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公開番号2024053150
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159215
出願日2022-10-03
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H10N 99/00 20230101AFI20240408BHJP()
要約【課題】不純物又は欠陥の影響を抑制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、第1層と、第2層と、を含む。第1層は、第1半導体部と、第1絶縁体部と、を含む。第1半導体部は、第1導電形の第1材料を含む。第1絶縁体部は、第1半導体部の一部と第1半導体部の別の一部との間に配置される。第1絶縁体部は、トポロジカル絶縁体を含む。第2層は、第2半導体部を含む。第1導電形がn形の場合、トポロジカル絶縁体および第1材料の一方の伝導帯の少なくとも一部のエネルギーは、トポロジカル絶縁体および第1材料の他方の伝導帯のエネルギーよりも低い。第1導電形がp形の場合、トポロジカル絶縁体および第1材料の一方の価電子帯の少なくとも一部のエネルギーは、トポロジカル絶縁体および第1材料の他方の価電子帯のエネルギーよりも高い。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電形の第１材料を含む第１半導体部と、
前記第１半導体部の一部と前記第１半導体部の別の一部との間に配置され、トポロジカル絶縁体を含む第１絶縁体部と、
を含む第１層と、
第２導電形の第２材料を含む第２半導体部を含む第２層と、
を含む積層体を備え、
前記第１導電形がｎ形の場合、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の一方の伝導帯の少なくとも一部のエネルギーは、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の他方の伝導帯のエネルギーよりも低く、
前記第１導電形がｐ形の場合、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の一方の価電子帯の少なくとも一部のエネルギーは、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の他方の価電子帯のエネルギーよりも高い、半導体装置。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記第１層と前記第２層との間に設けられた絶縁膜をさらに備えた、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１絶縁体部は、前記第１層内に配置された複数の粒子である、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の粒子間の最短距離は、１ナノメートル以上２０ナノメートル以下である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１半導体部は、複数の半導体膜を含み、
前記第１絶縁体部は、複数の絶縁体膜を含み、
前記複数の絶縁体膜は、前記複数の半導体膜と交互に積層された、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記トポロジカル絶縁体は、Ｂｉ
２
Ｓｅ
３
、Ｂｉ
２
Ｔｅ
３
及びＳｂ
２
Ｔｅ
３
の少なくともいずれかを含む、請求項１または２に記載の半導体装置。

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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、構成材料に半導体材料を用いた固体電池（以降、半導体固体電池という）など、電荷を蓄積する半導体装置が開発されている。半導体装置を構成する材料、またはそれらの材料間（界面）に不純物又は欠陥が存在すると、蓄電容量が低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－９７１５１号公報
特許第６９７７９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、不純物又は欠陥の影響を抑制可能な半導体装置を提供することである。
【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、第１層と、第２層と、を含む積層体を含む。前記第１層は、第１半導体部と、第１絶縁体部と、を含む。前記第１半導体部は、第１導電形の第１材料を含む。前記第１絶縁体部は、前記第１半導体部の一部と前記第１半導体部の別の一部との間に配置される。前記第１絶縁体部は、トポロジカル絶縁体を含む。前記第２層は、第２半導体部を含む。前記第２半導体部は、第２導電形の第２材料を含む。前記第１導電形がｎ形の場合、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の一方の伝導帯の少なくとも一部のエネルギーは、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の他方の伝導帯のエネルギーよりも低い。前記第１導電形がｐ形の場合、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の一方の価電子帯の少なくとも一部のエネルギーは、前記トポロジカル絶縁体および前記第１材料の他方の価電子帯のエネルギーよりも高い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、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（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、トポロジカル絶縁体のエネルギーバンド構造を説明する模式図である。
図４（ａ）～図４（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置のエネルギーバンド構造を説明する模式図である。
図５は、実施形態に係る半導体装置の動作を説明する模式図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の変形例の一部を例示する模式的断面図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の別の変形例の一部を例示する模式的断面図である。
図８（ａ）～図８（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の変形例のエネルギーバンド構造を説明する模式図である。
【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、各部分の厚みと幅との関係、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、既に説明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。
以下で説明する各実施形態について、各半導体領域のｐ形（第２導電形の一例）とｎ形（第１導電形の一例）を反転させて各実施形態を実施してもよい。
【０００８】
図１は、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に表したように、実施形態に係る半導体装置１００は、第１層２１と、第２層２２と、絶縁膜３０と、を含む積層体を有する。半導体装置１００は、さらに、第１電極１１と第２電極１２とを有する。半導体装置１００は、例えば電荷蓄積素子である。
【０００９】
第１層２１は、第１電極１１の上に設けられている。第１電極１１は、第１層２１と接し、第１層２１と電気的に接続されている。第１電極１１の材料には、例えばＡｕ（金）、Ａｕ／Ｔｉ（Ａｕとチタンとの積層体）、または、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が用いられる。第１層２１は、後述するように、第１導電形の半導体（第１材料）を含む。なお、この例において、第１導電形は、ｎ形である。
【００１０】
絶縁膜３０は、第１層２１の上に設けられている。絶縁膜３０は、第１層２１と接している。絶縁膜３０は、例えば、酸化物、窒化物及び酸窒化物のいずれかを含む。より具体的には、絶縁膜３０には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ
２
）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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