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公開番号2024177317
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2024173023,2023096760
出願日2024-10-02,2012-03-06
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H10B 12/00 20230101AFI20241212BHJP()
要約【課題】微細化による電気特性の変動が生じにくい半導体装置を提供する。
【解決手段】第1の領域と、第1の領域を介して対向する一対の第2の領域と、を含む酸
化物半導体膜と、酸化物半導体膜上に設けられるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設け
られて、かつ第1の領域に重畳する第1の電極と、を有し、第1の領域は、c軸配向した
結晶部を有する非単結晶の酸化物半導体領域であり、一対の第2の領域は、ドーパントを
含んで、かつ複数の結晶部を有する酸化物半導体領域であることを特徴とする半導体装置
である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタは、第１のシリコン半導体を有し、
前記第１のシリコン半導体は、第１のチャネル形成領域を有し、
前記第２のトランジスタは、第２のシリコン半導体を有し、
前記第２のシリコン半導体は、第２のチャネル形成領域を有し、
前記第３のトランジスタは、酸化物半導体と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、ソース電極またはドレイン電極と、を有し、
前記酸化物半導体は、第３のチャネル形成領域と、ソース領域と、ドレイン領域とを有し、
第１の絶縁膜が設けられ、
前記第１の絶縁膜上に前記酸化物半導体が設けられ、
前記酸化物半導体上にゲート絶縁膜が設けられ、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極が設けられ、
前記ゲート電極上に層間絶縁膜が設けられ、
前記層間絶縁膜に前記ソース電極および前記ドレイン電極が設けられ、
前記ソース領域および前記ドレイン領域は、ボロンを有し、
前記第３のトランジスタの前記ソース電極または前記ドレイン電極の一方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタがオン状態のとき、前記第２のトランジスタはオフ状態となる機能を有し、
前記第３のトランジスタがオフ状態のとき、前記第２のトランジスタはオン状態となる機能を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
開示する本発明は、酸化物半導体を用いた半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【０００２】
なお、本明細書中において半導体装置とは、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。本明細書中のトランジスタは半導体装置であり、該トランジスタを含む電気
光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置に含まれる。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの多くに用いられ
ているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン、単結晶シリコ
ンまたは多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリコ
ン半導体を用いたトランジスタは、集積回路（ＩＣ）などにも利用されている。
【０００４】
上記シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用いる技
術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を「酸化物半
導体」とよぶことにする。
【０００５】
例えば、酸化物半導体として、Ｚｎ－Ｏ系の金属酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の金属
酸化物を用いてトランジスタを作製し、該トランジスタを表示装置の画素のスイッチング
素子などに用いる技術が開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタにおいて、ソース領域およびドレイン領域と、
ソース電極およびドレイン電極との間に、緩衝層として窒素を含む導電性の高い酸化物半
導体を設けることで、酸化物半導体と、ソース電極およびドレイン電極とのコンタクト抵
抗を低減する技術が開示されている（特許文献３参照）。
【０００７】
また、酸化物半導体を含むトップゲート構造のトランジスタにおいて、チャネル形成領域
、ソース領域およびドレイン領域をセルフアラインに形成する技術が開示されている（非
特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
特開２０１０－１３５７７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
ＪａｅＣｈｕｌＰａｒｋｅｔａｌ．，”Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｍｏｒｐｈｏｕｓｏｘｉｄｅｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓｗｉｔｈｓｅｌｆ－ａｌｉｇｎｅｄｔｏｐ－ｇａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ” ＩＥＤＭ２００９，ｐｐ１９１－１９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
トランジスタを用いた集積回路の集積度を高くするためには、トランジスタの微細化が必
要である。
（【００１１】以降は省略されています）

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