特許ウォッチ

公開番号2024150479
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2024106783,2021503228
出願日2024-07-02,2020-02-17
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01L 29/786 20060101AFI20241016BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気特性の良好な半導体装置を提供する。電気特性の安定した半導体装置を提供する。信頼性の高い表示装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1の導電層と、第1の絶縁層と、半導体層と、一対の第2の導電層と、を有する。第1の絶縁層は、第1の導電層の上面と接し、半導体層は、第1の絶縁層の上面と接し、一対の第2の導電層は、半導体層の上面と接し、一対の第2の導電層は、第1の導電層と重畳する領域で離間する。半導体層は、インジウムと、酸素と、を有し、インジウム、元素M及び亜鉛の原子数比を示す三角図において、第1の座標(1:0:0)と、第2の座標(2:1:0)と、第3の座標(14:7:1)と、第4の座標(7:2:2)と、第5の座標(14:4:21)と、第6の座標(2:0:3)と、第1の座標と、をこの順に直線で結ぶ範囲内の組成を有する。また、元素Mは、ガリウム、アルミニウム、イットリウムまたはスズのいずれか一以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の導電層と、第１の絶縁層と、半導体層と、一対の第２の導電層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の導電層の上面と接し、
前記半導体層は、前記第１の絶縁層の上面と接し、
一対の前記第２の導電層は、前記半導体層の上面と接し、
一対の前記第２の導電層は、前記第１の導電層と重畳する領域で離間し、
前記半導体層は、インジウムと、酸素と、を有し、
前記半導体層は、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数比を示す三角図において、第１の座標（１：０：０）と、第２の座標（２：１：０）と、第３の座標（１４：７：１）と、第４の座標（７：２：２）と、第５の座標（１４：４：２１）と、第６の座標（２：０：３）と、前記第１の座標と、をこの順に直線で結ぶ範囲内の組成を有し、
前記元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、イットリウムまたはスズのいずれか一以上である半導体装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
第１の導電層と、第１の絶縁層と、半導体層と、一対の第２の導電層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の導電層の上面と接し、
前記半導体層は、前記第１の絶縁層の上面と接し、
一対の前記第２の導電層は、前記半導体層の上面と接し、
一対の前記第２の導電層は、前記第１の導電層と重畳する領域で離間し、
前記半導体層は、インジウムと、酸素と、を有し、
前記半導体層は、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数比を示す三角図において、第１の座標（１：０：０）と、第２の座標（２：１：０）と、第３の座標（１４：７：１）と、第４の座標（７：２：２）と、第５の座標（１４：４：２１）と、第６の座標（２：０：３）と、前記第１の座標と、をこの順に直線で結ぶ範囲内の組成を有し、
前記元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、イットリウムまたはスズのいずれか一以上であり、
前記第２の導電層は、第１の導電膜と、前記第１の導電膜上の第２の導電膜と、前記第２の導電膜上の第３の導電膜との積層構造を有し、
前記第２の導電膜は、銅、銀、金、またはアルミニウムを含み、
前記第１の導電膜及び前記第３の導電膜は、それぞれ前記第２の導電膜とは異なる元素を含み、
前記第１の導電膜及び前記第３の導電膜は、それぞれ独立に、チタン、タングステン、モリブデン、クロム、タンタル、亜鉛、インジウム、白金、及びルテニウムのうちのいずれかを含み、
前記第２の絶縁層は、前記半導体層の上面、前記第１の導電膜の上面、前記第１の導電膜の側面、前記第２の導電膜の側面、前記第３の導電膜の側面、前記第３の導電膜の上面と接する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置、及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野として、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタに適用可能な半導体材料として、金属酸化物を用いた酸化物半導体が注目されている。例えば、特許文献１では、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化物半導体層の中で、チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥという場合がある）を高めた半導体装置が開示されている。
【０００４】
非特許文献１及び非特許文献２では、ＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）の酸化物半導体材料が開示されている。
【０００５】
半導体層に用いることのできる金属酸化物は、スパッタリング法などを用いて形成できるため、大型の表示装置を構成するトランジスタの半導体層に用いることができる。また、多結晶シリコンや非晶質シリコンを用いたトランジスタの生産設備の一部を改良して利用することが可能なため、設備投資を抑えられる。また、金属酸化物を用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いた場合に比べて高い電界効果移動度を有するため、駆動回路を設けた高性能の表示装置を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－７３９９号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ，ａｎｄＴ．Ｍｏｈｒｉ、「ＴｈｅＰｈａｓｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＩｎ２Ｏ３－Ｇａ２ＺｎＯ４－ＺｎＯＳｙｓｔｅｍａｔ１３５０℃」、Ｊ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ．、１９９１、Ｖｏｌ．９３，ｐ．２９８－３１５
Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ，Ｍ．Ｉｓｏｂｅ，ａｎｄＭ．Ｎａｋａｍｕｒａ、「ＳｙｎｔｈｅｓｅｓａｎｄＳｉｎｇｌｅ－ＣｒｙｓｔａｌＤａｔａｏｆＨｏｍｏｌｏｇｏｕｓＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝３，４，ａｎｄ５），ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）３，ａｎｄＧａ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝７，８，９，ａｎｄ１６）ｉｎｔｈｅＩｎ２Ｏ３－ＺｎＧａ２Ｏ４－ＺｎＯＳｙｓｔｅｍ」、Ｊ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ．、１９９５、Ｖｏｌ．１１６，ｐ．１７０－１７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、電気特性の良好な半導体装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、信頼性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、電気特性の安定した半導体装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。
【０００９】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、第１の導電層と、第１の絶縁層と、半導体層と、一対の第２の導電層と、を有する半導体装置である。第１の絶縁層は、第１の導電層の上面と接し、半導体層は、第１の絶縁層の上面と接し、一対の第２の導電層は、半導体層の上面と接し、一対の第２の導電層は、第１の導電層と重畳する領域で離間する。半導体層は、インジウムと、酸素と、を有し、インジウム、元素Ｍ及び亜鉛の原子数比を示す三角図において、第１の座標（１：０：０）と、第２の座標（２：１：０）と、第３の座標（１４：７：１）と、第４の座標（７：２：２）と、第５の座標（１４：４：２１）と、第６の座標（２：０：３）と、第１の座標と、をこの順に直線で結ぶ範囲内の組成を有する。また、元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、イットリウムまたはスズのいずれか一以上である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許