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公開番号2024180452
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2024176875,2023071278
出願日2024-10-09,2017-04-05
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 20060101AFI20241219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】信頼性の高いトランジスタを提供する。
【解決手段】チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体層を用いたボトムゲート構造
のトランジスタにおいて、酸化物半導体層上に過剰酸素を含む絶縁層を形成した後、途中
で大気に曝すことなく、不純物が透過しにくい絶縁層を形成する。不純物が透過しにくい
絶縁層としては、酸化アルミニウム層などを用いることができる。また、ソース電極およ
びドレイン電極に、水素を吸い取る機能を有する導電層を用いることで、酸化物半導体層
中の水素を低減することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた領域を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた領域を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられた領域を有する半導体層と、
前記半導体層上に設けられた領域を有する第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上に設けられた領域を有する第２の電極と、
前記第２の電極上に設けられた領域を有する第４の絶縁層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第４の絶縁層と接する領域を有し、
前記第３の絶縁層は、前記半導体層の端部を覆う領域と、前記第２の絶縁層に接する領域とを有し、
前記第１の電極と前記第２の電極とに同電位を供給する機能を有する、半導体装置。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
第１の電極と、
前記第１の電極上に設けられた領域を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられた領域を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられた領域を有する酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上に設けられた領域を有する第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上に設けられた領域を有する第２の電極と、
前記第２の電極上に設けられた領域を有する第４の絶縁層と、を有し、
前記第１の絶縁層は、前記第４の絶縁層と接する領域を有し、
前記第３の絶縁層は、前記酸化物半導体層の端部を覆う領域と、前記第２の絶縁層に接する領域とを有し、
前記第１の電極と前記第２の電極とに同電位を供給する機能を有する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層及び前記第３の絶縁層が除去された領域において、前記第４の絶縁層と接する領域を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、
マニュファクチャ、または組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。また、本
発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、プ
ロセッサ、それらの駆動方法またはそれらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は
、酸化物半導体を含む半導体装置、表示装置、または発光装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、半導体回路および電子機器
は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタの半導体層に用いる材料の一つとしてシリコンが知られている。シリコンは
、用途によって非晶質シリコンと多結晶シリコンとが使い分けられている。例えば、大型
の表示装置を構成するトランジスタの半導体層にシリコンを用いる場合、大面積基板への
形成技術が確立されている非晶質シリコンを用いると好適である。また、駆動回路を一体
形成した高機能の表示装置を構成するトランジスタの半導体層にシリコンを用いる場合、
高い電界効果移動度を有するトランジスタを作製可能な多結晶シリコンを用いると好適で
ある。
【０００４】
一方で、近年は、トランジスタの半導体層に用いる材料として、酸化物半導体が注目され
ている。例えば、インジウム、ガリウムおよび亜鉛を有する非晶質酸化物半導体を用いた
トランジスタが知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
酸化物半導体は、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、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であるため、設備投資を抑えら
れる。また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を有するため、
駆動回路を一体形成した高機能の表示装置を実現できる。
【０００６】
加えて、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通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、酸化物半導体を用いたトランジスタのリ
ーク電流が低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（特許文
献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００６－１６５５２８号公報
特開２０１２－２５７１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気特性の良好なトランジスタを提供することを課題の一とする。または、電気特性の安
定したトランジスタを提供することを課題の一とする。または、消費電力の少ないトラン
ジスタを提供することを課題の一とする。または、信頼性の良好なトランジスタを提供す
ることを課題の一とする。または、新規なトランジスタを提供することを課題の一とする
。または、これらのトランジスタの少なくとも一つを有する半導体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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を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】
チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体層を用いたボトムゲート構造のトランジス
タにおいて、酸化物半導体層上に過剰酸素を含む絶縁層を形成した後、途中で大気に曝す
ことなく、不純物が透過しにくい絶縁層を形成する。不純物が透過しにくい絶縁層として
は、酸化アルミニウム層などを用いることができる。また、ソース電極およびドレイン電
極に、水素を吸い取る機能を有する導電層を用いることで、酸化物半導体層中の水素濃度
を低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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