二极管（２０１）具备：栅极电极（２）；在栅极电极（２）上形成的栅极绝缘层（５）；在栅极绝缘层（５）上形成的具有第１区域（６ａ）、第２区域（７ｂ）的至少１个半导体层（６、７）；在第１区域（６ａ）上设置的与第１区域（６ａ）和栅极电极（２）电连接的第１电极（１０）；以及在第２区域（７ｂ）上设置的与第２区域（７ｂ）电连接的第２电极（１２），至少１个半导体层（６、７）具有隔着栅极绝缘层（５）与栅极电极（２）重叠的沟道区域（６ｃ）和与栅极电极（２）不重叠的电阻区域（７ｄ），在二极管（２０１）的导通状态下，在第１电极（１０）和第２电极（１２）之间形成包含沟道区域（６ｃ）和电阻区域（７ｄ）的电流路径。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在同一基板上具备薄膜晶体管和二极管的半导体装置。
技术介绍
液晶显示装置等用的有源矩阵基板在每个像素中具备薄膜晶体管(Thin Film Transistor ；以下称为“TFT”)等开关单元。作为这样的开关单元，以前广泛使用把非晶硅膜作为活性层的TFT(以下称为“非晶硅TFT”)和把多晶硅膜作为活性层的TFT(以下称为 “多晶硅TFT”)。因为多晶硅膜中的电子和空穴的迁移率比非晶硅膜的迁移率高，所以多晶硅TFT 具有比非晶硅TFT高的导通电流，可以进行高速动作。因此，用多晶硅TFT形成有源矩阵基板的话，不仅能使用多晶硅TFT作为开关单元，而且在驱动器等周边电路中也能使用多晶硅TFT。因此，具有能在同一基板上一体形成驱动器等周边电路的一部分或全部和显示部这样的优点。并且，还具有能以更短的开关时间对液晶显示装置等的像素电容进行充电这样的优点。但是，要制造多晶硅TFT的话，除了用于使非晶硅膜结晶化的激光结晶化工序以夕卜，还需要进行热退火工序、离子掺杂工序等复杂的工序，存在基板单位面积的制造成本变高这样的问题。因而，多晶硅TFT主要用于中型和小型的液晶显示装置。另一方面，因为非晶硅膜比多晶硅膜容易形成，所以易于大面积化。因此，非晶硅 TFT适合用于需要大面积的装置的有源矩阵基板。尽管具有比多晶硅TFT低的导通电流，非晶硅TFT仍然用于很多液晶电视的有源矩阵基板。然而，使用非晶硅TFT的话，由于非晶硅膜的迁移率低，因而其高性能化有限。特别是近几年，对液晶电视等液晶显示装置，除了要求大型化之外，还强烈要求高画质化和低功耗化，非晶硅TFT难以充分地对应这样的要求。因此，为了一边控制制造工序数和制造成本一边实现性能更好的TFTJt* TFT的活性层的材料，正在尝试使用非晶硅和多晶硅以外的材料。专利文献1、专利文献2和非专利文献1提议用微晶硅(μ C-Si)膜形成TFT的活性层。把这样的TFT称为“微晶硅TFT”。微晶硅膜是在内部有微结晶粒的硅膜，微结晶粒的晶界主要是非结晶相。S卩，具有由微结晶粒组成的结晶相和非结晶相的混合状态。各微结晶粒的尺寸比多晶硅膜包含的结晶粒的尺寸小。还有，如以后详述的，在微晶硅膜中各微结晶粒具有例如从基板面按柱状生长成的柱状形状。微晶硅膜只能利用使用等离子体CVD法等的成膜工序形成。作为原料气体，能使用以氢气稀释的甲烷气体。形成多晶硅膜时，利用CVD装置等形成非晶硅膜之后，需要利用激光和热使非晶硅膜结晶化的工序(退火工序)。与此相对，形成微晶硅膜时，能利用CVD 装置等形成包含基本结晶相的微晶硅膜，所以能省略利用激光和热的退火工序。这样，微晶硅膜能以比多晶硅膜的形成所需要的工序数少的工序数形成，所以微晶硅TFT能以与非晶硅TFT同程度的生产率，即同程度的工序数和成本来制作。还有，也可以使用用于制作非晶硅TFT的装置制作微晶硅TFT。微晶硅膜具有比非晶硅膜高的迁移率，所以用微晶硅膜就能得到比非晶硅TFT高的导通电流。还有，微晶硅膜不用像多晶硅膜那样进行复杂的工序就能形成，所以大面积化也容易。专利文献1记载了用微晶硅膜作为TFT的活性层来得到非晶硅TFT的1. 5倍的导通电流的情况。还有，非专利文献1记载了用包含微晶硅和非晶硅的半导体膜来得到导通 /截止电流比为106、迁移率为约lcm2/Vs、阈值为约5V的TFT。该迁移率比非晶硅TFT的迁移率高。另外，在非专利文献1记载的TFT中，为了降低截止电流，在微晶硅层上形成了非晶硅层。再有，专利文献2披露了使用微晶硅的栅极电极下置型(底栅构造)的TFT。还有，作为代替硅的新材料，提出了使用ai-Ο系半导体(SiO)膜、In-Ga-Zn-O系半导体(IGZO)膜等金属氧化物半导体的TFT。专利文献3记载了用包含ZnO的半导体层来得到导通/截止电流比为4. 5X 105，迁移率为约150cm2/VS，阈值为约1. 3V的TFT。该迁移率是远比非晶硅TFT的迁移率高的值。还有，非专利文献2记载了用包含IGZO的半导体层来得到迁移率为约5. 6 8. 0cm2/Vs、阈值为约-6. 6 -9. 9V的TFT。同样，该迁移率是远比非晶硅TFT的迁移率高的值。另一方面，在有源矩阵基板上，通常为了防止静电对元件、配线等的损伤，在源极和栅极总线等配线间设置短路环。以前是在栅极总线和源极总线周围形成把这些配线全部电连接的导电线作为短路环，不过，需要在基板上安装驱动用的驱动器等之前除去这样的短路环，不能针对安装工序中的静电充分地保护元件。因此，提出了用与TFT的半导体层同样的半导体膜形成短路环的方案。例如专利文献4 6披露了在源极总线间和/或栅极总线间，形成用半导体膜形成的2端子元件(以下也称为“短路环用二极管”。)，从而形成短路环的情况。其中，在专利文献4中用非晶硅膜作为半导体膜，在专利文献5和6中用多硅膜(多晶硅膜)作为半导体膜。图25(a)是专利文献4披露的有源矩阵基板的平面图。有源矩阵基板1000具有互相平行地排列的多个栅极总线1014、与栅极总线1014正交的多个源极总线1010、在栅极总线1014和源极总线1010所围着的矩形的区域分别设置的像素电极(未图示)以及在栅极总线1014和源极总线1010的交叉部附近配置的薄膜晶体管1018。薄膜晶体管1018作为各像素的开关元件起作用。各栅极总线1014与栅极端子1016连接，各源极总线1010与源极端子1012连接。在相邻的栅极总线1014间和相邻的源极总线1010间，形成了用与薄膜晶体管1018的半导体层同样的半导体膜形成的短路环用的二极管1020。二极管1020具有使TFT的源极和栅极短路的构造，也称为“TFT型二极管”。在有源矩阵基板1000中，静电从外部进入任意个端子1012、1016的话，与该端子 1012、1016连接的二极管1020的栅极开启，电荷向相邻的配线1010、1014按顺序扩散。结果，所有源极总线1010和栅极总线1014成为等电位，所以能抑制薄膜晶体管1018由于静电而受到损坏。图25(b)是专利文献4披露的TFT型二极管1020的示意性截面图。二极管1020 具有栅极电极1111、在栅极电极1111上隔着栅极绝缘膜1005形成的半导体层1006、与半导体层1006的两端分别电连接的第1电极(源极电极)1131和第2电极(漏极电极)1132。 在半导体层1006与第1和第2电极1131、1132之间分别形成了接触层1007。第1电极1131与栅极电极1111在接触孔1133内连接。半导体层1006中的2个电极1131、1132所夹着的部分1006c与栅极电极1111重叠。在 样的二极管1020中，把第2电极1132的电位作为基准(OV)，对第1电极1131 给予正的电位的话，栅极电极1111也成为正的电位。由此，半导体层1006中的与栅极电极1111重叠的部分1006c的电阻下降，形成沟道。结果，电流向第1电极1131和第2电极 1132之间流动。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平6-196701号公报专利文献2 日本特开平5-304171号公报专利文献3 日本特开2002-76356号公报专利文献4 日本特开平10-20336号公报专利文献5本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半导体装置，包含基板和在上述基板上形成的薄膜晶体管和二极管，上述二极管具备：栅极电极，其形成于基板上；栅极绝缘层，其形成于上述栅极电极上；至少１个半导体层，其形成于上述栅极绝缘层上，具有第１区域和第２区域；第１电极，其设置在上述第１区域上，与上述第１区域和上述栅极电极电连接；以及第２电极，其设置在上述第２区域上，与上述第２区域电连接，上述至少１个半导体层具有隔着上述栅极绝缘层与上述栅极电极重叠的沟道区域和隔着上述栅极绝缘层与上述栅极电极不重叠的电阻区域，在上述二极管的导通状态下，在上述第１电极和上述第２电极之间形成包含上述沟道区域和上述电阻区域的电流路径。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤裕一，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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