JP2010171163A - Semiconductor device and electronic instrument - Google Patents
Semiconductor device and electronic instrument Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010171163A JP2010171163A JP2009011675A JP2009011675A JP2010171163A JP 2010171163 A JP2010171163 A JP 2010171163A JP 2009011675 A JP2009011675 A JP 2009011675A JP 2009011675 A JP2009011675 A JP 2009011675A JP 2010171163 A JP2010171163 A JP 2010171163A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate electrode
- length
- semiconductor device
- semiconductor layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置および電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an electronic apparatus.
液晶装置や有機EL(エレクトロルミネセンス)装置等においては、半導体装置としてのトランジスターを含む集積回路を用いて画素のスイッチング動作等を行っている。トランジスターの構造として、絶縁体上に配置された島状の非晶質シリコン層や、多結晶シリコン層、単結晶シリコン層を用いてチャネル領域等を形成したトランジスターも実用化されている。また、トランジスターのホットキャリア耐性を向上させるために、特許文献1に記載されるようにゲート電極とLDD領域(中間濃度層)とが重なるGOLD(Gate−Overlapped LDd)構造を含むトランジスター構造が提案されている。また、GOLD構造の製造方法の一例について特許文献2に記載されている。GOLD構造を用いることで、トランジスター内部での電界を分散させることが可能となり、ホットキャリアの発生が抑えられる。 In a liquid crystal device, an organic EL (electroluminescence) device, or the like, a pixel switching operation or the like is performed using an integrated circuit including a transistor as a semiconductor device. As a transistor structure, a transistor in which a channel region or the like is formed using an island-shaped amorphous silicon layer disposed on an insulator, a polycrystalline silicon layer, or a single crystal silicon layer has been put into practical use. In order to improve the hot carrier resistance of a transistor, a transistor structure including a GOLD (Gate-Overlapped LDd) structure in which a gate electrode and an LDD region (intermediate concentration layer) overlap is proposed as described in Patent Document 1. ing. An example of a method for manufacturing a GOLD structure is described in Patent Document 2. By using the GOLD structure, it is possible to disperse the electric field inside the transistor, and generation of hot carriers can be suppressed.
GOLD構造を持つトランジスターを形成した場合、中間濃度層とゲート電極とが重なる領域の長さ(以下、「GOLD長」と呼ぶ)が長くなるにつれて、トランジスターを構成するチャネル領域を挟む、ソース−ドレイン間の漏れ電流が増加し、消費電力の増加が生じる。また、液晶装置や有機EL装置に適用した場合に顕著となる、映像信号の保持を可能とする時間の低下による映像品質の低下が生じるという課題が発生する。 When a transistor having a GOLD structure is formed, a source-drain region sandwiching a channel region constituting the transistor as the length of a region where the intermediate concentration layer and the gate electrode overlap (hereinafter referred to as “GOLD length”) becomes longer. The leakage current increases, and the power consumption increases. In addition, there is a problem that the video quality is deteriorated due to a decrease in the time for which the video signal can be held, which becomes remarkable when applied to a liquid crystal device or an organic EL device.
GOLD長の増加に伴う漏れ電流の増加の機構については、以下のような機構によるものと考えている。島状のシリコン層の幅方向の端部では電界が集中する。また、シリコン層の幅方向の端部にはキャリアを発生させる欠陥準位が幅方向の中央部と比べ多く存在する。この領域にGOLD構造を形成すると、GOLD構造内は空乏化するため、この欠陥準位からキャリアが発生し、漏れ電流が発生するという機構である。 The mechanism of increase in leakage current accompanying the increase in GOLD length is considered to be due to the following mechanism. The electric field concentrates at the end in the width direction of the island-like silicon layer. In addition, there are more defect levels that generate carriers at the end in the width direction of the silicon layer than in the center in the width direction. When a GOLD structure is formed in this region, the GOLD structure is depleted, so that carriers are generated from this defect level and a leakage current is generated.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり以下の形態または適用例として実現することが可能である。ここで、「上」とは、「絶縁体から半導体層に向かう方向」と定義する。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples. Here, “upper” is defined as “a direction from the insulator toward the semiconductor layer”.
[適用例1]本適用例にかかる半導体装置は、絶縁体を用いた基板、または絶縁体に覆われた基板と、前記絶縁体上に配置された島状の半導体層と、前記半導体層面で見た平面視にて、前記半導体層を第1の方向に横切る形状をもって配置されたゲート電極と、前記半導体層の法線方向において、前記半導体層と前記ゲート電極とに挟まれたゲート絶縁層と、前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極を挟み、前記半導体層中に配置された、互いに同極性のキャリアを発生する不純物を含むソース領域とドレイン領域と、前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極の内側に配置されたチャネル領域と、前記半導体層面で見た平面視にて、前記チャネル領域と前記ソース領域との間、および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間に配置された、前記チャネル領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の抵抗率を示す、前記ソース領域と前記ドレイン領域と同極性のキャリアを発生する不純物を含む中間濃度層と、を備え、前記半導体層面で見た平面視にて、前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第1の方向と交差する第2の方向の長さが、少なくとも前記ソース領域側と前記ドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも前記半導体層の前記第2の方向に沿う一端で、前記ゲート電極と前記半導体層とが重なる領域での前記チャネル領域の前記第1の方向における中央部での前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さよりも短いことを特徴とする。 Application Example 1 A semiconductor device according to this application example includes a substrate using an insulator or a substrate covered with an insulator, an island-shaped semiconductor layer disposed on the insulator, and a surface of the semiconductor layer. A gate electrode arranged in a shape crossing the semiconductor layer in a first direction in a plan view, and a gate insulating layer sandwiched between the semiconductor layer and the gate electrode in a normal direction of the semiconductor layer And a source region and a drain region containing impurities that generate carriers of the same polarity and are disposed in the semiconductor layer with the gate electrode interposed therebetween in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface, The channel region disposed inside the gate electrode in a plan view, and the channel region and the source region, and the channel region and the drain region in a plan view viewed in the semiconductor layer surface. An intermediate concentration layer including an impurity that generates carriers having the same polarity as that of the source region and the drain region, and having a resistivity between the channel region and the source region and the drain region. And a length in a second direction intersecting the first direction of an overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface is at least the source region A center in the first direction of the channel region in a region where the gate electrode and the semiconductor layer overlap at least at one end along the second direction of the semiconductor layer, on one side of the side and the drain region side The length of the overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode at the portion is shorter than the length in the second direction.
これによれば、中間濃度層の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも一端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to this, the length of the intermediate concentration layer is reduced at least on one side of the source region side and the drain region side and at least one end length compared to the central portion, thereby suppressing the depletion layer length at the end portion. It is done. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced.
[適用例2]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さが、少なくとも前記ソース領域側と前記ドレイン領域側の片側で、前記半導体層の前記第2の方向に沿う両端が、前記中央部での前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さよりも短いことを特徴とする。 Application Example 2 In the semiconductor device according to the application example described above, the length in the second direction of the overlapping portion between the intermediate concentration layer and the gate electrode is at least on the source region side and the drain region side. On one side, both ends of the semiconductor layer along the second direction are shorter than the length of the overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode in the central portion in the second direction. .
上記した適用例によれば、中間濃度層の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の片側の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to the application example described above, the depletion layer length at the end portion can be suppressed by shortening the length of the intermediate concentration layer at least one side of the source region side and the drain region side as compared with the central portion. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced.
[適用例3]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さが、前記ソース領域側と前記ドレイン領域側の両側で、かつ少なくとも前記一端で、前記中央部での前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さよりも短いことを特徴とする。 Application Example 3 In the semiconductor device according to the application example described above, the length in the second direction of the overlapping portion between the intermediate concentration layer and the gate electrode is on both sides of the source region side and the drain region side. And at least at one end, the length of the overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode at the central portion is shorter than the length in the second direction.
上記した適用例によれば、中間濃度層の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の両側で、かつ片端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to the application example described above, the length of the intermediate concentration layer is reduced at least on both sides of the source region side and the drain region side and at one end compared to the center portion, so that the depletion layer length of the end portion is reduced. Is suppressed. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced.
[適用例4]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さが、前記両側で、かつ両端で、前記中央部での前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さよりも短いことを特徴とする。 Application Example 4 In the semiconductor device according to the application example described above, the length of the overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode in the second direction is the center portion on both sides and both ends. The length of the overlapping portion between the intermediate concentration layer and the gate electrode is shorter than the length in the second direction.
上記した適用例によれば、中間濃度層の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の両側で、かつ両端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to the application example described above, the length of the intermediate concentration layer is at least on both sides of the source region side and the drain region side, and the lengths of both ends are reduced compared to the central portion, so that the depletion layer length of the end portion Is suppressed. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced.
[適用例5]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記中間濃度層が、前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極下で、前記中央部よりも、少なくとも前記片側で、かつ少なくとも前記一端で、前記第2の方向の長さを短くした形状を有することを特徴とする。 Application Example 5 In the semiconductor device according to the application example described above, the intermediate concentration layer is at least one side of the central portion below the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface. And it has the shape which shortened the length of the said 2nd direction at least at the said one end, It is characterized by the above-mentioned.
上記した適用例によれば、中間濃度層が、中央部よりも、少なくとも一端では空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to the application example described above, the intermediate concentration layer can suppress the generation of carriers in the depletion layer at least at one end rather than the central portion, and can reduce the leakage current due to the defect level located at the channel end portion. It becomes possible.
[適用例6]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記ゲート電極が、前記半導体層面で見た平面視にて、前記中央部よりも、少なくとも前記片側で、かつ少なくとも前記一端で、前記第2の方向の長さを短くした形状を有することを特徴とする。 Application Example 6 In the semiconductor device according to the application example described above, the gate electrode is at least on one side and at least on the one end with respect to the central portion in a plan view as viewed on the semiconductor layer surface. It has the shape which shortened the length of the 2nd direction, It is characterized by the above-mentioned.
上記した適用例によれば、ゲート電極の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも一端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。また、少なくとも幅方向におけるチャネル領域の片端の電気的に弱いチャネル端部ではチャネル方向で見て、ゲート電極とオーバーラップしない中間濃度層が中央部に比べて長くなる。中間濃度層は、電界緩和層として機能するため、少なくともチャネル領域の幅方向における片端では、半導体装置としてのトランジスターにかかる電界強度を低減でき、衝突イオン化等に起因する漏れ電流を低減させると同時に、信頼性を確保することが可能となる。 According to the application example described above, the length of the depletion layer at the end is reduced by reducing the length of the gate electrode at least on one side of the source region side and the drain region side and at least one end compared to the center portion. Is suppressed. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced. In addition, at least at the end of the electrically weak channel at one end of the channel region in the width direction, the intermediate concentration layer that does not overlap with the gate electrode is longer than that at the center when viewed in the channel direction. Since the intermediate concentration layer functions as an electric field relaxation layer, at least at one end in the width direction of the channel region, the electric field strength applied to the transistor as the semiconductor device can be reduced, and at the same time the leakage current caused by impact ionization and the like is reduced, Reliability can be ensured.
[適用例7]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記中間濃度層が、前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極下で、前記中央部よりも、少なくとも前記片側で、かつ少なくとも前記一端で、前記第2の方向の長さを短くした形状を有し、かつ前記ゲート電極が、前記半導体層面で見た平面視にて、前記中央部よりも、少なくとも前記片側で、かつ少なくとも前記一端で、前記第2の方向の長さを短くした形状を有することを特徴とする。 Application Example 7 In the semiconductor device according to the application example described above, the intermediate concentration layer is at least one side below the central portion under the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface. And at least at the one end, it has a shape in which the length in the second direction is shortened, and the gate electrode is at least one side of the central portion in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface, And it has the shape which shortened the length of the said 2nd direction at least at the said one end, It is characterized by the above-mentioned.
上記した適用例によれば、中間濃度層の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも一端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。加えて、ゲート電極の長さを中央部に比べ、少なくともソース領域側とドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも一端の長さを短くすることで、当該端部の空乏層長が抑えられる。そのため、空乏層内におけるキャリア発生が抑えられ、チャネル端部に位置する欠陥準位に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。 According to the application example described above, the length of the intermediate concentration layer is at least one side of the source region side and the drain region side and the length of at least one end is shortened compared to the central portion, so that the depletion layer at the end portion is reduced. The length is suppressed. In addition, the length of the depletion layer at the end can be suppressed by reducing the length of the gate electrode at least on one side of the source region side and the drain region side and by shortening the length of at least one end as compared with the central portion. Therefore, the generation of carriers in the depletion layer is suppressed, and the leakage current due to the defect level located at the channel end can be reduced.
また、ゲート電極の長さを短くした領域には、ゲート電極とオーバーラップしない中間濃度層の長さが中央部に比べて長くなるトランジスターが形成される。中間濃度層は電界緩和層として機能するため、トランジスターにかかる電界強度を低減でき、衝突イオン化等に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。チャネル領域の長さが長くなること、および電界緩和層の長さが長くなることから、電気的に弱いチャネル領域の第1の方向の少なくとも片側端部で、漏れ電流の発生を抑えることが可能となる。 In the region where the length of the gate electrode is shortened, a transistor is formed in which the length of the intermediate concentration layer that does not overlap with the gate electrode is longer than that of the central portion. Since the intermediate concentration layer functions as an electric field relaxation layer, the electric field strength applied to the transistor can be reduced, and leakage current caused by impact ionization or the like can be reduced. Since the length of the channel region is increased and the length of the electric field relaxation layer is increased, it is possible to suppress the occurrence of leakage current at least at one end in the first direction of the electrically weak channel region. It becomes.
[適用例8]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記半導体層面で見た平面視にて、前記中間濃度層は前記ゲート電極と重なる領域で、滑らかな輪郭線を有していることを特徴とする。 Application Example 8 In the semiconductor device according to the application example described above, the intermediate concentration layer has a smooth outline in a region overlapping the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface. It is characterized by.
上記した適用例によれば、中間濃度層での電界の集中を防止することができる。中間濃度層の形状を半導体層面で見た平面視にて滑らかな輪郭線形状を持つようにすることで、角部で生じる電界集中によるキャリア発生を抑えることができる。そのため、漏れ電流の発生を抑制することができる。 According to the application example described above, electric field concentration in the intermediate concentration layer can be prevented. By making the shape of the intermediate concentration layer have a smooth contour shape in a plan view as seen from the semiconductor layer surface, it is possible to suppress the generation of carriers due to the electric field concentration occurring at the corners. Therefore, the occurrence of leakage current can be suppressed.
[適用例9]上記適用例にかかる半導体装置であって、前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極は前記半導体層と重なる領域で、滑らかな輪郭線を有していることを特徴とする。 Application Example 9 In the semiconductor device according to the application example described above, the gate electrode has a smooth outline in a region overlapping the semiconductor layer in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface. Features.
上記した適用例によれば、ゲート電極直下での電界の集中を防止することができる。ゲート電極の形状を半導体層面で見た平面視にて滑らかな輪郭線形状を持つようにすることで、角部で生じる電界集中によるキャリア発生を抑えることができる。そのため、漏れ電流の発生を抑制することができる。 According to the application example described above, it is possible to prevent the concentration of the electric field directly under the gate electrode. By making the shape of the gate electrode have a smooth contour shape in a plan view as seen from the semiconductor layer surface, generation of carriers due to electric field concentration occurring at the corners can be suppressed. Therefore, the occurrence of leakage current can be suppressed.
[適用例10]本適用例にかかる電子機器は、上記記載の半導体装置を備えることを特徴とする。 Application Example 10 An electronic apparatus according to this application example includes the semiconductor device described above.
これによれば、電子機器は漏れ電流が抑えられた半導体装置を用いて構成される。そのため、有機発光装置や液晶表示装置では、表示画質が向上し、メモリー装置や論理回路装置に用いた場合には、消費電力を低減することが可能となる。 According to this, the electronic device is configured using a semiconductor device in which leakage current is suppressed. Therefore, in the organic light emitting device and the liquid crystal display device, the display image quality is improved, and when used in a memory device or a logic circuit device, power consumption can be reduced.
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態:中間濃度層の平面形状を変えた半導体装置)
以下、本実施形態にかかる半導体装置としての薄膜トランジスター(以下TFTと呼ぶ)について図面を用いて説明する。図1(a)は、TFTの平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A’線断面図、図1(c)は図1(a)のB−B’線断面図である。TFT100は、基板101、チャネル領域102、中間濃度層103、ゲート絶縁層104、ゲート電極105、ソース・ドレイン領域106、半導体層107を含む。ゲート電極105は半導体層107を横切るように形成されており、この横切る方向を本発明の第1の方向とする。なお、図1(a)においては、視認性の向上のため、ゲート絶縁層104の記載を省略している。そして、第1の方向に交差する第2の方向のL1、L2の長さはGOLD長を示す。また、中間濃度層103とゲート電極105とが基板101の平面視にて重なる領域をGOLD領域と呼ぶ。ここでゲート電極105と半導体層107が基板101における平面視にて重なる領域において、ゲート電極105の第2の方向の長さは10μm程度、ゲート電極105の幅(第1の方向の長さ)は10μm程度の値を有している。GOLD長L1は0.5μm程度、L2は2μm程度である。そして、GOLD長L1を取る幅(第1の方向の長さ)は1μm程度である。ここで、GOLD長L1の値や、GOLD長L1を取る幅の範囲は、TFT100のゲート電極105の長さや幅、ホットキャリア耐性、漏れ電流規格等の要素により定められるものであり、本実施形態で示す数値は一例であることに注意されたい。例えば、漏れ電流をさらに抑えたい場合には、GOLD長L1を短くすることが効果的である。一方、ホットキャリア耐性を高くしたい場合には、GOLD長L1を長くすることが効果的である。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment: Semiconductor Device with Changed Planar Shape of Intermediate Concentration Layer)
Hereinafter, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) as a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 1A is a plan view of a TFT, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a line BB ′ of FIG. It is sectional drawing. The
基板101は、半導体層107を支えており、ソース・ドレイン領域106、中間濃度層103、チャネル領域102を含んでいる。半導体層107を構成する物質としては、アモルファスシリコンや、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を用いることができる。本実施形態では、50nm程度の層厚を有する多結晶シリコンを用いている。
The
チャネル領域102は、ソース・ドレイン領域106に流れる電流を制御している。ゲート絶縁層104は、ゲート電極105に加えられた電位によりゲート絶縁層104内に発生する電界を制御し、チャネル領域102の伝導度を制御している。本実施形態ではチャネル領域102には不純物を導入していない(ノンドープ)。ゲート絶縁層104には酸化珪素層を用いることが好適で、TFT100の耐圧を15V程度に設定した場合、100nm程度の厚さに形成することが好適である。ソース・ドレイン領域106は図示せぬ外部電極からTFT100内部に電流を導く機能を有している。ソース・ドレイン領域106には、燐を3×1020cm-3程度の濃度で不純物を導入している。中間濃度層103は、基板101における平面視にてソース・ドレイン領域106とチャネル領域102との間に位置し、ソース・ドレイン領域106とチャネル領域102との間で、ソース・ドレイン領域106に印加された電位に起因する電界強度を緩和する機能を有している。中間濃度層103には、燐を2×1018cm-3程度の濃度で不純物を導入している。
The
本実施形態では、TFT100の幅方向(第1の方向)における両端のGOLD長L1は中央部のGOLD長L2に比べ短くなっている。そのため、TFT100の幅方向における両端では、GOLD領域の空乏化に伴い生じる、欠陥準位起因のキャリア発生による漏れ電流の発生は抑えられる。欠陥準位は主としてTFT100の幅方向における両端の未結合手(ダングリングボンド)により形成される。そのため、TFT100の幅方向における両端のGOLD長L1を中央部のGOLD長L2に比べ短くすることで、TFT100の漏れ電流を低減させることが可能となる。
In the present embodiment, the GOLD length L1 at both ends in the width direction (first direction) of the
(変形例:第1の実施形態)
以下、第1の実施形態にかかる変形例について説明する。図2(a)、(b)は本変形例を説明するためのTFTの平面図である。第1の実施形態においては、中間濃度層103をソース・ドレイン領域106の両側に、かつTFT100の幅方向の両側を切り欠いた形状に形成しているが、これは、少なくとも一隅を切り欠いた形状を用いても漏れ電流を低減させることが可能である。図2(a)は、一隅のみを切り欠いた場合のTFT100Aの平面図である。また、同様に四隅のうち複数個を選択しても同様に漏れ電流を低減させることができる。
(Modification: First Embodiment)
Hereinafter, a modification according to the first embodiment will be described. FIGS. 2A and 2B are plan views of TFTs for explaining this modification. In the first embodiment, the
また、図2(b)に示すように、TFT100Bにおける中間濃度層103の平面形状に曲率を与え、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域では、中間濃度層103が滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合、切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、さらに漏れ電流を低減させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 2B, a curvature is given to the planar shape of the
また、切り欠いた部分の少なくとも一部を滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合においても切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、漏れ電流を低減させることが可能となる。 Moreover, you may form so that at least one part of the notched part may have a smooth outline. Even in this case, it is possible to avoid planar electric field concentration at the notched portion, and it is possible to reduce the leakage current.
また、ソース・ドレイン領域106はゲート電極105と一致、もしくは重なっても良く、この場合においても漏れ電流を低減させることが可能である。なお、この場合、GOLD長は、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域の長さであることから、ゲート電極105の端部に代えて、ソース・ドレイン領域106の端部との距離になる。
Further, the source /
(第2の実施形態:ゲート電極の平面形状を変えた半導体装置)
以下、本実施形態にかかる半導体装置としてのTFTについて図面を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態と共通の部分が多いため、共通部分についての説明は、重複を避けるために省略する。図3(a)は、TFTの平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A’線断面図、図3(c)は図3(a)のB−B’線断面図である。TFT100Cは、基板101、チャネル領域102、中間濃度層103、ゲート絶縁層104、ゲート電極105、ソース・ドレイン領域106、半導体層107を含む。本実施形態においては、中間濃度層103の形状の変形に代えて、ゲート電極105を変形させることで、TFT100Cの幅方向における両端のGOLD長L1を、中央部のGOLD長L2に比べ短くしている。TFT100Cのゲート長は、幅方向における中央部で10μm、ゲート幅を10μmとしている。そして、GOLD長L1を取る幅は1μm程度である。
Second Embodiment: Semiconductor Device with Changed Planar Shape of Gate Electrode
Hereinafter, the TFT as the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Since this embodiment has many parts in common with the first embodiment, description of the common parts is omitted to avoid duplication. 3A is a plan view of the TFT, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3A, and FIG. 3C is a line BB ′ of FIG. 3A. It is sectional drawing. The
ここで、GOLD長L1の値や、GOLD長L1を取る幅の範囲は、TFT100Cのゲート電極105の長さや幅、ホットキャリア耐性、漏れ電流規格等の要素により定められるものであり、本実施形態で示す数値は一例であることに注意されたい。例えば、漏れ電流をさらに抑えたい場合には、GOLD長L1を短くすることが効果的である。一方、ホットキャリア耐性を高くしたい場合には、GOLD長L1を長くすることが効果的である。
Here, the value of the GOLD length L1 and the range of the width that takes the GOLD length L1 are determined by factors such as the length and width of the
また、本実施形態においては、中間濃度層103がTFT100Cの電界緩和層として機能するため、TFT100Cにかかる電界強度を低減でき、衝突イオン化等に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。電界緩和層の長さが長くなることから、衝突イオン化に起因するキャリア発生に伴う漏れ電流の発生を抑えることが可能となる。
In the present embodiment, since the
(変形例:第2の実施形態)
以下、第2の実施形態にかかる変形例について説明する。図4(a)、(b)は本変形例を説明するためのTFTの平面図である。第2の実施形態においては、ゲート電極105をソース・ドレイン領域106の両側に、かつTFT100Cの幅方向の両側を切り欠いた形状に形成しているが、これは、少なくとも一隅を切り欠いた形状を用いても漏れ電流を低減させることが可能である。図4(a)は、一隅のみを切り欠いた場合のTFT100Dの平面図である。また、同様に四隅のうち複数個を選択しても同様に漏れ電流を低減させることができる。
(Modification: Second Embodiment)
Hereinafter, modified examples according to the second embodiment will be described. 4A and 4B are plan views of TFTs for explaining the present modification. In the second embodiment, the
また、図4(b)に示すように、TFT100Eにおけるゲート電極105の平面形状に曲率を与え、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域では、ゲート電極105が滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合、切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、さらに漏れ電流を低減させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 4B, a curvature is given to the planar shape of the
また、切り欠いた部分の少なくとも一部を滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合においても切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、漏れ電流を低減させることが可能となる。 Moreover, you may form so that at least one part of the notched part may have a smooth outline. Even in this case, it is possible to avoid planar electric field concentration at the notched portion, and it is possible to reduce the leakage current.
また、ソース・ドレイン領域106はゲート電極105と一致、もしくは重なっても良く、この場合においても漏れ電流を低減させることが可能である。なお、この場合、GOLD長は、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域の長さであることから、ゲート電極105の端部に代えて、ソース・ドレイン領域106の端部との距離になる。
Further, the source /
(第3の実施形態:中間濃度層の平面形状とゲート電極の平面形状を変えた半導体装置)
以下、本実施形態にかかる半導体装置としてのTFTについて図面を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態と共通の部分が多いため、共通部分についての説明は、重複を避けるために省略する。図5(a)は、TFTの平面図、図5(b)は、図5(a)のA−A’線断面図、図5(c)は図5(a)のB−B’線断面図である。TFT100Fは、基板101、チャネル領域102、中間濃度層103、ゲート絶縁層104、ゲート電極105、ソース・ドレイン領域106、半導体層107を含む。本実施形態においては、中間濃度層103とゲート電極105の双方の形状を変形させることで、TFT100Fの幅方向における両端のGOLD長L1を、中央部のGOLD長L2に比べ短くしている。TFT100Fのゲート長は、幅方向における中央部で10μm、ゲート幅を10μmとしている。そして、GOLD長L1を取る幅は1μm程度である。
(Third embodiment: a semiconductor device in which the planar shape of the intermediate concentration layer and the planar shape of the gate electrode are changed)
Hereinafter, the TFT as the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Since this embodiment has many parts in common with the first embodiment, description of the common parts is omitted to avoid duplication. 5A is a plan view of the TFT, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5A, and FIG. 5C is a line BB ′ of FIG. 5A. It is sectional drawing. The
ここで、GOLD長L1の値や、GOLD長L1を取る幅の範囲は、TFT100Fのゲート電極105の長さや幅、ホットキャリア耐性、漏れ電流規格等の要素により定められるものであり、本実施形態で示す数値は一例であることに注意されたい。例えば、漏れ電流をさらに抑えたい場合には、GOLD長L1を短くすることが効果的である。一方、ホットキャリア耐性を高くしたい場合には、GOLD長L1を長くすることが効果的である。
Here, the value of the GOLD length L1 and the range of the width that takes the GOLD length L1 are determined by factors such as the length and width of the
また、本実施形態においては、中間濃度層103がTFT100Fの電界緩和層として機能するため、TFT100Fにかかる電界強度を低減でき、衝突イオン化等に起因する漏れ電流を低減させることが可能となる。電界緩和層の長さが長くなることから、衝突イオン化に起因するキャリア発生に伴う漏れ電流の発生を抑えることが可能となる。
In the present embodiment, since the
(変形例:第3の実施形態)
以下、第3の実施形態にかかる変形例について説明する。図6(a)、(b)、図7は本変形例を説明するためのTFTの平面図である。第3の実施形態においては、中間濃度層103とゲート電極105と、をソース・ドレイン領域106の両側に、かつTFT100Fの幅方向の両側を切り欠いた形状に形成しているが、これは、少なくとも一隅を切り欠いた形状を用いても漏れ電流を低減させることが可能である。図6(a)は、中間濃度層103と、ゲート電極105と、を一隅のみを切り欠いた場合のTFT100Gの平面図である。中間濃度層103と、ゲート電極105と、を切り欠く位置は、図6(a)に示すように違う隅を切り欠いても良いし、図6(b)に示すTFT100Hのように同じ隅を切り欠いても良い。また、図6(b)に示すTFT100Hのように、中間濃度層103と、ゲート電極105と、の切り欠き幅を変え、GOLD長L1’を取る幅を形成しても良い。また、同様に四隅のうち複数個を選択しても同様に漏れ電流を低減させることができる。
(Modification: Third Embodiment)
Hereinafter, a modification according to the third embodiment will be described. FIGS. 6A, 6B, and 7 are plan views of TFTs for explaining the present modification. In the third embodiment, the
また、図7に示すように、TFT100Jにおけるゲート電極105の平面形状に曲率を与え、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域では、中間濃度層103とゲート電極105とが滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合、切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、さらに漏れ電流を低減させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, a curvature is given to the planar shape of the
また、切り欠いた部分の少なくとも一部を滑らかな輪郭線を有するように形成しても良い。この場合においても切り欠いた部分での平面的な電界集中を避けることが可能となり、漏れ電流を低減させることが可能となる。 Moreover, you may form so that at least one part of the notched part may have a smooth outline. Even in this case, it is possible to avoid planar electric field concentration at the notched portion, and it is possible to reduce the leakage current.
また、ソース・ドレイン領域106はゲート電極105と一致、もしくは重なっても良く、この場合においても漏れ電流を低減させることが可能である。なお、この場合、GOLD長は、中間濃度層103とゲート電極105とが重なる領域の長さであることから、ゲート電極105の端部に代えて、ソース・ドレイン領域106の端部との距離になる。
Further, the source /
(第4の実施形態:電子機器)
以下、上記した半導体装置としてのTFTを用いた電子機器について図面を用いて説明する。図8(a)〜(c)は、TFT100、TFT100A〜100H、100J(図1〜7参照)を含む電子機器の具体例を示す概略図である。なお、TFT100、TFT100A〜100H、100JをまとめてTFT30と呼称する。
(Fourth Embodiment: Electronic Device)
Hereinafter, electronic devices using TFTs as the semiconductor device described above will be described with reference to the drawings. 8A to 8C are schematic views illustrating specific examples of electronic devices including the
図8(a)は、TFT30を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターにおける概略図である。パーソナルコンピュータ2000は、TFT30を備えた液晶パネル300と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。
FIG. 8A is a schematic diagram of a mobile personal computer including the
図8(b)は、TFT30を含む有機ELパネル400を備えた携帯電話機における概略図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての有機ELパネル400を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、有機ELパネル400に表示される画面がスクロールされる。
FIG. 8B is a schematic diagram of a mobile phone including the
図8(c)は、TFT30を備えた有機ELパネル400を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)における概略図である。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての有機ELパネル400を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が有機ELパネル400に表示される。
FIG. 8C is a schematic diagram of a personal digital assistant (PDA) to which the
なお、TFT30は有機ELパネル400以外の搭載例として、液晶パネルや、データ処理回路等についても用いることができる。また、光学的な用途に限定されることなく、論理回路や演算回路として用いることができる。
The
30…TFT、100…TFT、100A…TFT、100B…TFT、100C…TFT、100D…TFT、100E…TFT、100F…TFT、100G…TFT、100J…TFT、101…基板、102…チャネル領域、103…中間濃度層、104…ゲート絶縁層、105…ゲート電極、106…ソース・ドレイン領域、107…半導体層、300…液晶パネル、400…有機ELパネル、2000…パーソナルコンピューター、2001…電源スイッチ、2002…キーボード、2010…本体部、3000…携帯電話機、3001…操作ボタン、3002…スクロールボタン、4000…情報携帯端末、4001…操作ボタン、4002…電源スイッチ。 30 ... TFT, 100 ... TFT, 100A ... TFT, 100B ... TFT, 100C ... TFT, 100D ... TFT, 100E ... TFT, 100F ... TFT, 100G ... TFT, 100J ... TFT, 101 ... substrate, 102 ... channel region, 103 ... Intermediate concentration layer, 104 ... Gate insulating layer, 105 ... Gate electrode, 106 ... Source / drain region, 107 ... Semiconductor layer, 300 ... Liquid crystal panel, 400 ... Organic EL panel, 2000 ... Personal computer, 2001 ... Power switch, 2002 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Keyboard, 2010 ... Main part, 3000 ... Mobile phone, 3001 ... Operation button, 3002 ... Scroll button, 4000 ... Information portable terminal, 4001 ... Operation button, 4002 ... Power switch.
Claims (10)
前記絶縁体上に配置された島状の半導体層と、
前記半導体層面で見た平面視にて、前記半導体層を第1の方向に横切る形状をもって配置されたゲート電極と、
前記半導体層の法線方向において、前記半導体層と前記ゲート電極とに挟まれたゲート絶縁層と、
前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極を挟み、前記半導体層中に配置された、互いに同極性のキャリアを発生する不純物を含むソース領域とドレイン領域と、
前記半導体層面で見た平面視にて、前記ゲート電極の内側に配置されたチャネル領域と、
前記半導体層面で見た平面視にて、前記チャネル領域と前記ソース領域との間、および前記チャネル領域と前記ドレイン領域との間に配置された、前記チャネル領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の抵抗率を示す、前記ソース領域と前記ドレイン領域と同極性のキャリアを発生する不純物を含む中間濃度層と、を備え、
前記半導体層面で見た平面視にて、前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第1の方向と交差する第2の方向の長さが、少なくとも前記ソース領域側と前記ドレイン領域側の片側で、かつ少なくとも前記半導体層の前記第2の方向に沿う一端で、前記ゲート電極と前記半導体層とが重なる領域での前記チャネル領域の前記第1の方向における中央部での前記中間濃度層と前記ゲート電極との重なり部分の前記第2の方向の長さよりも短いことを特徴とする半導体装置。 A substrate using an insulator or a substrate covered with an insulator;
An island-shaped semiconductor layer disposed on the insulator;
A gate electrode disposed in a shape crossing the semiconductor layer in a first direction in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface;
A gate insulating layer sandwiched between the semiconductor layer and the gate electrode in a normal direction of the semiconductor layer;
A source region and a drain region including impurities that generate carriers of the same polarity, disposed in the semiconductor layer, with the gate electrode interposed therebetween in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface;
A channel region disposed inside the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface;
The channel region, the source region, and the drain region that are disposed between the channel region and the source region and between the channel region and the drain region in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface. An intermediate concentration layer containing impurities that generate carriers having the same polarity as the source region and the drain region, and a resistivity between
The length in the second direction intersecting the first direction of the overlapping portion of the intermediate concentration layer and the gate electrode in a plan view as viewed from the semiconductor layer surface is at least the source region side and the drain region. The intermediate portion at the center in the first direction of the channel region in a region where the gate electrode and the semiconductor layer overlap at least at one end along the second direction of the semiconductor layer A semiconductor device, wherein an overlapping portion between a concentration layer and the gate electrode is shorter than a length in the second direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009011675A JP2010171163A (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Semiconductor device and electronic instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009011675A JP2010171163A (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Semiconductor device and electronic instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010171163A true JP2010171163A (en) | 2010-08-05 |
Family
ID=42703017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009011675A Withdrawn JP2010171163A (en) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Semiconductor device and electronic instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010171163A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022078302A (en) * | 2016-08-24 | 2022-05-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
-
2009
- 2009-01-22 JP JP2009011675A patent/JP2010171163A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022078302A (en) * | 2016-08-24 | 2022-05-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
JP7290767B2 (en) | 2016-08-24 | 2023-06-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | semiconductor equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2022023876A (en) | Silicon thin film transistor and display having silicon thin film transistor | |
US8420413B2 (en) | Method for manufacturing pixel structure | |
US8304778B2 (en) | Thin film transistor and pixel structure having the thin film transistor | |
US20140014951A1 (en) | Semiconductor device | |
TWI423448B (en) | System for displaying images | |
US20230317856A1 (en) | Semiconductor device | |
US8158986B2 (en) | System for display images and fabrication method thereof | |
US20220013667A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2005079283A (en) | Thin film semiconductor device and its manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus | |
US20230420571A1 (en) | Semiconductor device | |
KR102704499B1 (en) | semiconductor devices | |
JP2020129635A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US20230178569A1 (en) | Semiconductor Device And Method For Manufacturing Semiconductor Device | |
JPWO2013115051A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN112997235B (en) | Display device and method for manufacturing display device | |
US7319236B2 (en) | Semiconductor device and electronic device | |
JP5636275B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2010171163A (en) | Semiconductor device and electronic instrument | |
KR20220044557A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US20210384314A1 (en) | Semiconductor device | |
TWI553839B (en) | Display panel | |
KR20210068526A (en) | semiconductor device | |
US20210066351A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
KR20230117207A (en) | semiconductor device | |
JP2009199029A (en) | Electro-optic device, and electronic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111125 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20120305 |