專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相對于靜電放電等不預(yù)料的高電壓的施加具有防止電路破壞的單元的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
作為集成電路的不良的4艮大原因之一，有靜電放電(ElectroStatic Discharge,以下稱為"ESD")所引起的半導(dǎo)體元件、電極等的損壞。于是，作為ESD所引起的集成電路的損壞防止對策，在端子和集成電路之間插入保護(hù)電路。保護(hù)電路是用來防止由于ESD等而施加到端子的過剩電壓被供應(yīng)到集成電路的電路。作為用于保護(hù)電路的典型元件，有電阻元件、二極管、電容元件。
例如，在專利文件l和2中記載有如下事實(shí)利用形成在絕緣膜上的半導(dǎo)體層形成二極管，并且將該二極管用作保護(hù)電路的元件。在專利文件1中，在高頻輸出輸入信號線和外部供應(yīng)電源VDD之間插入有多晶硅橫方向二極管，該多晶硅橫方向二極管通過在多晶硅膜中
在橫方向上形成PN結(jié)來得到。在專利文件2中，將由半導(dǎo)體層構(gòu)成的PIN 二極管用作保護(hù)元件。通過以相對于該P(yáng)IN 二極管的I層的方式設(shè)置浮動電極，當(dāng)過大電流流過于保護(hù)電路元件而柵極絕緣膜損壞，因此發(fā)生電貫穿時(shí)，PIN二極管的P層(或N層)和浮動電極短路。日本專利申請7〉開2002-100761號^^才艮[專利文件2日本專利申請公開2006-60191號7>報(bào)然而，在專利文件1中，對應(yīng)用橫方向二極管的保護(hù)電路有限制。此外，專利文件2的技術(shù)是用來使電路在PIN二極管損壞后也正常工作的技術(shù)，而不是用來提高電路本身的ESD耐受性的技術(shù)。就是說，專利文件1和2示出應(yīng)用由半導(dǎo)體膜構(gòu)成的二極管的保護(hù)電路的性能 不足夠。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的一種方式的目的之一在于提供用來提高應(yīng)用由半 導(dǎo)體膜構(gòu)成的二極管的保護(hù)電路的性能的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式的半導(dǎo)體裝置包括第一端子、第二端子、 電連接到笫一端子及第二端子的功能電路、為了保護(hù)功能電路受到過 電壓而插入在第一端子及第二端子之間的保護(hù)電路。在本方式中，一 個保護(hù)電路包括形成在絕緣表面上并具有形成有N型雜質(zhì)區(qū)及P型 雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體膜的二極管；形成在半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成 在第一絕緣膜上并在形成在第一絕緣膜中的多個笫一開口中電連接 到N型雜質(zhì)區(qū)的第一導(dǎo)電膜；形成在第一絕緣膜上并在形成在第一絕 緣膜中的多個第二開口中電連接到P型雜質(zhì)區(qū)的第二導(dǎo)電膜；形成在 第一導(dǎo)電膜及第二導(dǎo)電膜上的第二絕緣膜；形成在第二絕緣膜上并在 形成在第二絕緣膜中的多個第三開口中電連接到第一導(dǎo)電膜的第三 導(dǎo)電膜；形成在第二絕緣膜上并在形成在第二絕緣膜中的多個第四開 口中電連接到第二導(dǎo)電膜的第四導(dǎo)電膜。此外，在本方式中，保護(hù)電 路的第三導(dǎo)電膜電連接到笫一端子，并且其第四導(dǎo)電膜電連接到第二 端子。此外，以在N型雜質(zhì)區(qū)的整體分布N型雜質(zhì)區(qū)和第一導(dǎo)電膜 的多個電連接部的方式形成多個第一開口，并且以在P型雜質(zhì)區(qū)的整 體分布P型雜質(zhì)區(qū)和第二導(dǎo)電膜的多個電連接部的方式形成多個第二 開口，并且以在半導(dǎo)體膜上存在第一導(dǎo)電膜和第三導(dǎo)電膜的多個電連 接部且相對于第一導(dǎo)電膜部分地存在它們的方式形成多個第三開口， 并且以在半導(dǎo)體膜上存在第二導(dǎo)電膜和第四導(dǎo)電膜的多個電連接部
且相對于第二導(dǎo)電膜部分地存在它們的方式形成多個第四開口。
此外，在上述方式中，第一導(dǎo)電膜及第二導(dǎo)電膜分別可以包括構(gòu) 成功能電路的布線或電極的部分。此外，在上述方式中，可以在二極 管的半導(dǎo)體膜中以相鄰于N型雜質(zhì)區(qū)及P型雜質(zhì)區(qū)的方式設(shè)置高電阻區(qū)。由此，可以將二極管成為所謂的PIN型二極管。此外，在上述方 式中，半導(dǎo)體膜可以由非單晶半導(dǎo)體膜形成。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，可以降低二極管和端子之間的布線電 阻，并且當(dāng)發(fā)生ESD時(shí)可以將二極管的半導(dǎo)體膜整體有效地用作整 流元件。可以在構(gòu)成二極管的半導(dǎo)體膜中有效地形成放電路徑。從而， 根據(jù)本發(fā)明的一種方式，可以提高包括應(yīng)用半導(dǎo)體膜的二極管的保護(hù) 電路的性能。


圖l是說明半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的框圖(實(shí)施方式l);
圖2A是說明圖1的半導(dǎo)體裝置的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面 圖，并且圖2B是沿著圖2A的截?cái)嗑€Al-A2而截?cái)嗟膱D2A的截面圖 (實(shí)施方式1);
圖3A是說明圖2A的保護(hù)電路的二極管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖， 并且圖3B是說明圖2A的保護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu) 例子的平面配置圖(實(shí)施方式l);
圖4A至4C是說明半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的框圖(實(shí)施方式1);
圖5A是說明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，并且圖5B是說明 所述保護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖 (實(shí)施方式2);
圖6A是說明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，圖6B是說明圖6A 的保護(hù)電路的二極管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，并且圖6C是說明所述保 護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方 式3 );
圖7A是說明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，圖7B是說明圖7A 的保護(hù)電路的二極管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，并且圖7C是說明所述保 護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方 式3);
圖8A是說明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，圖8B是說明圖8A的保護(hù)電路的二極管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，并且圖8C是說明所述保 護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方 式3);
圖9A是說明保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，圖9B是說明圖9A 的保護(hù)電路的二極管的結(jié)構(gòu)例子的平面圖，并且圖9C是說明所述保 護(hù)電路的半導(dǎo)體膜及第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方 式4);
圖IO是說明光檢測裝置的結(jié)構(gòu)例子的電路圖(實(shí)施方式5); 圖ll是說明圖10的光檢測裝置的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施 方式5);
圖12是說明圖IO的光檢測裝置的疊層結(jié)構(gòu)的一例的截面圖(實(shí) 施方式5);
圖13A至13E是說明圖11及圖12的光檢測裝置的制造方法的 一例的截面圖(實(shí)施方式5);
圖14A至14D是說明圖13E后的工序的一例的截面圖(實(shí)施方 式5);
圖15A至15C是說明光檢測裝置的制造方法的一例的截面圖(實(shí) 施方式5 );
圖16A和16B是說明圖15C后的工序的一例的截面圖(實(shí)施方 式5);
圖17A和17B是說明圖16B后的工序的一例的截面圖(實(shí)施方 式5 );
圖18是說明圖17B后的工序的一例的截面圖(實(shí)施方式5);
圖19是說明圖11及圖12的光檢測裝置的放大電路及保護(hù)電路 的半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方式5);
圖20A是說明所述光檢測裝置的第一層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平 面配置圖，并且圖20B是所述光檢測裝置的二極管的平面圖(實(shí)施方 式5);
圖21是說明所述光檢測裝置的第二層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施方式5);
圖22是說明所述光檢測裝置的電源端子的結(jié)構(gòu)例子的平面配置 圖(實(shí)施方式5);
圖23是說明圖10的光檢測裝置的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖(實(shí)施 方式6);
圖24A是說明圖23的光檢測裝置的放大電路的半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu) 例子的平面圖，圖24B是說明所述放大電路的半導(dǎo)體膜和第一層導(dǎo)電 膜的結(jié)構(gòu)例子的平面配置圖，并且圖24C是圖23的光檢測裝置的二 極管的平面圖(實(shí)施方式6);
圖25是說明所述光檢測裝置的第二層導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)例子的平面 配置圖(實(shí)施方式6);
圖26是說明所述光檢測裝置的電源端子的結(jié)構(gòu)例子的平面配置 圖(實(shí)施方式6);
圖27A至圖27G是說明SOI襯底的制造方法的一例的截面圖(實(shí) 施方式7 );
圖28A和28B是說明包括光檢測裝置的便攜式電話機(jī)的結(jié)構(gòu)例 子的外觀圖，圖28C是說明包括光檢測裝置的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)例子的外 觀圖，圖28D是說明包括光檢測裝置的顯示裝置的結(jié)構(gòu)例子的外觀 圖，圖28E和28F是包括光檢測裝置的數(shù)碼相機(jī)的外觀圖(實(shí)施方式
8);
圖29是說明進(jìn)行過電壓施加試驗(yàn)的比較例的光檢測裝置的結(jié)構(gòu) 的平面圖(實(shí)施例1);
圖30是示出實(shí)施例及比較例的光檢測裝置的過電壓施加試驗(yàn)結(jié) 果的圖表(實(shí)施例1)。
本發(fā)明的選擇圖是圖2A和2B。
具體實(shí)施例方式
參照附圖而說明本發(fā)明。但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容 易理解如下事實(shí)，即本發(fā)明可以以多種不同方式實(shí)施，而其形式及詳細(xì)內(nèi)容可以在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下被變換為各種 各樣。從而，本發(fā)明不解釋為僅局限于實(shí)施方式及實(shí)施例所記載的內(nèi) 容中。此外，在不同的附圖中附上相同的參照符號的要素表示相同的 要素。因此，在下面的說明中，省略對于這種要素的重復(fù)說明。 實(shí)施方式1
首先，參照圖1而說明根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。圖l是說 明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例子的框圖。
如圖l所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置l包括具有多個半導(dǎo)體元
件的電路IO、第一端子ll、第二端子12、以及保護(hù)電路20。電路IO 電連接到第一端子11及第二端子12。第一端子11及第二端子12是 半導(dǎo)體裝置1的輸出端子及/或輸入端子，并且其是與其他半導(dǎo)體裝置 的連接部。例如，第一端子ll、第二端子12用作電源端子、信號輸 出端子、信號輸入端子。
保護(hù)電路20是用來防止對電路10施加過電壓的電路，并且其是 用來防止由于過電壓而電路10損壞的電路。在此，在第一端子ll和 第二端子12之間插入有保護(hù)電路20。當(dāng)半導(dǎo)體裝置1進(jìn)行通常工作 時(shí)，電流幾乎不流過在保護(hù)電路20中，但是當(dāng)對第一端子11及/或第 二端子12施加不預(yù)料的過電壓(或者過電流流入)時(shí)，保護(hù)電路20 使第一端子11和第二端子12導(dǎo)通(短路)。由此，回避對電路10 施加過電壓(或者過電流流入)，以可以防止電路10損壞。本實(shí)施 方式的保護(hù)電路20至少具有一個二極管21。該二極管21電連接到第 一端子11和第二端子12。本發(fā)明的一種方式的目的之一在于改善應(yīng) 用于保護(hù)電路20的二極管21與第一端子ll及第二端子12的電連接 結(jié)構(gòu)，并且通過具有這種保護(hù)電路20，提高電路10的對于ESD的耐 受性。
下面，參照圖2A至圖3B而說明保護(hù)電路20的具體結(jié)構(gòu)。圖 2A是保護(hù)電路20的平面圖，并且圖2B是該保護(hù)電路20的截面圖， 沿著圖2A的截?cái)嗑€Al-A2而截?cái)嗟膱D2A的截面圖是圖2B。圖3A 是二極管21的平面圖。圖3B是保護(hù)電路20的半導(dǎo)體膜和第一層導(dǎo)電膜的平面配置圖。應(yīng)用于本實(shí)施方式的保護(hù)電路20的二極管21由 絕緣表面上的半導(dǎo)體膜構(gòu)成。在此，將PIN型二極管應(yīng)用于二極管 21。
首先，參照圖2B而說明保護(hù)電路20的疊層結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式 的半導(dǎo)體裝置1具有襯底50。在襯底50上形成有電路10及保護(hù)電路 20。作為襯底50，可以使用半導(dǎo)體襯底、玻璃襯底、石英襯底、藍(lán)寶 石襯底、陶瓷村底、不銹鋼襯底、金屬襯底、樹脂村底、樹脂薄膜、 在碳纖維或玻璃纖維的織物中浸滲有樹脂的薄片(所謂的預(yù)浸料坯 (prepreg))等襯底。作為玻璃襯底，優(yōu)選使用無堿玻璃襯底。作為 無堿玻璃襯底，例如有鋁硅酸鹽玻璃襯底、鋁硼硅酸鹽玻璃村底、鋇 硼硅酸鹽玻璃襯底等。
襯底50的上表面由絕緣膜51覆蓋。在絕緣膜51上形成有構(gòu)成 二極管21的半導(dǎo)體膜100。雖然圖2B未圖示，但是構(gòu)成電路10的 半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體膜也形成在絕緣膜51上。也可以在襯底50和絕 緣膜51之間存在半導(dǎo)體膜、導(dǎo)電膜等其他膜。作為半導(dǎo)體膜IOO，可 以使用以與構(gòu)成該半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體膜相同的工序形成的半導(dǎo)體 膜。
半導(dǎo)體膜100也可以為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。作為半導(dǎo)體膜100， 可以應(yīng)用硅膜、鍺膜、硅鍺膜、碳化硅膜等由第14族元素構(gòu)成的半 導(dǎo)體膜；GaAs膜、InP膜、GaN膜等化合物半導(dǎo)體膜；氧化鋅、氧 化錫等氧化物半導(dǎo)體膜等。半導(dǎo)體膜100的結(jié)晶性可以為單晶或非單 晶(多晶、微晶、非晶等)，但是優(yōu)選采用多晶或單晶等結(jié)晶半導(dǎo)體 膜而不采用非晶半導(dǎo)體膜，以便實(shí)現(xiàn)P型雜質(zhì)區(qū)102及N型雜質(zhì)區(qū) 101的低電阻化。
覆蓋半導(dǎo)體膜100的上方地形成有絕緣膜52。在絕緣膜52上形 成有導(dǎo)電膜111及導(dǎo)電膜112。導(dǎo)電膜111及導(dǎo)電膜112構(gòu)成保護(hù)電 路20的第一層電極(或布線)。導(dǎo)電膜111及導(dǎo)電膜112分別通過 形成在絕緣膜52中的多個開口電連接到半導(dǎo)體膜100。
覆蓋導(dǎo)電膜111和112的上方地形成有絕緣膜53。在絕緣膜53上形成有導(dǎo)電膜121及導(dǎo)電膜122。導(dǎo)電膜121及導(dǎo)電膜122構(gòu)成保 護(hù)電路20的第二層電極(或布線)。導(dǎo)電膜121及導(dǎo)電膜122通過 形成在絕緣膜53中的多個開口分別電連接到導(dǎo)電膜111及導(dǎo)電膜 112。
覆蓋導(dǎo)電膜121和122的上方地形成有絕緣膜54。導(dǎo)電膜121 及導(dǎo)電膜122通過形成在絕緣膜54中的一個或多個開口 (未圖示) 分別電連接到第一端子11及第二端子12。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以 在保護(hù)電路20中設(shè)置插入在第一端子11和第二端子12之間的二極 管21。
絕緣膜51至54也可以為單層膜或疊層膜。作為構(gòu)成絕緣膜51 至54的膜，可以使用在其組成中包含硅及/或鍺的絕緣膜如氧化硅膜、 氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鍺膜、氮化鍺膜、氧氮化 鍺膜、氮氧化鍺膜等。此外，還可以使用由氧化鋁、氧化鉭、氧化鉿等 金屬氧化物構(gòu)成的絕緣膜、由氮化鋁等金屬氮化物構(gòu)成的絕緣膜、由 氧氮化鋁等金屬氧氮化物構(gòu)成的絕緣膜、由氮氧化鋁等金屬氮氧化物 構(gòu)成的絕緣膜。此外，還可以使用由有機(jī)化合物構(gòu)成的絕緣膜。作為 這種有機(jī)化合物，有丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、苯并 環(huán)丁烯等。
作為這些絕緣膜的形成方法的典型例子，有如下方法PECVD (等離子體激發(fā)CVD)法.熱CVD法等CVD法(化學(xué)氣相成長法)、 濺射法.蒸鍍法等PVD法(物理氣相成長法)、ALD法(原子層沉積 法)、旋涂法.液滴噴射法.浸漬涂布法等利用液體狀態(tài)或骨劑狀態(tài)的 材料來形成膜的方法、以及利用等離子體或熱等的固相氧化處理及固 相氮化處理等。
注意，在本說明書中，氧氮化物是指氧的含量多于氮的含量的物 質(zhì)，并且氮氧化物是指氮的含量多于氧的含量的物質(zhì)。
導(dǎo)電膜lll、 112、 121及122可以分別為單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。 作為構(gòu)成這些導(dǎo)電膜111、 112、 121及122的膜，例如有以選自鉭、 鴒、鈦、鉬、鋁、鉻、鈮、金、銀、銅及鉑等中的單體金屬為主要成分的金屬膜、合金膜以及金屬化合物膜等。例如，作為金屬膜，有銅
膜、添加有Si等的鋁膜。作為合金膜，有鋁-銅合金膜、鋁-釹合金膜。 作為金屬化合物膜，有氮化鈦膜、氮化鴒膜等金屬氮化物膜；鎳硅化 物膜、鈷硅化物膜等硅化物膜。這些導(dǎo)電膜可以通過濺射法.蒸鍍法等 PVD法、印刷法.液滴噴射法.浸漬涂布法等利用液體狀態(tài)或骨劑狀態(tài) 的材料來形成膜的方法、焊接(soldering)法、鍍敷法等來形成。
接著，參照圖2A、圖3A及圖3B而說明構(gòu)成保護(hù)電路20的半 導(dǎo)體膜100、導(dǎo)電膜lll、 112、 121及122的平面配置。此外，在本 實(shí)施方式中，將PIN型二極管應(yīng)用于二極管21。因此，為了在半導(dǎo) 體膜100中形成所謂的PIN結(jié)，在與絕緣膜51的上表面平行的方向 上相鄰地形成N型半導(dǎo)體區(qū)和P型半導(dǎo)體區(qū)，而不在絕緣表面上層疊 形成N型半導(dǎo)體區(qū)和P型半導(dǎo)體區(qū)。
如圖3A所示，半導(dǎo)體膜100的平面形狀是長方形。在半導(dǎo)體膜 100中，在相對于絕緣膜51的表面(絕緣表面)的橫方向上彼此相鄰 地形成有N型雜質(zhì)區(qū)101、 P型雜質(zhì)區(qū)102。再者，在半導(dǎo)體膜100 中，在N型雜質(zhì)區(qū)101和P型雜質(zhì)區(qū)102之間形成有高電阻區(qū)103。
N型雜質(zhì)區(qū)101通過對半導(dǎo)體膜100添加磷、砷等成為供體的雜 質(zhì)元素來形成，并且P型雜質(zhì)區(qū)102通過對半導(dǎo)體膜100添加硼等成 為受體的雜質(zhì)元素來形成。N型雜質(zhì)區(qū)101以具有間隔Wl的方式與 P型雜質(zhì)區(qū)102相鄰地形成。
高電阻區(qū)103是其電阻高于P型雜質(zhì)區(qū)102及N型雜質(zhì)區(qū)101 的區(qū)域。通過形成高電阻區(qū)103，可以抑制二極管21的漏電流。高電 阻區(qū)103例如可以由本征半導(dǎo)體(I型半導(dǎo)體)構(gòu)成。理想的是，本 征半導(dǎo)體是指費(fèi)密能級位于禁止帶中的大致中間的半導(dǎo)體，但是，在 此，還是指通過對本征半導(dǎo)體意圖性地添加成為供體或受體的雜質(zhì)而 使費(fèi)密能級位于禁止帶中的中間的半導(dǎo)體。此外，高電阻區(qū)103也可 以由N型或P型半導(dǎo)體構(gòu)成，例如也可以由添加有成為供體或受體的 雜質(zhì)元素的半導(dǎo)體、或者意圖性地不添加這些雜質(zhì)元素的無摻雜半導(dǎo) 體構(gòu)成。高電阻區(qū)103的薄層電阻優(yōu)選為100kQ/口以上，并且P型雜質(zhì)區(qū)102及N型雜質(zhì)區(qū)101的薄層電阻優(yōu)選為幾kil/口以下。
在半導(dǎo)體膜100為非單晶半導(dǎo)體膜(典型為多晶硅膜)的情況下， 高電阻區(qū)103的寬度Wl優(yōu)選為2fim至10nm左右，以便當(dāng)進(jìn)行通常 工作時(shí)其抑制漏電流，并且當(dāng)發(fā)生ESD時(shí)其成為電流流過的路徑。 例如，在優(yōu)先二極管21的作為保護(hù)電路的功能的情況下，高電阻區(qū) 103的寬度Wl優(yōu)選為2fim至4|im。此外，在優(yōu)先抑制來自二極管 21的漏電流的情況下，高電阻區(qū)103的寬度W1優(yōu)選為8jim至10jim。 此外，在半導(dǎo)體膜100為非單晶半導(dǎo)體膜(典型為多晶硅膜)的情況 下，在平面配置下高電阻區(qū)103和N型雜質(zhì)區(qū)IOI(或P型雜質(zhì)區(qū)102) 接合的長度L1優(yōu)選為lOOOjim以上。例如，可以將Lli殳定為2000nm 以上且4000jim以下。
注意，在下面的^L明中，為方〗更起見，將高電阻區(qū)103的寬度(N 型雜質(zhì)區(qū)IOI和P型雜質(zhì)區(qū)102之間的距離)稱為"I層寬度"，并且， 為方便起見，將在平面配置下高電阻區(qū)103和N型雜質(zhì)區(qū)101 (或P 型雜質(zhì)區(qū)102)接合的長度稱為"接合長度"。
圖3A圖示成為N型雜質(zhì)區(qū)lOl和導(dǎo)電膜lll的電連接部的形成 在絕緣膜52中的多個開口 131。在本實(shí)施方式中，以使N型雜質(zhì)區(qū) 101和導(dǎo)電膜lll的接觸電阻盡可能小的方式，如圖3A所示，以在N 型雜質(zhì)區(qū)101 (形成導(dǎo)電膜111的區(qū)域)的整體分布的方式形成多個 開口 131。同樣地，以使P型雜質(zhì)區(qū)102和導(dǎo)電膜112的接觸電阻小， 并且在P型雜質(zhì)區(qū)102 (形成導(dǎo)電膜112的區(qū)域)的整體分布的方式 在絕緣膜52中設(shè)置有多個開口 132。
如圖3B所示，與N型雜質(zhì)區(qū)lOl重疊地形成導(dǎo)電膜lll。通過 采用這種結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電膜lll通過多個開口 131與N型雜質(zhì)區(qū)101密接。 同樣地，與P型雜質(zhì)區(qū)102重疊地形成有導(dǎo)電膜112，所以導(dǎo)電膜112 通過多個開口 132與P型雜質(zhì)區(qū)102密接。就是說，第一層導(dǎo)電膜111 和112分別用作用來將N型雜質(zhì)區(qū)IOI和P型雜質(zhì)區(qū)102電連接到第 一端子11和第二端子12的電極。
如此，在由薄膜狀非單晶半導(dǎo)體形成二極管21的情況下在絕緣膜52中形成多個開口 131和132是非常有用的。當(dāng)設(shè)想N型雜質(zhì)區(qū) 101及P型雜質(zhì)區(qū)102的薄層電阻較高的情況時(shí)，可以理解其理由。 在這種情況下，有如下?lián)鷳n即使由于ESD等而對第一端子11或第 二端子12施加不預(yù)料的過電壓，N型雜質(zhì)區(qū)101及P型雜質(zhì)區(qū)102 不與導(dǎo)電膜111和112貼緊的部分也不能實(shí)質(zhì)上用作二極管。在這種 狀態(tài)下，二極管21不用作整流元件而僅僅成為電阻元件。就是說， 當(dāng)發(fā)生ESD時(shí)，二極管21不十分用作放電路徑，所以沖擊電流(surge current)流過于電路10，因此電路10損壞。
從而，如圖3A所示，在半導(dǎo)體膜100為像多晶半導(dǎo)體膜(典型 為多晶硅膜)那樣的非單晶膜的情況下在絕緣膜52中形成多個開口 131和132并且使N型雜質(zhì)區(qū)101和導(dǎo)電膜111的接觸電阻、以及P 型雜質(zhì)區(qū)102和導(dǎo)電膜112的接觸電阻小是非常有用的。
再者，在本發(fā)明中，形成保護(hù)電路20的第一層導(dǎo)電膜111和112、 第二層導(dǎo)電膜121和122的連接部，以將半導(dǎo)體膜100的整體有效地 用作整流元件。圖2A示出第二層導(dǎo)電膜121和122的平面配置。如 圖2A所示，導(dǎo)電膜121具有重疊于N型雜質(zhì)區(qū)lOl及導(dǎo)電膜lll的 部分，以在N型雜質(zhì)區(qū)101的上方存在多個與導(dǎo)電膜111的連接部 141A。導(dǎo)電膜121的不重疊于半導(dǎo)體膜100的部分121a成為與第一 端子11的電連接部。此外，導(dǎo)電膜122與導(dǎo)電膜121同樣地在不重 疊于半導(dǎo)體膜100的部分122a具有與第二端子12的電連接部，并且 具有重疊于P型雜質(zhì)區(qū)102及導(dǎo)電膜112的部分，以在P型雜質(zhì)區(qū) 102的上方存在多個與導(dǎo)電膜112的連接部142A。
連接部141A由形成在絕緣膜53中的一個或多個開口 141構(gòu)成。 此外，連接部142A也與連接部141A同樣地由形成在絕緣膜53中的 一個或多個開口 142構(gòu)成。在此，在連接部141A和連接部142A中 分別存在四個開口 141及開口 142。注意，設(shè)想在一個連接部141A 中存在多個開口 141的情況是指相鄰的兩個開口 141的間隔為該開口 141的尺寸(開口 141的外接圓的直徑)的三倍以下的情況。當(dāng)兩個 開口 141的間隔大于開口 141的尺寸的三倍時(shí)，認(rèn)為它們構(gòu)成不同連接部141A。這是在連接部142A的情況下也同樣。
如圖2A所示，通過在半導(dǎo)體膜100上與第一層導(dǎo)電膜111和112 重疊地形成第二層導(dǎo)電膜121和122并且在半導(dǎo)體膜100上分散設(shè)置 多個連接部141A和142A，可以在發(fā)生ESD時(shí)將半導(dǎo)體膜100的整 體有效地用作整流元件。為了回避對電路10施加由于ESD而發(fā)生的 過電壓，對N型雜質(zhì)區(qū)101的整體及P型雜質(zhì)區(qū)102的整體分散施加 是非常重要的。因此，當(dāng)發(fā)生ESD時(shí)，首先對上層的導(dǎo)電膜121和 122施加過電壓，所以為了將該過電壓分散施加到下層的導(dǎo)電膜111 和112,如上所述，在重疊于半導(dǎo)體膜100的區(qū)域中設(shè)置有多個第二 層導(dǎo)電膜121、 122和笫一層導(dǎo)電膜111、 112的連接部。
此外，分散設(shè)置這些多個連接部也是有用的。當(dāng)設(shè)想像形成在絕 緣膜52中的開口 131和132那樣地在絕緣膜53的重疊于第一層導(dǎo)電 膜的部分的整體中形成開口 141和142的情況時(shí)，可以理解上述理由。 在此情況下，二極管21的接合長度短于設(shè)計(jì)上的接合長度L1。結(jié)果， 不能流過大量的電荷，并且二極管21本身也容易由ESD損壞。
就是說，在本實(shí)施方式的保護(hù)電路20中，以在N型雜質(zhì)區(qū)或P 型雜質(zhì)區(qū)的整體分布的方式形成第一層導(dǎo)電膜和二極管的連接部，并 且，以在第一層導(dǎo)電膜(N型雜質(zhì)區(qū)、P型雜質(zhì)區(qū))中分散的方式形 成第二層導(dǎo)電膜和第一層導(dǎo)電膜的連接部，以使二極管(半導(dǎo)體膜) 電連接到第一端子11和第二端子12。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以將半 導(dǎo)體膜100的整體有效地用作整流元件。此外，可以提高二極管21 的對于ESD的耐受性。從而，當(dāng)發(fā)生ESD時(shí)，可以將二極管21有效 地用作流過過剩電荷的電流路徑，因此通過應(yīng)用保護(hù)電路20，可以提 高半導(dǎo)體裝置1的ESD耐受性。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式可以將由非單晶半導(dǎo)體膜構(gòu)成的二極 管應(yīng)用于保護(hù)電路的整流元件，以制造高性能的保護(hù)電路。此外，根 據(jù)本實(shí)施方式，可以將其高電阻區(qū)和N型雜質(zhì)區(qū)(或P型雜質(zhì)區(qū))的 接合部的長度長即lOOOjim以上的二極管應(yīng)用于保護(hù)電路的整流元 件，以制造高性能的保護(hù)電路。由此，通過應(yīng)用本實(shí)施方式的保護(hù)電路，可以提供應(yīng)用TFT的具有高ESD耐受性的半導(dǎo)體裝置。當(dāng)然， 本實(shí)施方式的保護(hù)電路對連接的端子的用途沒有特別的限制。
注意，本實(shí)施方式的保護(hù)電路是至少具有一個二極管的電路，但 是既可以包括兩個以上的二極管，又可以包括其他元件。圖4A至圖 4C示出具有保護(hù)電路且其結(jié)構(gòu)與圖1不同的半導(dǎo)體裝置2至4的框 圖。例如，如圖4A的半導(dǎo)體裝置2，也可以在第一端子11和第二端 子12之間并聯(lián)插入兩個二極管21。此外，如圖4B的半導(dǎo)體裝置3， 也可以在第一端子ll和第二端子12之間插入多個串聯(lián)連接的二極管 21。此外，半導(dǎo)體裝置也可以包括三個以上的端子。例如，如圖4C 所示，可以在半導(dǎo)體裝置4中設(shè)置電連接到電路IO的第三端子13。 優(yōu)選在半導(dǎo)體裝置4中，在各端子(11至13)之間插入具有二極管 21的保護(hù)電路20。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，將說明保護(hù)電路20的第一層導(dǎo)電膜111和112 (參照圖2A)的其他結(jié)構(gòu)例子?？梢岳门c構(gòu)成電路10的內(nèi)部布線 (或內(nèi)部電極)的導(dǎo)電膜相同的導(dǎo)電膜形成這些第一層導(dǎo)電膜111和 112。圖5A示出具有這種第一層導(dǎo)電膜的保護(hù)電路的平面圖。在此， 為了與圖2A的保護(hù)電路20區(qū)別，對該保護(hù)電路附上參照符號25。 當(dāng)然，可以將該保護(hù)電路25應(yīng)用于圖l及圖4A至4C的保護(hù)電路20。 此外，保護(hù)電路25的疊層結(jié)構(gòu)與保護(hù)電路20同樣(參照圖1)。
圖5B是保護(hù)電路25的半導(dǎo)體膜和第一層導(dǎo)電膜的平面配置圖。 如圖5B所示，保護(hù)電路25的第一層導(dǎo)電膜113具有成為二極管21 的電極的電極部113a、與第二層導(dǎo)電膜121的連接部113b、以及構(gòu) 成電路10的內(nèi)部布線的布線部113c。就是說，通過利用導(dǎo)電膜113， 形成連接到保護(hù)電路25的半導(dǎo)體膜100的電極、電路10的內(nèi)部布線。 此外，第一層導(dǎo)電膜114也與導(dǎo)電膜113同樣地構(gòu)成連接到半導(dǎo)體膜 100的電極、電路10的內(nèi)部布線，并且包括電極部114a、連接部114b、 布線部114c。此外，如圖5A所示，導(dǎo)電膜113的連接部113b通過形成在絕 緣膜53中的多個開口 143電連接到第二層導(dǎo)電膜121。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)， 二極管21及電路10電連接到第一端子11。另一個導(dǎo)電膜114的連接 部114b通過形成在絕緣膜53中的多個開口 144電連接到第二層導(dǎo)電 膜122。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，二極管21及電路10電連接到第二端子12。 從而，保護(hù)電路25可以使二極管21的電極部(113a、 114a)和第一 端子ll、第二端子12之間的電阻低于保護(hù)電路20。
本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合。
實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中，將說明不增大構(gòu)成二極管的半導(dǎo)體膜而增加二 極管的接合長度的技術(shù)。在本實(shí)施方式中，參照圖6A至圖8C而說
明保護(hù)電路的三個結(jié)構(gòu)例子。于是，為了與保護(hù)電路20 (圖2A和圖 2B)及保護(hù)電路25 (圖5A)區(qū)別，對本實(shí)施方式所說明的三個結(jié)構(gòu) 例子的保護(hù)電路附上參照符號31至33，并且對應(yīng)用于各保護(hù)電路31 至33的二極管附上參照符號41至43。
此外，在本實(shí)施方式中，示出如下例子與圖5A的保護(hù)電路25 同樣，將包括成為電路10的內(nèi)部布線的部分的導(dǎo)電膜應(yīng)用于保護(hù)電 路31至33的第一層導(dǎo)電膜。當(dāng)然，像圖2A的保護(hù)電路20那樣，也 可以利用與構(gòu)成電路10的內(nèi)部布線的導(dǎo)電膜不同的膜作為保護(hù)電路 31至34的第一層導(dǎo)電膜。此外，各保護(hù)電路31至33的疊層結(jié)構(gòu)與 保護(hù)電路20相同(參照圖2B)。注意，對用來說明保護(hù)電路31至 33的附圖(圖6A至圖8C)使用與保護(hù)電路20和25相同的參照符 號，并且對于附上相同的參照符號的要素的說明援用實(shí)施方式1和2。\20及]\113用作源 氣體來形成厚度為50nm的氮氧化硅膜。接著，如圖27D所示，通過絕緣膜802,對單晶半導(dǎo)體襯底801 照射包括由電場加速的離子的離子束805，以在離單晶半導(dǎo)體襯底801 的表面有預(yù)定深度的區(qū)域中形成脆弱層803。該離子照射工序是通過 對單晶半導(dǎo)體襯底801照射由所加速的離子種構(gòu)成的離子束805,對 單晶半導(dǎo)體襯底801添加構(gòu)成離子種的元素的工序。當(dāng)對單晶半導(dǎo)體 襯底801照射離子束805時(shí)，由于所加速的離子種的沖擊，而在單晶 半導(dǎo)體襯底801的預(yù)定深度的區(qū)域中形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)脆弱了的層。該層 是脆弱層803。根據(jù)離子束805的加速能量和離子束805的侵入角度， 可以調(diào)節(jié)形成脆弱層803的區(qū)域的深度。根據(jù)加速電壓、劑量等，可以調(diào)節(jié)加速能量。.在與離子平均侵入深度大致相同的深度的區(qū)域中形成脆弱層803。就是說，根據(jù)離子侵入的深度，決定從單晶半導(dǎo)體襯 底801分離的單晶半導(dǎo)體膜的厚度。將形成脆弱層803的深度設(shè)定為 50nm以上且500nm以下、優(yōu)選為50nm以上且200nm以下。作為對單晶半導(dǎo)體襯底801照射離子束805的方法，除了可以舉 出進(jìn)行質(zhì)量分離的離子注入法，還可以舉出不進(jìn)行質(zhì)量分離的離子摻 雜法。在使用氫(H2)作為源氣體的情況下，可以激發(fā)氫氣體以產(chǎn)生H + 、 H2+、 H3 + 。通過調(diào)節(jié)等離子體的激發(fā)方法、產(chǎn)生等離子體的氣氛 的壓力、源氣體的供應(yīng)量等，可以改變從源氣體產(chǎn)生的離子種及其比 例。在利用離子摻雜法來形成脆弱層803的情況下，優(yōu)選使離子束805 包含相對于H+、 H2+、 H/的總量的70%以上的H3+,并且H3+的比 例更優(yōu)選為80%以上。這是因?yàn)槿缦戮壒十?dāng)想要將脆弱層803形成 在淺區(qū)域時(shí)，需要降低離子的加速電壓，但是通過提高使氫氣體激發(fā) 而產(chǎn)生的等離子體中的H/離子的比例，可以有效地對單晶半導(dǎo)體襯 底801添加原子狀氫。在使用氫氣體并利用離子摻雜法進(jìn)行離子照射的情況下，可以將 加速電壓設(shè)定為10kV以上且200kV以下，并且將劑量設(shè)定為 lxl016ions/cm2以上且6xl016ions/cm2以下。通過在該條件下照射氫離 子，雖然根據(jù)離子束805所包含的離子種及其比例，但是可以在單晶 半導(dǎo)體襯底801的深度為50nm以上且500nm以下的區(qū)域中形成脆弱 層803。例如，在單晶半導(dǎo)體襯底801為單晶硅襯底，且絕緣膜802a為 厚度為50nm的氧氮化硅膜，并且絕緣膜802b為厚度為50nm的氮氧 化硅膜的情況下，在源氣體為氫，且加速電壓為40kV,并且劑量為 2xl016ions/cm2的條件下，可以從單晶半導(dǎo)體襯底801分離厚度為 120nm左右的單晶硅膜。此外，通過將絕緣膜802a設(shè)定為厚度為 100nm的氧氮化硅膜，并且關(guān)于其他部分利用相同條件而照射氫離 子，可以從單晶半導(dǎo)體襯底801分離厚度為70nm左右的單晶硅膜。作為離子照射工序的源氣體，除了可以使用氬以外，還可以使用氦(He)、氯氣體(Cl2氣體)以及氟氣體(F2氣體)等卣素氣體。在形成脆弱層803之后，如圖27E所示，在絕緣膜802的上表 面形成絕緣膜804。在形成絕緣膜804的工序中，將單晶半導(dǎo)體襯底 801的加熱溫度設(shè)定為添加到脆弱層803的元素或分子不析出的溫度， 并且該加熱溫度優(yōu)選為350。C以下。換言之，該加熱處理在從脆弱層 803不脫出氣體的溫度下進(jìn)行。注意，絕緣膜804也可以在進(jìn)行離子 照射工序之前形成。在此情況下，可以將當(dāng)形成絕緣膜804時(shí)的工藝 溫度設(shè)定為350。C以上。絕緣膜804是用來在單晶半導(dǎo)體襯底801的表面上形成平滑且親 水性的接合面的膜。絕緣膜804的厚度優(yōu)選為5nm以上且500nm以 下、更優(yōu)選為10nm以上且200nm以下。作為絕緣膜804，可以形成 氧化硅膜、氧氮化硅膜。在此，通過將TE0S及02用作源氣體并利 用PECVD法形成厚度為50nm的氧化硅膜。注意，也可以不形成絕緣膜802和絕緣膜804中的一方。此外， 也可以在玻璃襯底800上形成具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜。該 絕緣膜可以與絕緣膜802同樣地形成，并且在該絕緣膜具有疊層結(jié)構(gòu) 的情況下，優(yōu)選以接觸于玻璃襯底800的方式形成成為阻擋層的絕緣 膜。此外，在玻璃襯底800上形成絕緣膜的情況下，也可以不形成絕 緣膜802及絕緣膜804。圖27F是說明接合工序的截面圖，并且其示出將玻璃襯底800 和單晶半導(dǎo)體襯底801貼合在一起的狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行接合工序時(shí)，首先 對玻璃襯底800和形成有絕緣膜802和804的單晶半導(dǎo)體襯底801進(jìn) 行超聲波清洗。超聲波清洗優(yōu)選為兆赫超聲波清洗(兆頻超聲波清 洗)。也可以在進(jìn)行兆赫超聲波清洗之后，利用臭氧水對玻璃襯底800 及單晶半導(dǎo)體襯底801的雙方或一方進(jìn)行清洗。通過利用臭氧水進(jìn)行 清洗，可以去掉有機(jī)物并且提高表面的親水性。在清洗工序后，隔著絕緣膜804，將玻璃襯底800和單晶半導(dǎo)體 襯底801貼合在一起。當(dāng)將玻璃襯底800的表面和絕緣膜804的表面貼緊時(shí)，在玻璃襯底800和絕緣膜804的界面形成化學(xué)鍵，以玻璃襯底 800和絕緣膜804彼此接合。接合工序可以不進(jìn)行加熱處理而在常溫 下進(jìn)行，所以可以將像玻璃襯底800那樣的耐熱性低的襯底用作貼合 單晶半導(dǎo)體801的襯底。優(yōu)選在將玻璃襯底800和單晶半導(dǎo)體襯底801貼緊之后，進(jìn)行為 了增加玻璃襯底800和絕緣膜804的結(jié)合力的加熱處理。將該處理溫 度設(shè)定為在脆弱層803中不發(fā)生裂縫的溫度，例如可以將其設(shè)定為 70。C以上且30(TC以下。接著，進(jìn)行400。C以上的加熱處理，在脆弱層803中分割單晶半 導(dǎo)體襯底801，從單晶半導(dǎo)體村底801分離單晶半導(dǎo)體膜806。圖27G 是說明從單晶半導(dǎo)體襯底801分離單晶半導(dǎo)體膜806的分離工序的 圖。如圖27G所示，通過分離工序，在玻璃^)"底800上形成單晶半導(dǎo) 體膜806。附上附圖標(biāo)記801A的部分表示單晶半導(dǎo)體膜806分離后 的單晶半導(dǎo)體襯底801。通過以400'C以上進(jìn)行加熱處理，從形成在玻璃襯底800和絕緣 膜804的接合界面的氫鍵變化到共價(jià)鍵，所以結(jié)合力增加。此外，由 于溫度上升而在形成在脆弱層803中的微小孔中析出在離子照射工序 中添加的元素，因此內(nèi)部壓力上升。由于壓力的上升，而在脆弱層803 中的微小孔中發(fā)生體積變化，由此在脆弱層803中發(fā)生裂縫，從而沿 著脆弱層803而分割單晶半導(dǎo)體襯底801。因?yàn)榻^緣膜804接合到玻 璃村底800，所以在玻璃襯底800上固定從單晶半導(dǎo)體襯底801分離 的單晶半導(dǎo)體膜806。將用來從單晶半導(dǎo)體襯底801分離單晶半導(dǎo)體 膜806的加熱處理的溫度設(shè)定為不超過玻璃襯底800的應(yīng)變點(diǎn)的溫 度，并且可以在400。C以上且700。C以下的溫度下進(jìn)行。通過結(jié)束圖27G所示的分離工序，制造將單晶半導(dǎo)體膜806貼 合到玻璃襯底800的SOI村底810。SOI襯底810具有在玻璃襯底800 上依次層疊有絕緣膜804、絕緣膜802、單晶半導(dǎo)體膜806的多層結(jié) 構(gòu)，其是絕緣膜802和絕緣膜804彼此接合的村底。在不形成絕緣膜 802的情況下，SOI襯底810成為絕緣膜804和單晶半導(dǎo)體膜806彼此接合的襯底。注意，用來從單晶半導(dǎo)體襯底801分離單晶半導(dǎo)體膜806的加熱 處理可以利用與用來加強(qiáng)結(jié)合力的加熱裝置相同的裝置連續(xù)進(jìn)行。此 外，也可以利用不同裝置而進(jìn)行兩個加熱處理。例如，在利用相同爐 而進(jìn)行的情況下，首先進(jìn)行處理溫度為200。C且處理時(shí)間為2小時(shí)的 加熱處理。接著，將加熱溫度上升到600°C,以在600。C下進(jìn)行2小 時(shí)的加熱處理。然后，進(jìn)行從400'C以下到室溫左右的溫度的冷卻， 并且從爐中取出單晶半導(dǎo)體襯底801A及SOI襯底810。在利用不同裝置進(jìn)行加熱處理的情況下，例如，在爐中進(jìn)行處理 溫度為200。C且處理時(shí)間為2小時(shí)的加熱處理之后，從爐中搬出貼合 在一起的玻璃襯底800和單晶半導(dǎo)體襯底801。接著，利用燈退火裝 置而進(jìn)行處理溫度為600。C以上且700。C以下并且處理時(shí)間為1分鐘 以上且30分鐘以下的加熱處理，以在脆弱層803中分割單晶半導(dǎo)體 襯底801。由于脆弱層803的形成、分離工序等，而在SOI襯底810的單 晶半導(dǎo)體膜806中形成結(jié)晶缺陷，并且其表面的平坦性損壞。于是， 為了實(shí)現(xiàn)結(jié)晶缺陷的降低及平坦化，優(yōu)選對單晶半導(dǎo)體膜806照射激 光束，使其熔化而再晶化?；蛘?，為了去掉單晶半導(dǎo)體膜806的表面 的損傷，來使其表面平坦化，優(yōu)選利用CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)裝置 等而對單晶半導(dǎo)體膜806的表面進(jìn)行拋光。通過利用本實(shí)施方式的SOI襯底810，可以制造具有SOI結(jié)構(gòu) 的光檢測裝置等各種半導(dǎo)體裝置。實(shí)施方式8通過將根據(jù)實(shí)施方式5和6的光檢測裝置安裝到電子設(shè)備，可以 根據(jù)光檢測裝置的輸出信號而控制電子設(shè)備的工作。例如，通過將光 檢測裝置安裝到具有顯示面板的電子設(shè)備內(nèi)，可以利用光檢測裝置而 測定使用環(huán)境的發(fā)光強(qiáng)度，并且通過利用以光檢測裝置所檢測的發(fā)光 強(qiáng)度為數(shù)據(jù)的信號，調(diào)節(jié)顯示面板的亮度。在本實(shí)施方式中，參照圖 28A至28F而說明這種電子設(shè)備的幾個例子。圖28A及圖28B是便攜式電話機(jī)的外觀圖。圖28A及圖28B所 示的手機(jī)分別具有主體1101、顯示面板1102、操作鍵1103、音頻輸 出部1104及音頻輸入部1105。再者，在主體1101中設(shè)置有光檢測裝 置1106。圖28A及圖28B所示的便攜式電話機(jī)具有根據(jù)來自光檢測 裝置1106的輸出信號而調(diào)節(jié)顯示面板1102的亮度的功能。再者，至 于圖28B所示的便攜式電話機(jī)，在主體1101中安裝有檢測顯示面板 1102的背光燈的亮度的光檢測裝置1107。圖28C是計(jì)算機(jī)的外觀圖。計(jì)算機(jī)包括主體1111、顯示面板 1112、鍵盤1U3、外部連接端口 1114、定位裝置1115等。再者，在 主體1111中安裝有檢測顯示面板1112的背光燈的亮度的光檢測裝置 (未圖示)。圖28D是顯示裝置的外觀圖。電視圖像接收機(jī)、計(jì)算機(jī)的監(jiān)視 器等相當(dāng)于顯示裝置。本顯示裝置由框體1121、支撐臺1122、顯示 面板1123等構(gòu)成。在框體1121中安裝有檢測顯示面板1123的背光 燈的亮度的光檢測裝置(未圖示)。圖28E是從正面方向來看的數(shù)碼相機(jī)的外觀圖，并且圖28F是 從背面方向來看的數(shù)碼相機(jī)的外觀圖。數(shù)碼相機(jī)具有釋放按鈕1131、 主開關(guān)1132、取景器窗口 1133、閃光燈1134、透鏡113S、照相機(jī)鏡 筒1136、框體1137、取景器目鏡窗口 1138、顯示面板1139、以及操 作按鈕1140等。通過將光檢測裝置安裝在數(shù)碼相機(jī)中，可以利用光 檢測裝置來感知攝影環(huán)境的亮度。根據(jù)光檢測裝置所檢測的電信號， 可以進(jìn)行膝光的調(diào)節(jié)、快門速度的調(diào)節(jié)等。實(shí)施例1進(jìn)行實(shí)施方式5的光檢測裝置300、以及實(shí)施方式6的光檢測裝 置330的過電壓施加試驗(yàn)(有時(shí)也稱為靜電試驗(yàn))。在本實(shí)施例中， 示出其試驗(yàn)結(jié)果。此外，作為比較例子，制造具有在二極管的半導(dǎo)體 膜上不存在二極管的第一層導(dǎo)電膜和第二層導(dǎo)電膜的連接部的保護(hù) 電路的光檢測裝置340，并且還進(jìn)行光檢測裝置340的過電壓施加試 驗(yàn)。圖29示出作為比較例子的光檢測裝置340的平面圖。如圖29所示，光檢測裝置340是光檢測裝置300的變形例子， 并且其有兩個與光檢測裝置300不同的點(diǎn)。第一點(diǎn)是第三層導(dǎo)電膜421 和422的平面形狀。第二點(diǎn)是不形成有構(gòu)成導(dǎo)電膜421和導(dǎo)電膜411 的連接部的開口 441并且不形成有構(gòu)成導(dǎo)電膜422和導(dǎo)電膜412的連 接部的開口 442。就是說，在光檢測裝置340中，在構(gòu)成保護(hù)電路320的二極管 321的半導(dǎo)體膜405上不存在二極管的笫一層導(dǎo)電膜(411和412)、 以及第三層導(dǎo)電膜(421和422)的連接部。從而，至于作為比較例 子的光檢測裝置340，與光檢測裝置300相比，二極管321和電源端 子311之間的布線電阻以及二極管321和電源端子312之間的布線電 阻高。以與制造光檢測裝置300相同的條件(參照實(shí)施方式5)制造進(jìn) 行過電壓施加試驗(yàn)的光檢測裝置330及光檢測裝置340。當(dāng)進(jìn)行過電壓施加試驗(yàn)時(shí)，使用日本NOISE LABORATORY CO.，LTD制造的半導(dǎo)體靜電試驗(yàn)器(ESS-606A)。作為試驗(yàn)方式， 采用Human Body Model方式。注意，進(jìn)行試驗(yàn)的光檢測裝置(300、 330、 340)是形成電源端子311、電源端子312之前的裝置。利用試 驗(yàn)器，對高電源電位VDD被輸入的導(dǎo)電膜411和低電源電位VSS被 輸入的導(dǎo)電膜412之間施加高電壓，以判斷是否光檢測裝置損壞。在 過電壓施加試驗(yàn)中，將電壓值以每次上升0.5kV的方式從0.5kV上升 到6.0kV，并且將兩極性的電壓分別施加一次。就是說，以相等的值 對二極管321分別施加一次正向偏壓以及相反偏壓。圖30示出光檢測裝置(300、 330、 340)的試驗(yàn)結(jié)果。對各光檢 測裝置(300、 330、 340)利用四個裝置進(jìn)行試驗(yàn)。圖30的圖表的縱 軸示出在試驗(yàn)中光檢測裝置不損壞的電壓的最大值。在此，當(dāng)施加過 電壓后的光檢測裝置的輸出電流值從試驗(yàn)前的值變化為士2Q以上時(shí)， 該光檢測裝置被判斷為損壞了。例如，光檢測裝置340的1.5kV的圖 表示出如下事實(shí)當(dāng)對該光檢測裝置300施加士0.5kV至士1.5kV的過 電壓時(shí)不損壞，而當(dāng)施加+2.0kV或-2.0kV的過電壓時(shí)4皮損壞。注意，應(yīng)用于保護(hù)電路320的二極管321的接合長度L、以及I 層的寬度W為如下.光檢測裝置300、 340 L/W=4/3060nmJ.光檢測裝置330L/W-4/2480[闊圖30所示的試驗(yàn)結(jié)果示出通過應(yīng)用實(shí)施方式5或?qū)嵤┓绞?的 保護(hù)電路而提高半導(dǎo)體裝置的對于ESD的耐受性的事實(shí)。再者，光 檢測裝置300和光檢測裝置330的試驗(yàn)結(jié)果示出如下事實(shí)在提高半 導(dǎo)體裝置的對于ESD的耐受性上，非常有效的是，使放大電路302 和電源端子311之間的多個電流路徑的電阻相同，并且使放大電路302 和電源端子312之間的多個電流路徑的電阻相同。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，明顯的事實(shí)是如下通過利用使用非 單晶半導(dǎo)體膜制造的二極管，可以保護(hù)應(yīng)用使用非單晶半導(dǎo)體膜制造的晶體管的集成電路由于2.5kV以上的過電壓而損壞。本說明書根據(jù)2008年7月10日在日本專利局受理的日本專利申 請編號2008-180635而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括第一端子；第二端子；電連接到所述第一端子及所述第二端子的功能電路；以及用來保護(hù)所述功能電路免受過電壓的插入在所述第一端子和所述第二端子之間的保護(hù)電路，其中，所述保護(hù)電路包括形成在絕緣表面上并具有形成有n型雜質(zhì)區(qū)及p型雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體膜的二極管；形成在所述半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成在所述第一絕緣膜上并具有用來連接到所述n型雜質(zhì)區(qū)的多個電連接部的第一導(dǎo)電膜；形成在所述第一絕緣膜上并具有用來連接到所述p型雜質(zhì)區(qū)的多個電連接部的第二導(dǎo)電膜；形成在所述第一導(dǎo)電膜及所述第二導(dǎo)電膜上的第二絕緣膜；形成在所述第二絕緣膜上的第三導(dǎo)電膜，該第三導(dǎo)電膜電連接到所述第一端子，并具有用來連接到所述第一導(dǎo)電膜的多個電連接部；形成在所述第二絕緣膜上的第四導(dǎo)電膜，該第四導(dǎo)電膜電連接到所述第二端子，并具有用來連接到所述第二導(dǎo)電膜的多個電連接部；用來形成所述n型雜質(zhì)區(qū)和所述第一導(dǎo)電膜的所述多個電連接部的多個第一開口，該多個第一開口以使該多個電連接部分布于整個所述n型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中；用來形成所述p型雜質(zhì)區(qū)和所述第二導(dǎo)電膜的所述多個電連接部的多個第二開口，該多個第二開口以使該多個電連接部分布于整個所述p型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中；用來形成所述第一導(dǎo)電膜和所述第三導(dǎo)電膜的所述多個電連接部的多個第三開口，該多個第三開口以使該多個電連接部形成在所述半導(dǎo)體膜上并部分地形成在所述第一導(dǎo)電膜上的方式形成在所述第二絕緣膜中；以及用來形成所述第二導(dǎo)電膜和所述第四導(dǎo)電膜的所述多個電連接部的多個第四開口，該多個第四開口以使該多個電連接部形成在所述半導(dǎo)體膜上并部分地形成在所述第二導(dǎo)電膜上的方式形成在所述第二絕緣膜中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜中， 在所述n型雜質(zhì)區(qū)及所述p型雜質(zhì)區(qū)之間以相鄰于所述n型雜質(zhì)區(qū)和 所述p型雜質(zhì)區(qū)的方式形成高電阻區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電膜及 所述第二導(dǎo)電膜分別包括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括玻璃襯底、形成 在所述玻璃襯底上的第三絕緣膜，其中所迷功能電路及所迷保護(hù)電路 形成在所述第三絕緣膜上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體膜為非 單晶半導(dǎo)體膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包括 其溝道形成區(qū)使用非單晶半導(dǎo)體膜形成的晶體管，并且所述保護(hù)電路 所包括的所述半導(dǎo)體膜為非單晶半導(dǎo)體膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包括 光電二極管、用來放大所述光電二極管的輸出電流的放大電路。
8. —種半導(dǎo)體裝置，包括 第一端子；第二端子；電連接到所述第一端子及所述第二端子的功能電路；以及用來保護(hù)所迷功能電路免受過電壓的插入在所述第一端子和所 述第二端子之間的保護(hù)電路，其中，所述保護(hù)電路包括形成在絕緣表面上并形成有多個p型雜質(zhì)區(qū)及圍繞所述多個p型雜質(zhì)區(qū)的n型雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體膜的二極管； 形成在所述半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成在所述第一絕緣膜上并具有用來連接到所述n型雜質(zhì)區(qū)的 多個電連接部的笫一導(dǎo)電膜；形成在所迷第一絕緣膜上并具有用來連接到所述多個p型雜質(zhì) 區(qū)中的任一個的電連接部的第二導(dǎo)電膜；形成在所述第一導(dǎo)電膜及所迷多個第二導(dǎo)電膜上的第二絕緣膜；形成在所述第二絕緣膜上的第三導(dǎo)電膜，該第三導(dǎo)電膜電連接到 所述笫一端子，并具有用來連接到所述第一導(dǎo)電膜的多個電連接部；形成在所述第二絕緣膜上的第四導(dǎo)電膜，該第四導(dǎo)電膜電連接到 所述第二端子，并具有用來連接到所述第二導(dǎo)電膜的多個電連接部；用來形成所迷n型雜質(zhì)區(qū)和所述第一導(dǎo)電膜的所述多個電連接 部的多個第一開口，該多個第一開口以使該多個電連接部分布于整個 所述n型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中；用來形成所述多個p型雜質(zhì)區(qū)和所述第二導(dǎo)電膜的所述多個電 連接部的多個第二開口，該多個第二開口以使該多個電連接部分布于 整個所述多個P型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中；用來形成所述第一導(dǎo)電膜和所述第三導(dǎo)電膜的所述多個電連接 部的多個第三開口，該多個第三開口以使該多個電連接部形成在所述 半導(dǎo)體膜上并部分地形成在所述第一導(dǎo)電膜上的方式形成在所述第 二絕緣膜中；以及用來形成所述第二導(dǎo)電膜和所述第四導(dǎo)電膜的所述多個電連接 部的多個第四開口 ，該多個第四開口以使該多個電連接部形成在所述 半導(dǎo)體膜上的方式形成在所述第二絕緣膜中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜中， 以圍繞所述多個p型雜質(zhì)區(qū)且相鄰于所述n型雜質(zhì)區(qū)及所述多個p型 雜質(zhì)區(qū)的方式形成多個高電阻區(qū)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電膜包 括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜中， 在所述n型雜質(zhì)區(qū)和所述多個p型雜質(zhì)區(qū)之間以相鄰于所述n型雜質(zhì) 區(qū)及所述多個p型雜質(zhì)區(qū)的方式形成高電阻區(qū)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電膜及 所述第二導(dǎo)電膜分別包括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，還包括玻璃襯底、形成 在所述玻璃襯底上的第三絕緣膜，其中所述功能電路及所述保護(hù)電路 形成在所述第三絕緣膜上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體膜為非 單晶半導(dǎo)體膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包括 其溝道形成區(qū)使用非單晶半導(dǎo)體膜形成的晶體管，并且所述保護(hù)電路 所包括的所述半導(dǎo)體膜為非單晶半導(dǎo)體膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包括 光電二極管、用來放大所述光電二極管的輸出電流的放大電路。
17. —種半導(dǎo)體裝置，包括 第一端子；第二端子；電連接到所述第一端子及所述第二端子的功能電路；以及用來保護(hù)所述功能電路免受過電壓的插入在所述第一端子和所 述第二端子之間的保護(hù)電路，其中，所述保護(hù)電路包括形成在絕緣表面上并具有形成有多個n型雜質(zhì)區(qū)及圍繞所述多 個n型雜質(zhì)區(qū)的p型雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體膜的二極管； 形成在所述半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜；形成在所述第一絕緣膜上并具有多個與所述p型雜質(zhì)區(qū)的電連接部的第一導(dǎo)電膜；形成在所述第一絕緣膜上并具有多個與所述多個n型雜質(zhì)區(qū)的電連接部的多個第二導(dǎo)電膜；形成在所述第一導(dǎo)電膜及所述多個第二導(dǎo)電膜上的第二絕緣膜；形成在所述第二絕緣膜上的第三導(dǎo)電膜，該第三導(dǎo)電膜電連接到 所述第 一端子，并具有用來連接到所述第 一導(dǎo)電膜的多個電連接部；形成在所述第二絕緣膜上的第四導(dǎo)電膜，該第四導(dǎo)電膜電連接到 所述第二端子，并具有用來連接到所述第二導(dǎo)電膜的多個電連接部；以使所述p型雜質(zhì)區(qū)和所述第一導(dǎo)電膜的多個電連接部分布于 整個所述p型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中的多個第一開 o ;用來形成所述多個n型雜質(zhì)區(qū)和所述第二導(dǎo)電膜的所述多個電 連接部的多個第二開口，該多個第二開口以使該多個電連接部分布于 整個所述ii型雜質(zhì)區(qū)上的方式形成在所述第一絕緣膜中；用來形成所述第一導(dǎo)電膜和所述第三導(dǎo)電膜的所述多個電連接 部的多個第三開口 ，該多個第三開口以使該多個電連接部形成在所述 半導(dǎo)體膜上并部分地形成在所述第一導(dǎo)電膜上的方式形成在所述第 二絕緣膜中；以及用來形成所述第二導(dǎo)電膜和所述第四導(dǎo)電膜的所述多個電連接 部的多個第四開口 ，該多個第四開口以使該多個電連接部形成在所述 半導(dǎo)體膜上的方式形成在所述第二絕緣膜中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜 中，以圍繞所述多個n型雜質(zhì)區(qū)且相鄰于所迷多個n型雜質(zhì)區(qū)及所述 p型雜質(zhì)區(qū)的方式形成多個高電阻區(qū)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述笫一導(dǎo)電膜 包括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所迷的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜 中，在所述多個n型雜質(zhì)區(qū)及所述p型雜質(zhì)區(qū)之間以相鄰于所述多個 n型雜質(zhì)區(qū)及所述p型雜質(zhì)區(qū)的方式形成高電阻區(qū)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所迷的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電膜 及所述第二導(dǎo)電膜分別包括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，還包括玻璃襯底、形成在所述玻璃襯底上的第三絕緣膜，其中所述功能電路及所述保護(hù)電 路形成在所述第三絕緣膜上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體膜為 非單晶半導(dǎo)體膜。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包 括其溝道形成區(qū)使用非單晶半導(dǎo)體膜形成的晶體管，并且所述保護(hù)電 路所包括的所述半導(dǎo)體膜為非單晶半導(dǎo)體膜。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包 括光電二極管、用來放大所述光電二極管的輸出電流的放大電路。
26. —種半導(dǎo)體裝置，包括 第一端子；;電連接到所述第一端子及所述第二端子的功能電路；以及 保護(hù)電路，該保護(hù)電路包括形成在襯底上的二極管，所述二極管包括具有n型雜質(zhì)區(qū) 和p型雜質(zhì)區(qū)的半導(dǎo)體膜；形成在所述半導(dǎo)體膜上的第一絕緣膜，所述第一絕緣膜包括具有多個第一開口的第一電連接部和具有多個第二開口的第 二電連接部；形成在所述第一絕緣膜上的第一導(dǎo)電膜，所述第一導(dǎo)電膜 通過所述多個第一開口電連接到所述n型雜質(zhì)區(qū)；形成在所迷第一絕緣膜上的笫二導(dǎo)電膜，所述第二導(dǎo)電膜 通過所述多個第二開口電連接到所述P型雜質(zhì)區(qū)；形成在所述第一導(dǎo)電膜及所述第二導(dǎo)電膜上的第二絕緣 膜，所述第二絕緣膜包括具有多個第三開口的多個第三電連接部和具有多個第四開口的多個第四電連接部；形成在所述第二絕緣膜上的第三導(dǎo)電膜，所述第三導(dǎo)電膜通過所述多個第三開口電連接到所述第一導(dǎo)電膜；以及形成在所述第二絕緣膜上的第四導(dǎo)電膜，所述第四導(dǎo)電膜通過所述多個第四開口電連接到所述第二導(dǎo)電膜，其中，所述第三導(dǎo)電膜電連接到所述第一端子且所述第四導(dǎo)電膜 電連接到所述第二端子，并且，所述多個第三電連接部以比配置有多個第三開口部(所述 多個第三電連接部的每一個中)的間隔大的間隔配置，并且，所述多個第四電連接部以比配置有多個第四開口部(所述 多個第三四電連接部的每一個中)的間隔大的間隔配置，并且，所述多個第三電連接部重疊于所述第一電連接部，并且，所述多個第四電連接部重疊于所述第二電連接部。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其中在所述半導(dǎo)體膜 中，在所述n型雜質(zhì)區(qū)和所述p型雜質(zhì)區(qū)之間以相鄰于所述n型雜質(zhì) 區(qū)及所述p型雜質(zhì)區(qū)的方式形成高電阻區(qū)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電膜 及所述第二導(dǎo)電膜分別包括用于所述功能電路的布線或電極的部分。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，還包括形成在所述襯 底上的第三絕緣膜，其中所述功能電路及所述保護(hù)電路形成在所述第 三絕緣膜上。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其中所迷半導(dǎo)體膜為 非單晶半導(dǎo)體膜。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其中所迷功能電路包 括其溝道形成區(qū)使用非單晶半導(dǎo)體膜形成的晶體管，并且所述保護(hù)電 路所包括的所述半導(dǎo)體膜為非單晶半導(dǎo)體膜。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述功能電路包 括光電二極管、用來放大所述光電二極管的輸出電流的放大電路。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提高應(yīng)用由半導(dǎo)體膜構(gòu)成的二極管的保護(hù)電路的性能。在本發(fā)明中，在兩個輸出輸入端子之間插入有保護(hù)電路。保護(hù)電路包括由形成在絕緣表面上的半導(dǎo)體膜構(gòu)成的二極管。以分布于各雜質(zhì)區(qū)的整體的方式形成用來將二極管的N型雜質(zhì)區(qū)及P型雜質(zhì)區(qū)連接到保護(hù)電路的第一層導(dǎo)電膜的接觸孔。此外，以存在于半導(dǎo)體膜上并且分散的方式形成用來將保護(hù)電路的第一層導(dǎo)電膜和第二層導(dǎo)電膜連接的接觸孔。通過如此形成接觸孔，可以降低二極管和端子之間的布線電阻，并且可以將二極管的半導(dǎo)體膜的整體有效地用作整流元件。
文檔編號H01L27/12GK101626024SQ20091014004
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者早川昌彥, 福岡修, 肉戶英明 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所