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公開番号2025016587
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024188857,2022118504
出願日2024-10-28,2010-11-25
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10D 30/67 20250101AFI20250128BHJP()
要約【課題】配線抵抗に伴う電圧降下や信号遅延によるトランジスタへの信号の書き込み不良
を防止した半導体装置を提供することを課題の一つとする。例えば、表示装置の画素に設
けたトランジスタへの書き込み不良が引き起こす階調不良などを防止し、表示品質の高い
表示装置を提供することを課題の一つとする。
【解決手段】配線抵抗が低い銅を含む配線に、バンドギャップが広く、且つキャリア濃度
が低い高純度化された酸化物半導体を接続してトランジスタを作製すればよい。バンドギ
ャップが広い酸化物半導体を用いて、トランジスタのオフ電流を低減するだけでなく、キ
ャリア濃度が低い高純度化された酸化物半導体を用いて正のしきい値電圧を有し、所謂ノ
ーマリーオフ特性のトランジスタとして、オフ電流とオン電流の比を大きくできる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極の上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上方にあり、前記第１の電極と重なる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あり、前記酸化物半導体層と電気的に接続する第２の電極と、
前記酸化物半導体層の上方にあり、前記酸化物半導体層と電気的に接続する第３の電極と、
前記第２の電極の上方及び前記第３の電極の上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方の有機樹脂層と、
前記有機樹脂層の上方にあり、前記第３の電極と電気的に接続する画素電極と、を有し、
前記第２の電極と前記第３の電極の各々は、第１の導電層と、前記第１の導電層の上面に接する領域を有する第２の導電層と、を有し、
前記第２の導電層の下面の縁部は、前記第１の導電層の上面と接し、
前記第２の導電層は、前記酸化物半導体層と接していない、半導体装置。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
第１の電極と、
前記第１の電極の上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上方にあり、前記第１の電極と重なる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あり、前記酸化物半導体層と電気的に接続する第２の電極と、
前記酸化物半導体層の上方にあり、前記酸化物半導体層と電気的に接続する第３の電極と、
前記第２の電極の上方及び前記第３の電極の上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方の有機樹脂層と、
前記有機樹脂層の上方にあり、前記第３の電極と電気的に接続する画素電極と、を有し、
前記第２の電極と前記第３の電極の各々は、第１の導電層と、前記第１の導電層の上面に接する領域を有する第２の導電層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを有し、
前記第２の導電層の下面の縁部は、前記第１の導電層の上面と接し、
前記第２の導電層は、前記酸化物半導体層と接していない、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
半導体素子を用いた半導体装置、及び半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指し、トランジスタ等の半導体素子、半導体素子を用いた半導体回路、電気光学装
置、および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
近年、半導体材料として酸化物半導体を用いてトランジスタを作製し、該トランジスタを
半導体回路、ＩＣ、電気光学装置、および電子機器等に応用する技術が注目されている。
【０００４】
例えば、絶縁表面を有する基板上に酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物半導体等を
含む半導体薄膜（厚さ数～数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ
ＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒともいう）を作製し、画像表示装置のスイッチング素
子などに用いる技術が特許文献１及び特許文献２で開示されている。
【０００５】
従来のトランジスタとしては、主にアモルファスシリコン、または多結晶シリコンなどを
半導体材料に用いて作製される。アモルファスシリコンを用いたＴＦＴは、電界効果移動
度が低いもののガラス基板等の作製基板の大面積化に対応することが比較的容易であり、
一方、多結晶シリコンを用いたＴＦＴは、電界効果移動度が高いもののレーザアニールな
どの結晶化工程が必要なため、ガラス基板等の作製基板の大面積化には必ずしも適応しな
いといった特性を有している。
【０００６】
これに対し、酸化物半導体にチャネル形成領域（チャネル領域ともいう）を設けたＴＦＴ
は、アモルファスシリコンを用いたＴＦＴよりも高い電界効果移動度が得られている。ま
た、酸化物半導体膜はスパッタリング法などによって膜形成が可能であり、多結晶シリコ
ンを用いたＴＦＴよりも製造工程が簡単であり、作製基板の大型化に対応し易い。
【０００７】
このようにガラス基板やプラスチック基板などに高性能のトランジスタを形成できる酸化
物半導体は、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬディスプレ
イともいう）または電子ペーパーなどの表示装置への応用が期待されている。
【０００８】
特に、液晶表示装置に代表されるアクティブマトリクス型半導体装置においては、画面サ
イズが対角６０インチ以上と大型化する傾向にあり、さらには、対角１２０インチ以上の
画面サイズも視野に入れた開発が行われている。加えて、画面の解像度も、ハイビジョン
画質（ＨＤ、１３６６×７６８）、フルハイビジョン画質（ＦＨＤ、１９２０×１０８０
）と高精細化の傾向にあり、解像度が３８４０×２０４８または４０９６×２１８０とい
った、いわゆる４Ｋデジタルシネマ用表示装置の開発も急がれている。
【０００９】
表示装置の大型化と高精細化に伴い必要とされる画素数が著しく増加している。その結果
、一画素当たりの書き込み時間が短くなり、画素に配置されるトランジスタには動作特性
の速さと大きなオン電流等が求められている。一方で近年のエネルギーの枯渇問題もあっ
て、消費電力を抑制した表示装置が求められ、オフ電流が低く無駄な漏れ電流が抑制され
たトランジスタが求められている。
【００１０】
このように、オン電流とオフ電流の比が大きいトランジスタが望まれている。酸化物半導
体を用いたトランジスタにおいても、オン電流とオフ電流の比を１０
３
程度に高めたトラ
ンジスタに関する技術が特許文献３に開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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