[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备包含多个薄膜晶体管和ESD保护用二极管的电路的半导体装置。

背景技术

近年来，每个像素具有薄膜晶体管(Thin Film Transistor；下面称为“TFT”)的液晶显示装置、有机EL显示装置正在普及。TFT利用在玻璃基板等基板上形成的半导体层进行制作。形成TFT的基板被称为有源矩阵基板。

作为TFT，一直以来广泛使用将非晶硅膜设为活性层的TFT(下面称为“非晶硅TFT”)、将多晶硅膜设为活性层的TFT(下面称为“多晶硅TFT”)。

因为多晶硅膜中的载流子迁移率比非晶硅膜高，所以多晶硅TFT具有比非晶硅TFT高的导通电流，能进行高速工作。因此，开发了如下显示面板：其不仅像素用的TFT，而且驱动器等的周边电路用的TFT的一部分或者全部也由多晶硅TFT构成。这样，有时将在构成显示面板的绝缘性基板(典型地为玻璃基板)上形成的驱动器称为单片驱动器。驱动器具有栅极驱动器和源极驱动器，也有时仅任一方为单片驱动器。在此，所谓显示面板指在液晶显示装置、有机EL显示装置内具有显示区域的部分，不包含液晶显示装置的背光源、外框等。

为了制作多晶硅TFT，除了用于使非晶硅膜结晶的激光结晶工序之外，还需要进行热退火工序、离子掺杂工序等复杂的工序，基板的每单位面积的制造成本升高。因此，当前多晶硅TFT主要使用于中型和小型的显示装置，非晶硅TFT使用于大型的显示装置。

近年来，在显示装置的大型化的基础上对高画质化和低功耗化的要求提高之中，提出了如下TFT：其比非晶硅TFT性能高且制造成本低，并将微晶硅(μc-Si)膜用作活性层(专利文献1、专利文献2以及非专利文献1)。将这样的TFT称为“微晶硅TFT”。

微晶硅膜是在内部具有微晶粒的硅膜，微晶粒的晶界主要是非晶相。即，具有包括微晶粒的晶相和非晶相的混合状态。各微晶粒的尺寸比多晶硅膜所包含的晶粒的尺寸小。另外，在微晶硅膜中，各微晶粒具有例如从基板面开始呈柱状生长的柱状形状。

另外，提出了如下TFT：其使用Zn-O系半导体(ZnO)膜、In-Ga-Zn-O系半导体(IGZO)膜等金属氧化物半导体作为取代硅的新材料。在专利文献3中记载了如下：通过使用包括ZnO的半导体层，能得到导通/截止电流比为4.5×10⁵、迁移率为大约150cm²/Vs、阈值为大约1.3V的TFT。该迁移率是比非晶硅TFT的迁移率远远高的值。另外，在非专利文献2中记载了如下：通过使用包括IGZO的半导体层，能得到迁移率为大约5.6～8.0cm²/Vs、阈值为大约-6.6～-9.9V的TFT。同样，该迁移率是比非晶硅TFT的迁移率远远高的值。

这样，在大型的显示装置中，有时使用非晶硅、微晶硅、IGZO等不仅将像素用的TFT而且将驱动器等的周边电路用的TFT的一部分或者全部形成于有源矩阵基板上。

另一方面，为了防止由于静电导致的元件、配线等的损伤，在有源矩阵基板上通常设有ESD(静电放电；Electro Static Discharge)保护电路。

图1是示出设于具有CMOS(Complementry Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)的IC内部电路中的ESD保护电路的一例的图。图1所示的ESD保护电路具有在输入端子与CMOS之间形成的保护电阻R和极性不同的2个保护用二极管D1、D2。保护用二极管D1、D2均与CMOS的输入信号线连接。

在ESD保护电路中，当对输入端子输入静电时，输入端子的电位上升(+)或者下降(-)。在上升(+)的情况下，保护用二极管D1为导通状态，使正电荷泄漏到VCC线。在下降(-)的情况下，保护用二极管D2为导通状态，使负电荷泄漏到VSS线。此外，流动的电流的大小由保护电阻R限制。