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公開番号2025071117
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2025020590,2023195731
出願日2025-02-12,2014-10-30
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 20250101AFI20250424BHJP()
要約【課題】開口率が高く、且つ容量値を増大させることが可能な容量素子を有する半導体装
置を提供する。また、製造コストが低い半導体装置を提供する。
【解決手段】第1の酸化物半導体膜と、第2の酸化物半導体膜とを含むトランジスタと、
一対の電極間に絶縁膜を含む容量素子と、を有する半導体装置であって、トランジスタは
、第1の酸化物半導体膜と、第1の酸化物半導体膜に接して設けられたゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜に接して設けられ、第1の酸化物半導体膜と重畳する位置に設けられた第2
の酸化物半導体膜と、第1の酸化物半導体膜に接続されたソース電極及びドレイン電極と
、を有し、容量素子の一対の電極の一方が、第2の酸化物半導体膜と同一表面上に設けら
れる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トランジスタと、容量素子と、を画素に有する半導体装置であって、
前記容量素子の一方の電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記トランジスタのチャネル形成領域を有する第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記容量素子の他方の電極としての機能を有する第２の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第３の絶縁膜と、を有し、
前記第２の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域と、前記第３の絶縁膜に接する領域と、を有する、
半導体装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
トランジスタと、容量素子と、を画素に有する半導体装置であって、
前記容量素子の一方の電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記トランジスタのチャネル形成領域を有する第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記容量素子の他方の電極としての機能を有する第２の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第３の絶縁膜と、を有し、
前記第１の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域を有し、
前記第２の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域と、前記第３の絶縁膜に接する領域と、を有する、
半導体装置。
【請求項３】
トランジスタと、容量素子と、を画素に有する半導体装置であって、
前記容量素子の一方の電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記トランジスタのチャネル形成領域を有する第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記容量素子の他方の電極としての機能を有する第２の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第３の絶縁膜と、を有し、
前記第１の絶縁膜は、窒素及びシリコンを含む第１の層と、前記第１の層の上方に配置された領域を有し、かつ、酸素及びシリコンを含む第２の層と、を有し、
前記第２の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域と、前記第３の絶縁膜に接する領域と、を有する、
半導体装置。
【請求項４】
トランジスタと、容量素子と、を画素に有する半導体装置であって、
前記容量素子の一方の電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に配置された領域を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記トランジスタのチャネル形成領域を有する第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記容量素子の他方の電極としての機能を有する第２の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第２の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第１の酸化物半導体膜と電気的に接続される第３の導電膜と、
前記第１の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に配置された領域を有し、かつ、前記第２の酸化物半導体膜の上方に配置された領域を有する第３の絶縁膜と、を有し、
前記第１の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域を有し、
前記第１の絶縁膜は、窒素及びシリコンを含む第１の層と、前記第１の層の上方に配置された領域を有し、かつ、酸素及びシリコンを含む第２の層と、を有し、
前記第２の酸化物半導体膜の上面は、前記第２の絶縁膜に接する領域と、前記第３の絶縁膜に接する領域と、を有する、
半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１の酸化物半導体膜及び前記第２の酸化物半導体膜は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを主成分として含む、
半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第３の絶縁膜は、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜及び酸化ネオジム膜のいずれか一を少なくとも有する、
半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、又は製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、
マニュファクチャ、又は組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一
態様は、半導体装置、表示装置、電子機器、それらの作製方法、又はそれらの駆動方法に
関する。とくに、本発明の一態様は、例えば、トランジスタ及び容量素子を有する半導体
装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの多くに用いら
れているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン、単結晶シリ
コン又は多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコ
ン半導体を用いたトランジスタは、集積回路（ＩＣ）などにも利用されている。
【０００３】
近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用い
る技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物
半導体とよぶことにする。例えば、酸化物半導体として、酸化亜鉛、またはＩｎ－Ｇａ－
Ｚｎ系酸化物を用いたトランジスタを作製し、該トランジスタを表示装置の画素のスイッ
チング素子などに用いる技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
また、開口率を高めるために、トランジスタの酸化物半導体膜と同じ表面上に設けられ
た酸化物半導体膜と、トランジスタに接続する画素電極とが所定の距離を離れて設けられ
た容量素子を有する表示装置が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
米国特許第８１０２４７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
容量素子は一対の電極の間に誘電体膜が設けられており、一対の電極のうち、少なくと
も一方の電極は、トランジスタを構成するゲート電極、ソース又はドレインなど遮光性を
有する導電膜で形成されていること多い。
【０００７】
また、容量素子の容量値を大きくするためには、容量素子の占有面積を大きくする、具
体的には一対の電極が重畳している面積を大きくするという手段がある。しかしながら、
表示装置において、一対の電極が重畳している面積を大きくするために遮光性を有する導
電膜の面積を大きくすると、画素の開口率が低減し、画像の表示品位が低下する。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の一態様は、開口率が高く、且つ容量値を増大させ
ることが可能な容量素子を有する半導体装置を提供することを課題の一つとする。また、
製造コストが低い半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、新規な半導体
装置などを提供することを課題の一つとする。
【０００９】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の酸化物半導体膜と、第２の酸化物半導体膜とを含むトランジ
スタと、一対の電極間に絶縁膜を含む容量素子と、を有する半導体装置であって、トラン
ジスタは、第１の酸化物半導体膜と、第１の酸化物半導体膜に接して設けられたゲート絶
縁膜と、ゲート絶縁膜に接して設けられ、第１の酸化物半導体膜と重畳する位置に設けら
れた第２の酸化物半導体膜と、第１の酸化物半導体膜に接続されたソース電極及びドレイ
ン電極と、を有し、容量素子の一対の電極の一方が、第２の酸化物半導体膜と同一表面上
に設けられることを特徴とする半導体装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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