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公開番号2024022842
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126227
出願日2022-08-08
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 21/338 20060101AFI20240214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】安定した特性が得られる半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、第1電極、第2電極、第3電極、第1半導体領域、第2半導体領域、第1層、第2層及び第1絶縁層を含む。前記第1層は、Al及びNを含む。前記第2層は、Al、Si、O及びNを含む。前記第2層は、第1中間領域を含む。前記第1中間領域は第2位置を含む。前記第2位置は、前記第2方向における前記第1中間領域の中心である。前記第2位置における第2位置窒素濃度の、前記第2位置における第2位置酸素濃度に対する第1比は、0.1以上0.2以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と、
第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
第１電極部分を含む第３電極であって、前記第１電極部分の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第２電極の前記第１方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３部分領域から前記第１電極部分への方向は、前記第２方向に沿い、前記第４部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、前記第３部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第３部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、の間にある、前記第１半導体領域と、
Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含む第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含み、前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は、前記第２方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿う、前記第２半導体領域と、
Ａｌ及びＮを含む第１層であって、前記第１層は、第１化合物領域を含み、前記第１化合物領域は、前記第２方向において前記第３部分領域と前記第１電極部分との間に設けられ、前記第１化合物領域は酸素を含まない、または、前記第１化合物領域における酸素の濃度は、前記第１化合物領域における窒素の濃度よりも低く、前記第１化合物領域は、Ｇａを含まない、または、前記第１化合物領域における第１化合物領域Ｇａ濃度は、前記第１化合物領域における第１化合物領域Ａｌ濃度よりも低く、前記第１化合物領域Ａｌ濃度は、前記第３部分領域における第３部分Ａｌ濃度よりも高く、前記第１化合物領域の少なくとも一部は結晶であり、前記第１化合物領域は第１位置を含み、前記第１位置は、前記第２方向における前記第１化合物領域の中心である、前記第１層と、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｏ及びＮを含む第２層であって、前記第２層は、第１中間領域を含み、前記第１中間領域は、前記第２方向において前記第１化合物領域と前記第１電極部分との間に設けられ、前記第１中間領域におけるＳｉの濃度は、前記第１中間領域におけるＡｌの濃度よりも低く、前記第１中間領域における酸素の濃度は、前記第１中間領域における窒素の濃度よりも高く、前記第１中間領域は第２位置を含み、前記第２位置は、前記第２方向における前記第１中間領域の中心であり、前記第２位置における第２位置Ａｌ濃度は、前記第１位置おける第１位置Ａｌ濃度よりも低く、前記第２位置における第２位置窒素濃度の、前記第２位置における第２位置酸素濃度に対する第１比は、０．１以上０．２以下である、前記第２層と、
Ｓｉ及びＯを含む第１絶縁層であって、前記第１絶縁層は、第１絶縁領域を含み、前記第１絶縁領域は、前記第２方向において前記第１中間領域と前記第１電極部分との間に設けられた、前記第１絶縁層と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記第１比は、０．１２５以上０．１７５以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１絶縁領域におけるＳｉの濃度は、前記第１中間領域におけるＳｉの前記濃度よりも高い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１絶縁領域は、Ａｌを含まない、または、
前記第１絶縁領域におけるＡｌの濃度は、前記第１絶縁領域におけるＳｉの濃度よりも低い、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１中間領域の少なくとも一部は非結晶である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１絶縁領域の少なくとも一部は非結晶である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１化合物領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１中間領域の前記第２方向に沿う厚さは、０．５ｎｍ以上７ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１電極部分の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１層は、第２化合物領域をさらに含み、
前記第２層は、第２中間領域をさらに含み、
前記第１絶縁層は、第２絶縁領域をさらに含み、
前記第２絶縁領域は、前記第１方向において前記第１電極部分と前記第２半導体部分との間にあり、
前記第２中間領域は、前記第１方向において前記第２絶縁領域と前記第２半導体部分との間にあり、
前記第２化合物領域は、前記第１方向において前記第２中間領域と前記第２半導体部分との間にある、請求項９に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、トランジスタなどの半導体装置において、安定した特性が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－９６７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、安定した特性が得られる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１電極、第２電極、第３電極、第１半導体領域、第２半導体領域、第１層、第２層及び第１絶縁層を含む。前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う。前記第３電極は、第１電極部分を含む。前記第１電極部分の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第２電極の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第１半導体領域は、Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第１半導体領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含む。前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う。前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第２方向に沿う。前記第３部分領域から前記第１電極部分への方向は、前記第２方向に沿う。前記第４部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、前記第３部分領域の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第３部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第２半導体領域は、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含む。前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含む。前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は、前記第２方向に沿う。前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿う。前記第１層は、Ａｌ及びＮを含む。前記第１層は、第１化合物領域を含む。前記第１化合物領域は、前記第２方向において前記第３部分領域と前記第１電極部分との間に設けられる。前記第１化合物領域は酸素を含まない。または、前記第１化合物領域における酸素の濃度は、前記第１化合物領域における窒素の濃度よりも低い。前記第１化合物領域は、Ｇａを含まない。または、前記第１化合物領域における第１化合物領域Ｇａ濃度は、前記第１化合物領域における第１化合物領域Ａｌ濃度よりも低い。前記第１化合物領域Ａｌ濃度は、前記第３部分領域における第３部分Ａｌ濃度よりも高い。前記第１化合物領域の少なくとも一部は結晶である。前記第１化合物領域は第１位置を含む。前記第１位置は、前記第２方向における前記第１化合物領域の中心である。前記第２層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｏ及びＮを含む。前記第２層は、第１中間領域を含む。前記第１中間領域は、前記第２方向において前記第１化合物領域と前記第１電極部分との間に設けられる。前記第１中間領域におけるＳｉの濃度は、前記第１中間領域におけるＡｌの濃度よりも低い。前記第１中間領域における酸素の濃度は、前記第１中間領域における窒素の濃度よりも高い。前記第１中間領域は第２位置を含む。前記第２位置は、前記第２方向における前記第１中間領域の中心である。前記第２位置における第２位置Ａｌ濃度は、前記第１位置おける第１位置Ａｌ濃度よりも低い。前記第２位置における第２位置窒素濃度の、前記第２位置における第２位置酸素濃度に対する第１比は、０．１以上０．２以下である。前記第１絶縁層は、Ｓｉ及びＯを含む。前記第１絶縁層は、第１絶縁領域を含む。前記第１絶縁領域は、前記第２方向において前記第１中間領域と前記第１電極部分との間に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置を例示するグラフである。
図３は、実験結果を例示するグラフである。
図４は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図５は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図６は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図７は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図８は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図９は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図１１（ａ）～図１１（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１半導体領域１１、第２半導体領域１２、第１層３１、第２層３２及び第１絶縁層４１を含む。
【０００９】
第１電極５１から第２電極５２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１方向Ｄ１は、例えば、Ｘ軸方向である。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１０】
第３電極５３は、第１電極部分５３ａを含む。第１電極部分５３ａの第１方向Ｄ１における位置は、第１電極５１の第１方向Ｄ１における位置と、第２電極５２の第１方向Ｄ１における位置と、の間にある。例えば、第１方向Ｄ１において、第３電極５３は、第１電極５１と第２電極５２との間にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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