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公開番号2025168563
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025148478,2024213012
出願日2025-09-08,2012-05-11
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 20250101AFI20251030BHJP()
要約【課題】酸化物半導体層を用いたnチャネルTFTのみを用いてバッファ回路やインバー
タ回路などを構成することを課題の一つとする。
【解決手段】ソース電極及びドレイン電極の両方がゲート電極に重なる第1のトランジス
タと、ソース電極はゲート電極と重ね、且つ、ドレイン電極はゲート電極と重ならない第
2のトランジスタとを組み合わせてバッファ回路やインバータ回路などを構成する。第2
のトランジスタをこのような構造とすることによって、容量Cpを小さくし、電位差VD
D-VSSが小さい場合でもV_A’が大きくとれるようになる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
チャネル形成領域に酸化物半導体を含む第１のトランジスタ及び第２のトランジスタ、を有し、
前記第１のトランジスタの導通状態と、前記第２のトランジスタの導通状態とに従って、出力する電位を制御する機能を有する半導体装置であって、
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しての機能を有する第１の導電膜と、
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他方としての機能を有し、かつ、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しての機能を有する第２の導電膜と、
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他方としての機能を有する第３の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜が、前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第４の導電膜と重なる領域は、前記第２の導電膜が、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第５の導電膜と重なる領域よりも大きく、
前記第２のトランジスタの前記チャネル形成領域を有する酸化物半導体膜が、前記第４の導電膜と重なる領域は、前記酸化物半導体膜が前記第３の導電膜と重なる領域と、平面視において離隔しており、
前記電位は、前記第２の導電膜を介して出力される、
半導体装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
チャネル形成領域に酸化物半導体を含む第１のトランジスタ及び第２のトランジスタ、を有し、
前記第１のトランジスタの導通状態と、前記第２のトランジスタの導通状態とに従って、出力する電位を制御する機能を有する半導体装置であって、
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しての機能を有する第１の導電膜と、
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他方としての機能を有し、かつ、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しての機能を有する第２の導電膜と、
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他方としての機能を有する第３の導電膜と、を有し、
前記第２の導電膜が、前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第４の導電膜と重なる領域は、前記第２の導電膜が、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第５の導電膜と重なる領域よりも大きく、
前記第２のトランジスタの前記チャネル形成領域を有する酸化物半導体膜が、前記第４の導電膜と重なる領域は、前記酸化物半導体膜が前記第３の導電膜と重なる領域と、平面視において離隔しており、
前記第３の導電膜に与えられる第１の電位は、前記第１の導電膜に与えられる第２の電位よりも高く、
前記電位は、前記第２の導電膜を介して出力される、
半導体装置。
【請求項３】
チャネル形成領域に酸化物半導体を含む第１のトランジスタ及び第２のトランジスタ、を有し、
前記第１のトランジスタの導通状態と、前記第２のトランジスタの導通状態とに従って、出力する電位を制御する機能を有する半導体装置であって、
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しての機能を有する第１の導電膜と、
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他方としての機能を有し、かつ、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しての機能を有する第２の導電膜と、
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他方としての機能を有する第３の導電膜と、を有し、
前記第１の導電膜の上面、前記第２の導電膜の上面、及び、前記第３の導電膜の上面のそれぞれは、第１の絶縁膜と接する領域を有し、
前記第２の導電膜が、前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第４の導電膜と重なる領域は、前記第２の導電膜が、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第５の導電膜と重なる領域よりも大きく、
前記第２のトランジスタの前記チャネル形成領域を有する酸化物半導体膜が、前記第４の導電膜と重なる領域は、前記酸化物半導体膜が前記第３の導電膜と重なる領域と、平面視において離隔しており、
前記電位は、前記第２の導電膜を介して出力される、
半導体装置。
【請求項４】
チャネル形成領域に酸化物半導体を含む第１のトランジスタ及び第２のトランジスタ、を有し、
前記第１のトランジスタの導通状態と、前記第２のトランジスタの導通状態とに従って、出力する電位を制御する機能を有する半導体装置であって、
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しての機能を有する第１の導電膜と、
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他方としての機能を有し、かつ、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しての機能を有する第２の導電膜と、
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他方としての機能を有する第３の導電膜と、を有し、
前記第１の導電膜の上面、前記第２の導電膜の上面、及び、前記第３の導電膜の上面のそれぞれは、第１の絶縁膜と接する領域を有し、
前記第２の導電膜が、前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第４の導電膜と重なる領域は、前記第２の導電膜が、前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第５の導電膜と重なる領域よりも大きく、
前記第２のトランジスタの前記チャネル形成領域を有する酸化物半導体膜が、前記第４の導電膜と重なる領域は、前記酸化物半導体膜が前記第３の導電膜と重なる領域と、平面視において離隔しており、
前記第３の導電膜に与えられる第１の電位は、前記第１の導電膜に与えられる第２の電位よりも高く、
前記電位は、前記第２の導電膜を介して出力される、
半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を用いる半導体装置及びその作製方法に関する。
続きを表示（約 1,200 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、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を
構成する技術の研究が進められている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような
電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置（液晶表示装置やＥＬ表示装置）のスイ
ッチング素子として用いられている。
【０００４】
薄膜トランジスタを画像表示装置（液晶表示装置やＥＬ表示装置）のスイッチング素子と
して用いた表示装置は、アクティブマトリクス型表示装置と呼ばれ、その利点は、画素部
に信号を伝送する駆動回路として、シフトレジスタ回路、ラッチ回路もしくはバッファ回
路といった回路を同一の絶縁体上にＴＦＴで形成することが可能な点である。
【０００５】
しかしながら、アクティブマトリクス型表示装置はＴＦＴの製造工程が複雑であると、
製造コストが高くなるという問題を抱えていた。また、複数のＴＦＴを同時に形成するた
め、製造工程が複雑になると歩留まりを確保することが難しい。特に駆動回路に動作不良
があると画素一列が動作しないといった線状欠陥を引き起こすこともある。
【０００６】
画素部及び駆動回路を全てｎチャネル型トランジスタで形成する技術が特許文献１に開示
されている。
【０００７】
また、表示装置に限らず、インバータ回路（論理否定回路）やバッファ回路などを組み合
わせれば、ＬＳＩなどのさまざまな半導体集積回路を作製することができる。通常、イン
バータ回路やバッファ回路などは、ｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合
わせたＣＭＯＳ回路で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００２－４９３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
酸化物半導体層を用いたｎチャネルＴＦＴのみを用いてバッファ回路やインバータ回路な
どを構成することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ｎチャネルＴＦＴのみを用いてバッファ回路や、インバータ回路を構成する際には、ブー
トストラップという手法が用いられる。バッファ回路や、インバータ回路を構成する際に
用いる出力部を図１（Ａ）に示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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