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公開番号2024163896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2024077535
出願日2024-05-10
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 20060101AFI20241115BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】寄生容量が小さいトランジスタを提供する。オン電流が大きいトランジスタを提供する。
【解決手段】酸化物半導体層、第1乃至第3の導電層、及び、第1乃至第3の絶縁層を有し、第1の導電層は第1の凹部を有し、第1の導電層上の第1の絶縁層と、第1の絶縁層上の第2の導電層は、第1の凹部と重なる第1の開口部を有し、酸化物半導体層は、第2の導電層の上面、第1の凹部の底面及び側面、第2の導電層の側面、並びに第1の絶縁層の側面と接し、第2の絶縁層は、第1の開口部内で酸化物半導体層の内側に位置し、第3の絶縁層は、第1の絶縁層上で酸化物半導体層の上面及び側面を覆い、かつ、第1の開口部と重なる第2の開口部を有し、第3の導電層は、第1の開口部内で第2の絶縁層を介して酸化物半導体層と重なる部分と、第2の開口部内に位置する部分と、を有する、半導体装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体層、第１の導電層、第２の導電層、第３の導電層、第１の絶縁層、第２の絶縁層、及び、第３の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第１の導電層上に位置し、
前記第２の導電層は、前記第１の絶縁層上に位置し、
前記第１の導電層は、第１の凹部を有し、
前記第１の絶縁層及び前記第２の導電層は、前記第１の凹部と重なる位置に第１の開口部を有し、
前記酸化物半導体層は、前記第２の導電層の上面、並びに、前記第１の凹部の底面及び側面と接し、かつ、前記第１の開口部内で、前記第２の導電層の側面、及び前記第１の絶縁層の側面と接し、
前記第２の絶縁層は、前記第１の開口部内で前記酸化物半導体層の内側に位置し、
前記第３の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に位置し、前記第１の絶縁層上で前記酸化物半導体層の上面及び側面を覆い、かつ、前記第１の開口部と重なる位置に第２の開口部を有し、
前記第３の導電層は、前記第１の開口部内で前記第２の絶縁層を介して前記酸化物半導体層と重なる部分と、前記第２の開口部内に位置する部分と、を有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１において、
第４の絶縁層を有し、
前記第１の導電層、及び前記第２の絶縁層は、前記第４の絶縁層上に位置し、
前記第４の絶縁層の上面から前記第１の導電層の前記第１の絶縁層と接する上面までの最短距離は、前記第４の絶縁層の上面から前記第２の絶縁層の下面までの最短距離よりも長い、半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
第４の絶縁層を有し、
前記第１の導電層、及び前記第３の導電層は、前記第４の絶縁層上に位置し、
前記第４の絶縁層の上面から前記第１の導電層の前記第１の絶縁層と接する上面までの最短距離は、前記第４の絶縁層の上面から前記第３の導電層の下面までの最短距離以上である、半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の導電層は、第４の導電層と、前記第４の導電層上の第５の導電層を有し、
前記第５の導電層は、前記第４の導電層に達する第３の開口部を有し、
前記酸化物半導体層は、前記第４の導電層の上面、及び前記第５の導電層の側面と接する、半導体装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１の導電層は、第４の導電層と、前記第４の導電層上の第５の導電層を有し、
前記第５の導電層は、第２の凹部を有し、
前記第１の開口部は、前記第２の凹部と重なり、
前記酸化物半導体層は、前記第２の凹部の底面及び側面と接する、半導体装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記第２の導電層は、第６の導電層と、前記第６の導電層上の第７の導電層を有し、
断面視において、前記第６の導電層における前記第１の開口部の幅の最大値は、前記第７の導電層における前記第１の開口部の幅の最小値よりも小さく、
前記酸化物半導体層は、前記第６の導電層の上面及び側面、並びに、前記第７の導電層の上面及び側面と接する、半導体装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記第３の導電層は、前記第３の絶縁層の上面と重なる、半導体装置。
【請求項８】
請求項１において、
第８の導電層を有し、
前記第８の導電層は、前記第３の絶縁層の上面、及び、前記第３の導電層の上面と接する、半導体装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記第２の絶縁層は、前記第２の開口部内に位置する部分を有する、半導体装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記第３の絶縁層は、前記第２の絶縁層上に位置する、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】
本発明の一態様は、半導体装置、記憶装置、表示装置、及び電子機器に関する。また、本発明の一態様は、半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,600 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。本発明の一態様の技術分野としては、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（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子（トランジスタ、ダイオード、フォトダイオード等）を含む回路、同回路を有する装置等をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、パッケージにチップを収納した電子部品は半導体装置の一例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置、及び電子機器は、それ自体が半導体装置であり、かつ、それぞれが半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、半導体装置の開発が進められ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリなどが主に半導体装置に用いられている。ＣＰＵは、半導体ウェハを加工し、チップ化された半導体集積回路（少なくともトランジスタ及びメモリ）を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。
【０００５】
ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリなどの半導体回路（ＩＣチップ）は、回路基板、例えばプリント配線基板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。
【０００６】
また、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）、表示装置のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体材料としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００７】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ状態において極めてリーク電流が小さいことが知られている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用した低消費電力のＣＰＵなどが開示されている。また、例えば、特許文献２には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用して、長期にわたり記憶内容を保持することができる記憶装置などが、開示されている。
【０００８】
また、近年では電子機器の小型化、軽量化に伴い、集積回路のさらなる高密度化への要求が高まっている。また、集積回路を含む半導体装置の生産性の向上が求められている。例えば、特許文献３及び非特許文献１では、酸化物半導体膜を用いる第１のトランジスタと、酸化物半導体膜を用いる第２のトランジスタとを積層させることで、メモリセルを複数重畳して設けることにより、集積回路の高密度化を図る技術が開示されている。また、特許文献４では、酸化物半導体膜を用いるトランジスタのチャネルを縦方向に配置し、集積回路の高密度化を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１２－２５７１８７号公報
特開２０１１－１５１３８３号公報
国際公開第２０２１／０５３４７３号
特開２０１３－２１１５３７号公報
【非特許文献】
【００１０】
Ｍ．Ｏｏｔａｅｔ．ａｌ，“３Ｄ－ＳｔａｃｋｅｄＣＡＡＣ－Ｉｎ－Ｇａ－ＺｎＯｘｉｄｅＦＥＴｓｗｉｔｈＧａｔｅＬｅｎｇｔｈｏｆ７２ｎｍ”，ＩＥＤＭＴｅｃｈ．Ｄｉｇ．，２０１９，ｐｐ．５０－５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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