
r)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)がある。
用いることができる。
酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系
酸化物、In−Ga系酸化物等を用いることができる。
Oとも表記する)、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Al
−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−
Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Z
n系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn
系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系
酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸
化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物等を用いることができる。
In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al
−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物等
を用いることができる。
酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn
以外の金属元素を含有させても良い。
Ga:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)の原子比のIn−Ga−Zn系酸
化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。
:Zn=2:1:3(=1/3:1/6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn=2:1:
5(=1/4:1/8:5/8)の原子比のIn−Sn−Zn系酸化物やその組成の近傍
の酸化物を用いても良い。
に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、
キャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密
度等を適切なものとすることが好ましい。
を含む構造でもよい。なお、アモルファスは欠陥が多いため、非アモルファスが好ましい
。
て実施することができる。
図12(EL表示装置)、図13(記憶装置)、図15(液晶表示装置)等において、
トランジスタ10は、容量素子30に電荷を蓄積するか否かを制御する役割を有している
とともに、容量素子30に蓄積した電荷がA以外の他のノードに漏れないようにする役割
を有している。
トランジスタ10の半導体層は酸化物半導体層を用いることが好ましい。
用いたトランジスタは、シリコンを含有する半導体を用いたトランジスタと比較して、ソ
ースとドレインとの間のリーク量(トランジスタのオフ電流)が極めて少ないからである
。
荷移動を素早くするために、移動度の高い半導体を用いると好ましい。
早くするために、移動度の高い半導体を用いると好ましい。
い。
て実施することができる。
他の実施の形態では、共通電極として半導体層601上に接する導電層701を用いて
いる。
イン領域の一方を共通電極として用いても良い。
にも容量素子を設ける場合は、半導体層601のソース領域又はドレイン領域の他方を容
量素子90の一方の電極とすることができる。
導電層911が、容量素子30の一方の電極、誘電体層、他方の電極にそれぞれ対応する
。
素を添加することによって、半導体層601のソース領域及びドレイン領域の抵抗を下げ
ることが好ましい。
ている。
レインの一方の抵抗が図18と比較して小さい点で優れている。
特性の向上という目的の優先順位が高い場合は導電層701が設けられた図1(B)等の
構造を採用することが好ましい。
て実施することができる。
図19(A)はトランジスタ10と容量素子30とを有する回路要素を含む半導体装置
の一例である。
と、容量素子30の一方の電極と、が電気的に接続されている。
02、絶縁層800、導電層901、導電層911、絶縁層950を有する。
レイン電極(ドレイン配線)の一方に対応し、且つ、図19(A)の容量素子30の一方
の電極にも対応する共通電極である。
とによって、導電層701(共通電極)と半導体層601との接触抵抗を下げることがで
きる。
9(A)のノードAと容量素子30との間の抵抗が下がるので、容量素子30への電荷蓄
積を素早くできるようになる。
ができる。
レイン電極(ドレイン配線)の他方に対応する。
19(A)の容量素子30の誘電体層にも対応する。
層601のチャネル形成領域に重なる位置に配置される。
、を兼ねる共通電極を設けることによって、半導体装置において2つの素子(1つの容量
素子及び1つのトランジスタ)が配置されるセルの占める面積を小さくすることができる
。
について説明したが、基板とトランジスタとの間に絶縁層が設けられていても良い。
基板上に位置する他のトランジスタを有していても良い。
に適用可能である。
されたトランジスタを有する半導体装置全般にも適用可能である。
半導体層601の下に当該ゲート絶縁層を介してゲート電極を配置する構成としても良い
。
て実施することができる。
図20、図21は図19においてノードAとノードBとを電気的に接続した場合を示し
ている。
子30の一方の電極と電気的に接続される。
に対応する。
に対応する。
導電層701(共通電極))と、は導電層960を介して電気的に接続されている。
を介して電気的に接続されている。
縁層800に設けられたコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
ため、導電層701の面積を大きくしている。
られた開口部、並びに、絶縁層950及び絶縁層800に設けられたコンタクトホールを
介して電気的に接続されている。
ても良いが、図21(B)のようにコンタクト領域を半導体層601と重なる位置に設け
た方が好ましい。
となる。
)における導電層901とコンタクト領域との距離よりも短いので、図21(B)におけ
る導電層960の抵抗値を、図20(B)における導電層960の抵抗値よりも低くする
ことができる。
B)の方が好ましいといえる。
的に接続されてしまい容量素子30が機能しなくなるため、導電層960と導電層911
との接触を防止する必要がある。
られるコンタクトホールよりも一回り大きくすることが好ましい。
層701、絶縁層800、導電層901、導電層911の位置関係の一例を示したもので
ある。
901、導電層911、導電層960、コンタクトホール9001、開口部9002の位
置関係の一例を示したものである。
、コンタクトホール9001、開口部9002、開口部9003の位置関係の一例を示し
たものである。
ため、半導体層601を破線で示している。
けられるコンタクトホール9001及び導電層911に設けられる開口部9002の位置
を示してある。
、導電層911に設けられる開口部9002、及び導電層911に設けられる開口部90
03の位置を示してある。
1と重なる位置に設けられている。
と重なる位置に設けられ、開口部9002は半導体層601と重ならない位置に設けられ
ている。
1と重ならない位置に設けられている。
けている。
。
の占める面積を小さくすることができる点で優れている。
することができ、その結果、配線抵抗を下げることができる点で好ましい。
リットがあるため、目的に応じて適宜使い分けることが好ましい。
との接触箇所が増え、導電層960と導電層701との接触抵抗を低下させることができ
るので好ましい。
9003を追加した例である。
ため、導電層960と導電層701との接触箇所を増やすことができる。
れているため、図22(B)のメリット及び図23(B)のメリットの双方を得ることが
できる。
ので好ましい。
部9003を一直線上に並ぶように配置することにより、導電層960を半導体層601
及び導電層911と重ねることができる。
面積を小さくすることができるので好ましい。
されたトランジスタを有する半導体装置全般にも適用可能である。
側に配置し、且つ、導電層901を絶縁層800の下側に配置すれば良い。
て実施することができる。
例を示したが、当然、2つのトランジスタと1つの容量素子とを有する回路要素において
も本実施の形態の構成を適用することができる。
実施の形態18では、共通電極として半導体層601上に接する導電層701を用いて
いる。
イン領域の一方を共通電極として用いても良い。
導電層911が、容量素子30の一方の電極、誘電体層、他方の電極にそれぞれ対応する
。
素を添加することによって、半導体層601のソース領域及びドレイン領域の抵抗を下げ
ることが好ましい。
01のソース領域又はドレイン領域の一方を共通電極とした例である。
1のソース領域又はドレイン領域の一方を共通電極とした例である。
1のソース領域又はドレイン領域の一方を共通電極とした例である。
れている。
ドレインの一方の抵抗が図25と比較して小さい点で優れている。
特性の向上という目的の優先順位が高い場合は導電層701が設けられた図19〜図21
の構造を採用することが好ましい。
の形態18(特に、図22〜図24等)の構造を採用することができる。
て実施することができる。
ンジスタは、酸化物半導体を形成する際に基板を加熱して成膜すること、或いは酸化物半
導体膜を形成した後に熱処理を行うことで良好な特性を得ることができる。
しい。
、トランジスタの電界効果移動度を向上させることが可能となる。
。
ネル型のトランジスタのオフ状態を維持するための電圧の絶対値を低くすることができ、
低消費電力化が可能となる。
電圧を0V以上にすれば、ノーマリーオフ型のトランジスタを形成することが可能となる
。
下に示す。
組成比としてIn:Sn:Zn=1:1:1(原子比)のターゲットを用いて、ガス流
量比をAr/O2=6/9sccm、成膜圧力を0.4Pa、成膜電力100Wとして、
15nmの厚さとなるように基板上に酸化物半導体層を成膜した。
れをエッチング加工してソース電極及びドレイン電極を形成した。
を用いて100nmの厚さとなるように酸化窒化珪素膜(SiON)を形成してゲート絶
縁層とした。
うにタングステンを形成し、これらをエッチング加工してゲート電極を形成した。
SiON)を形成し、1.5μmの厚さとなるようにポリイミド膜を形成し層間絶縁膜と
した。
タン膜を形成し、100nmの厚さとなるようにアルミニウム膜を形成し、50nmの厚
さとなるように第2のチタン膜を形成し、これらをエッチング加工して測定用のパッドを
形成した。
サンプルAは酸化物半導体層の成膜中に基板に意図的な加熱を施さなかった。
工前に加熱処理を施さなかった。
サンプルBは基板を200℃になるように加熱した状態で酸化物半導体層の成膜を行っ
た。
工前に加熱処理を施さなかった。
い出すためである。
サンプルCは基板を200℃になるように加熱した状態で酸化物半導体層の成膜を行っ
た。
加工前に窒素雰囲気で650℃1時間の加熱処理を施した後、酸素雰囲気で650℃1時
間の加熱処理を施した。
なる水素を追い出すためである。
し、酸化物半導体層中でキャリアとなる酸素欠損も生じてしまう。
る効果を狙った。
図26(A)にサンプルAのトランジスタの初期特性を示す。
微鏡(TEM)で観察したところ、成膜時に基板加熱を行ったサンプルB及びサンプルC
と同様の成膜方法で形成したサンプルには結晶性が確認された。
性部分とを有し、結晶性部分の配向がc軸配向に揃っている結晶性であった。
、成膜時に基板加熱を行ったサンプルは新しい構造を有している。
後に加熱処理を行うことにより、ドナーとなる水素元素を追い出すことができるため、N
チャネル型トランジスタのしきい値電圧をプラスシフトできることが理解できる。
っていないサンプルAのしきい値電圧よりもプラスシフトしている。
加熱処理を行ったサンプルCの方が、成膜後に加熱処理を行っていないサンプルBよりも
プラスシフトしていることがわかる。
温度が高いほど水素が離脱しやすい。
あると考察した。
サンプルB(成膜後加熱処理なし)及びサンプルC(成膜後加熱処理あり)に対してゲ
ートBTストレス試験を行った。
性の測定を行い、加熱及びプラスの高電圧印加を行う前のトランジスタの特性を測定した
。
を行い、加熱及びプラスの高電圧印加を行った後のトランジスタの特性を測定した。
較することをプラスBT試験と呼ぶ。
s特性の測定を行い、加熱及びマイナスの高電圧印加を行う前のトランジスタの特性を測
定した。
を行い、加熱及びマイナスの高電圧印加を行った後のトランジスタの特性を測定した。
比較することをマイナスBT試験と呼ぶ。
マイナスBT試験結果である。
マイナスBT試験結果である。
が、図27(A)及び図28(A)を参照すると少なくともプラスBT試験の処理を行う
ことにより、しきい値電圧をプラスシフトさせることができることがわかった。
マリーオフ型になったことがわかる。
により、しきい値電圧のプラスシフト化を促進でき、ノーマリーオフ型のトランジスタを
形成することができた。
との関係を示す。
している。
ていた。
いた。
とがわかった。
ことは明らかである。
20 トランジスタ
30 容量素子
40 表示素子
50 トランジスタ
60 定電流源
70 容量素子
81 ダイオード
82 ダイオード
90 容量素子
101 基板
102 絶縁層
201 半導体層
202 半導体層
300 絶縁層
401 導電層
402 導電層
411 導電層
412 導電層
413 導電層
414 導電層
500 絶縁層
550 絶縁層
601 半導体層
602 半導体層
701 導電層
702 導電層
703 導電層
704 導電層
711 導電層
712 導電層
713 導電層
714 導電層
800 絶縁層
901 導電層
902 導電層
911 導電層
912 導電層
950 絶縁層
960 導電層
961 導電層
962 導電層
963 導電層
970 絶縁層
1001 導電層
1002 EL層
1003 導電層
1004 導電層
1005 液晶層
1006 導電層
1007 基板
8000 破線
8001 破線
9001 コンタクトホール
9002 開口部
9003 開口部
Claims (4)
- 第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方は、前記第2のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタの上方に、前記第1のトランジスタ及び前記容量素子が配置され、
前記第1のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方と、前記容量素子の一方の電極と、を兼ねる共通電極を有し、
前記共通電極の上方に、前記容量素子の他方の電極が配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記共通電極と前記第2のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方とは、前記第1のトランジスタの半導体層に設けられた開口部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記第1のトランジスタの半導体層と、前記第2のトランジスタの半導体層と、は重なる位置に配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1のトランジスタのゲートと前記共通電極とは、前記容量素子の他方の電極の上方に設けられた配線を用いて電気的に接続され、
前記配線と前記共通電極とは、前記容量素子の他方の電極に設けられた開口部を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
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