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公開番号2024044492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022150044
出願日2022-09-21
発明の名称半導体装置
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H10B 12/00 20230101AFI20240326BHJP()
要約【課題】縦型トランジスタの特性を向上させることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、酸化物半導体で形成された半導体層10と、下部分と、上部分と、下部分と上部分との間に位置する中間部分とを含み、半導体層の側面を囲むゲート絶縁層20と、ゲート絶縁層の中間部分を囲むゲート電極30と、半導体層の下面に接続された第1の酸化物導電体部分41を含む下部電極40と、半導体層の上面に接続された上部電極50とを備え、ゲート電極は、所定の金属元素を含有する金属部分30bと、金属部分とゲート絶縁層との間に設けられ且つ所定の金属元素及び窒素を含有する第1の窒素含有部分30aとを含み、第1の酸化物導電体部分は、少なくとも第1の酸化物導電体部分とゲート絶縁層との界面の近傍に、窒素を含有する第2の窒素含有部分41aを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体で形成された半導体層と、
下部分と、上部分と、前記下部分と前記上部分との間に位置する中間部分とを含み、前記半導体層の側面を囲むゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の前記中間部分を囲むゲート電極と、
前記半導体層の下面に接続された第１の酸化物導電体部分を含む下部電極と、
前記半導体層の上面に接続された上部電極と、
を備える半導体装置であって、
前記ゲート電極は、所定の金属元素を含有する金属部分と、前記金属部分と前記ゲート絶縁層との間に設けられ且つ前記所定の金属元素及び窒素を含有する第１の窒素含有部分とを含み、
前記第１の酸化物導電体部分は、少なくとも前記第１の酸化物導電体部分と前記ゲート絶縁層との界面の近傍に、窒素を含有する第２の窒素含有部分を含む
ことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１の酸化物導電体部分は、前記第１の酸化物導電体部分と前記半導体層との界面の近傍にも前記第２の窒素含有部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ゲート絶縁層の前記下部分を囲む下部絶縁部分をさらに備え、
前記下部絶縁部分は、前記下部絶縁部分と前記ゲート絶縁層との界面の近傍に、窒素を含有する第３の窒素含有部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層の前記上部分を囲む上部絶縁部分をさらに備え、
前記上部絶縁部分は、前記上部絶縁部分と前記ゲート絶縁層との界面の近傍に、窒素を含有する第４の窒素含有部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ゲート電極の前記第１の窒素含有部分の仕事関数は、前記半導体層の仕事関数よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ゲート電極の前記第１の窒素含有部分の仕事関数は、前記ゲート電極の前記金属部分の仕事関数よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記所定の金属元素は、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びチタン（Ｔｉ）から選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体層は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、カドミウム（Ｃｄ）及び錫（Ｓｎ）から選択された少なくとも１つの金属元素と酸素（Ｏ）とを含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の酸化物導電体部分は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）及び錫（Ｓｎ）から選択された少なくとも１つの金属元素と酸素（Ｏ）とを含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁層は、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を含有する
ことを特徴とする請求項１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 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に酸化物半導体を用いた縦型トランジスタが集積化された半導体装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１０７１４４００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
縦型トランジスタの特性を向上させることが可能な半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、酸化物半導体で形成された半導体層と、下部分と、上部分と、前記下部分と前記上部分との間に位置する中間部分とを含み、前記半導体層の側面を囲むゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層の前記中間部分を囲むゲート電極と、前記半導体層の下面に接続された第１の酸化物導電体部分を含む下部電極と、前記半導体層の上面に接続された上部電極と、を備える半導体装置であって、前記ゲート電極は、所定の金属元素を含有する金属部分と、前記金属部分と前記ゲート絶縁層との間に設けられ且つ前記所定の金属元素及び窒素を含有する第１の窒素含有部分とを含み、前記第１の酸化物導電体部分は、少なくとも前記第１の酸化物導電体部分と前記ゲート絶縁層との界面の近傍に、窒素を含有する第２の窒素含有部分を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態に係る半導体装置の構成を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の構成を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の構成を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の第１の変形例を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の第１の変形例を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の第２の変形例を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る半導体装置の適用例の構成を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００８】
図１、図２及び図３は、本実施形態に係る半導体装置の構成を模式的に示した断面図である。図１はＺ方向に平行な断面であり、図２及び図３はＺ方向に垂直な断面である。図１のＡ－Ａ線に沿った断面が図２に対応し、図１のＢ－Ｂ線に沿った断面が図３に対応する。
【０００９】
なお、図に示したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに交差する方向である。より具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに直交している。
【００１０】
図１、図２及び図３に示した構造は、半導体基板（図示せず）を含む下部構造（図示せず）上に形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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