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公開番号2022092396
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-22
出願番号2020205197
出願日2020-12-10
発明の名称半導体装置
出願人株式会社JOLED
代理人個人,個人
主分類H01L 29/786 20060101AFI20220615BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】特性のばらつきを低減できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置(薄膜トランジスタ10)は、基板11と、基板11の上方に配置されるボトム電極61と、ボトム電極61の上方に配置されるボトム絶縁層62と、ボトム絶縁層62の上方に配置されるシールド電極12と、シールド電極12の上方に配置されるシールド絶縁層13と、シールド絶縁層13の上方に配置され、チャネル領域15cを有する酸化物半導体層15と、酸化物半導体層15の上方に配置されるゲート絶縁層17と、ゲート絶縁層17の上方に配置されるゲート電極18とを備え、シールド電極12は、ゲート電極18及び酸化物半導体層15と対向する位置に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
基板と、
前記基板の上方に配置されるボトム電極と、
前記ボトム電極の上方に配置されるボトム絶縁層と、
前記ボトム絶縁層の上方に配置されるシールド電極と、
前記シールド電極の上方に配置されるシールド絶縁層と、
前記シールド絶縁層の上方に配置され、チャネル領域を有する酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方に配置されるゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に配置されるゲート電極とを備え、
前記シールド電極は、前記ゲート電極及び前記酸化物半導体層と対向する位置に配置される
半導体装置。
続きを表示(約 550 文字)【請求項2】
前記酸化物半導体層は、前記ボトム電極と対向する位置に配置される
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記チャネル領域のチャネル長方向における前記ボトム電極の長さは、前記チャネル長方向における前記シールド電極の長さより長い
請求項1又は2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記チャネル領域のチャネル長方向における前記ゲート絶縁層の長さは、前記チャネル長方向における前記ゲート電極の長さより長い
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記チャネル領域のチャネル長方向における前記ゲート絶縁層の長さは、前記チャネル長方向における前記ゲート電極の長さと等しい
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記ボトム電極には、正電位が印加される
請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記半導体装置は、前記酸化物半導体層と接続されるドレイン電極及びソース電極をさらに備え、
前記シールド電極は、前記ソース電極と同電位である
請求項1~6のいずれか1項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 3,100 文字)【背景技術】
【0002】
近年、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を含む半導体装置が、様々な分野の電子機器に活用されている。薄膜トランジスタの半導体膜には、例えば、酸化物半導体材料を用いることができる(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載された酸化物半導体材料を用いた薄膜トランジスタにおいては、比較的少ない工程数で寄生容量の小さい薄膜トランジスタを製造するために、トップゲートセルフアライン構造が採用されている。特許文献1に記載された半導体装置の製造方法においては、ゲート電極及びゲート絶縁層がドライエッチングによってパターニングされる。この際に、ゲート絶縁層の下に位置する酸化物半導体層のうち、ゲート絶縁層から露出した領域が、例えば、ドライエッチングなどの処理によって低抵抗化される。このように、低抵抗化された酸化物半導体層とソース電極及びドレイン電極とが接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2019-192852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載された半導体装置の製造方法においては、低抵抗領域がゲート電極の下方の領域にまで形成され得る。また、低抵抗領域の形成範囲の制御は容易ではない。このため、特許文献1に記載された半導体装置では、ゲート電極の下方における低抵抗領域の形成範囲の個体差に起因して、特性のばらつきが発生し得る。
【0006】
本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、特性のばらつきを低減できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る半導体装置は、基板と、前記基板の上方に配置されるボトム電極と、前記ボトム電極の上方に配置されるボトム絶縁層と、前記ボトム絶縁層の上方に配置されるシールド電極と、前記シールド電極の上方に配置されるシールド絶縁層と、前記シールド絶縁層の上方に配置され、チャネル領域を有する酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層の上方に配置されるゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の上方に配置されるゲート電極とを備え、前記シールド電極は、前記ゲート電極及び前記酸化物半導体層と対向する位置に配置される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、特性のばらつきを低減できる半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの要部の構成を示す模式的な断面図である。
図2は、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの構成を模式的に示す上面図である。
図3Aは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第一工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Bは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第二工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Cは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第三工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Dは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第四工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Eは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第六工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Fは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第七工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Gは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第八工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Hは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第九工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Iは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第十工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図3Jは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第十一工程を示すチャネル長方向に平行な断面図である。
図4Aは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第一工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Bは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第二工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Cは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第三工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Dは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第四工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Eは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第五工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Fは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第六工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Gは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第七工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Hは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第八工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Iは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第九工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Jは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第十工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図4Kは、実施の形態1に係る薄膜トランジスタの製造方法の第十一工程を示すチャネル幅方向に平行な断面図である。
図5は、比較例の薄膜トランジスタの要部の構成を示す模式的な断面図である。
図6は、比較例の薄膜トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
図7は、実施の形態1に係る薄膜トランジスタのゲート電圧とドレイン電流との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
図8は、実施の形態2に係る薄膜トランジスタの要部の構成を示す模式的な断面図である。
図9は、各実施の形態に係る薄膜トランジスタが適用される表示装置の機能構成を示すブロック図である。
図10は、各実施の形態に係る薄膜トランジスタが適用される撮像装置の機能構成を示すブロック図である。
図11は、各実施の形態に係る薄膜トランジスタが適用される電子機器の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示における一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示における最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(【0011】以降は省略されています)

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