特許ウォッチ

公開番号2025096367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2025061425,2024166153
出願日2025-04-02,2016-06-22
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G09F 9/30 20060101AFI20250619BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】新規な表示装置の提供。
【解決手段】トランジスタは、第1のゲート電極層と、第1のゲート電極上の第1の絶縁
層と、第1の絶縁層上の酸化物半導体層と、酸化物半導体層上のソース電極およびドレイ
ン電極と、ソース電極およびドレイン電極並びに酸化物半導体層上の第2の絶縁層と、第
2の絶縁層上の第2のゲート電極と、を有する。容量素子は、第1の電極と、第2の電極
と、前記第2の絶縁層と同じ層に設けられた絶縁層と、を有する。第1の電極は、第2の
ゲート電極と同じ層に設けられた導電層を有する。第2の電極は、酸化物半導体層と同じ
層に設けられた酸化物半導体層を有する。容量素子は、第1の絶縁層と同じ層に設けられ
た絶縁層を介して、第1のゲート電極と同層にある第1の配線に電気的に接続された第3
の電極を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、配線と、電流供給線と、を画素に有し、
前記信号線には、画像信号が入力され、
前記第２のトランジスタのゲートには、前記第１のトランジスタを介して前記画像信号に応じた電位が入力され、
前記第２のトランジスタは、前記電位に従って、前記電流供給線から前記発光素子に供給される電流を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続される半導体装置であって、
基板上に配置された領域を有し、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第１の導電層と、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する第１の半導体層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域及び前記第３のトランジスタのチャネル形成領域を有する第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能を有する第２の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのゲートとしての機能を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
前記第４の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第４の導電層と電気的に接続された第５の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の半導体層と電気的に接続された第６の導電層と、
前記信号線としての機能を有する第７の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電層と、を有し、
前記第５の導電層、前記第６の導電層、前記第７の導電層及び前記第８の導電層のそれぞれは、一の第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第１の導電層は、前記第２の半導体層を介して前記第３の導電層と重なる領域を有する、
半導体装置。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、配線と、電流供給線と、を画素に有し、
前記信号線には、画像信号が入力され、
前記第２のトランジスタのゲートには、前記第１のトランジスタを介して前記画像信号に応じた電位が入力され、
前記第２のトランジスタは、前記電位に従って、前記電流供給線から前記発光素子に供給される電流を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続される半導体装置であって、
基板上に配置された領域を有し、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第１の導電層と、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する第１の半導体層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域及び前記第３のトランジスタのチャネル形成領域を有する第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能を有する第２の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのゲートとしての機能を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の導電層と電気的に接続された第４の導電層と、
前記第４の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第４の導電層と電気的に接続された第５の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の半導体層と電気的に接続された第６の導電層と、
前記信号線としての機能を有する第７の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電層と、を有し、
前記第５の導電層、前記第６の導電層、前記第７の導電層及び前記第８の導電層のそれぞれは、一の第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記発光素子の画素電極と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域は、前記第１の導電層との重なりを有さず、
前記第１の導電層は、前記第２の半導体層を介して前記第３の導電層と重なる領域を有する、
半導体装置。
【請求項３】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、配線と、電流供給線と、を画素に有し、
前記信号線には、画像信号が入力され、
前記第２のトランジスタのゲートには、前記第１のトランジスタを介して前記画像信号に応じた電位が入力され、
前記第２のトランジスタは、前記電位に従って、前記電流供給線から前記発光素子に供給される電流を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記配線と常に導通しており、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記発光素子の画素電極と常に導通している半導体装置であって、
基板上に配置された領域を有し、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第１の導電層と、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する第１の半導体層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域及び前記第３のトランジスタのチャネル形成領域を有する第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能を有する第２の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのゲートとしての機能を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の導電層と常に導通している第４の導電層と、
前記第４の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第４の導電層と常に導通している第５の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の半導体層と常に導通している第６の導電層と、
前記信号線としての機能を有する第７の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電層と、を有し、
前記第５の導電層、前記第６の導電層、前記第７の導電層及び前記第８の導電層のそれぞれは、一の第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記発光素子の画素電極と常に導通しており、
前記第１の導電層は、前記第２の半導体層を介して前記第３の導電層と重なる領域を有する、
半導体装置。
【請求項４】
第１のトランジスタ乃至第３のトランジスタと、発光素子と、信号線と、配線と、電流供給線と、を画素に有し、
前記信号線には、画像信号が入力され、
前記第２のトランジスタのゲートには、前記第１のトランジスタを介して前記画像信号に応じた電位が入力され、
前記第２のトランジスタは、前記電位に従って、前記電流供給線から前記発光素子に供給される電流を制御する機能を有し、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記配線と常に導通しており、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記発光素子の画素電極と常に導通している半導体装置であって、
基板上に配置された領域を有し、かつ、前記電流供給線としての機能を有する第１の導電層と、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有する第１の半導体層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域及び前記第３のトランジスタのチャネル形成領域を有する第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能を有する第２の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２のトランジスタのゲートとしての機能を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の導電層と常に導通している第４の導電層と、
前記第４の導電層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第４の導電層と常に導通している第５の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の半導体層と常に導通している第６の導電層と、
前記信号線としての機能を有する第７の導電層と、
前記第２の半導体層の上方に配置された領域を有し、かつ、前記配線としての機能を有する第８の導電層と、を有し、
前記第５の導電層、前記第６の導電層、前記第７の導電層及び前記第８の導電層のそれぞれは、一の第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記発光素子の画素電極と常に導通しており、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域は、前記第１の導電層との重なりを有さず、
前記第１の導電層は、前記第２の半導体層を介して前記第３の導電層と重なる領域を有する、
半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置に関する。本発明の一態様は、表示装置、表示モジュー
ル、および電子機器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体層を用いてトランジスタ（電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ともいう）を構成する技術が注目
されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電
子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体層としてシリコンを
代表とする半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体を用いる
技術が注目されている。
【０００３】
例えば、酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎなどを含む非晶質酸化物を用い
てトランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、自己整列ト
ップゲート構造を有する酸化物半導体層のトランジスタを作製する技術が開示されている
（特許文献２参照）。また電界効果移動度を高めるために、上下のゲート電極の電界によ
ってチャネルが形成される酸化物半導体層を電気的に取り囲む構造のトランジスタを作製
する技術が開示されている（特許文献３参照）。
【０００４】
また、チャネルを形成する酸化物半導体層の下地絶縁層に、加熱により酸素を放出する
絶縁層を用い、該酸化物半導体層の酸素欠損を低減することで、長期使用における閾値電
圧のシフトが小さいといった、電気的な信頼性が高められたトランジスタを作製する技術
が開示されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－１６５５２９号公報
特開２００９－２７８１１５号公報
特開２０１４－２４１４０４号公報
特開２０１２－００９８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸化物半導体層を有するトランジスタは、表示装置への応用が期待されている。表示装
置の画素回路を構成する容量素子は、小さい面積で大きな静電容量（以下、容量という）
が求められている。データ電圧を保持するための容量が小さくなると、チャージインジェ
クション（ＣｈａｒｇｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）、フィードスルー（Ｆｅｅｄｔｈｒｏｕ
ｇｈ）の影響が大きくなる問題を避けるためである。
【０００７】
小さな面積で大きな容量を得るために、ゲート電極と半導体層で薄いゲート絶縁膜を挟
んで容量を形成した容量素子、所謂ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ）容量（あるいはＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｓｕｌａｔｏｒ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ）容量）が有効である。しかしながらＭＯＳ容量は、０Ｖ近傍の低い電圧を保
持する場合容量が小さく、低階調のデータ電圧の保持が難しい。
【０００８】
本発明の一態様は、小さい面積であっても大きな容量を得ることができる、新規な構成
の表示装置等を提供することを課題の一とする。または本発明の一態様は、低い電圧を保
持して階調表示を行う場合であっても大きな容量を得ることができる、新規な構成の表示
装置等を提供することを課題の一とする。
【０００９】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は
、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目
で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又
は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる
。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも
一つの課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の配線と、第１のトランジスタと、第１の容量素子と、発光素
子と、を有する画素を有し、第１の配線は、発光素子に電流を流すための電流供給線の機
能を有し、第１のトランジスタは、第１のゲート電極と、第１のゲート電極上の第１の絶
縁層と、第１の絶縁層上の酸化物半導体層と、酸化物半導体層上のソース電極およびドレ
イン電極と、ソース電極およびドレイン電極並びに酸化物半導体層上の第２の絶縁層と、
第２の絶縁層上の第２のゲート電極と、を有し、第１の容量素子は、第１の電極と、第２
の電極と、第１の電極と第２の電極との間の第２の絶縁層と同じ層に設けられた絶縁層と
、を有し、第１の電極は、第２のゲート電極と同じ層に設けられた導電層を有し、第２の
電極は、酸化物半導体層と同じ層に設けられた酸化物半導体層を有し、第１の容量素子は
、第１の絶縁層と同じ層に設けられた絶縁層を介して、第１の配線に電気的に接続された
第３の電極層を有し、第３の電極層は、第１のゲート電極と同じ層に設けられる表示装置
である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許