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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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