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公開番号2025015620
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024198317,2023067168
出願日2024-11-13,2015-10-27
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H10D 30/67 20250101AFI20250123BHJP()
要約【課題】酸化物半導体膜を有する半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に
、信頼性を向上させる。
【解決手段】酸化物半導体膜を有する半導体装置であって、半導体装置は、ゲート電極と
、ゲート電極上の第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜
に電気的に接続されるソース電極と、酸化物半導体膜に電気的に接続されるドレイン電極
と、酸化物半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極上の第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜
上の第1の金属酸化膜と、第1の金属酸化膜上の第2の金属酸化膜と、を有し、第1の金
属酸化膜は、酸化物半導体膜と同一の金属元素を少なくとも一つ有し、第2の金属酸化膜
は、第1の金属酸化膜と、混合する領域を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体膜を有する半導体装置であって、
前記半導体装置は、
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上の前記酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に電気的に接続されるソース電極と、
前記酸化物半導体膜に電気的に接続されるドレイン電極と、
前記酸化物半導体膜、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上の第１の金属酸化膜と、
前記第１の金属酸化膜上の第２の金属酸化膜と、を有し、
前記第１の金属酸化膜は、
前記酸化物半導体膜と同一の金属元素を少なくとも一つ有し、
前記第２の金属酸化膜は、
前記第１の金属酸化膜と、混合する領域を有する、
ことを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置及び該半導体装置を有する表示
装置に関する。
続きを表示（約 2,200 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発明
の一態様の技術分野は、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。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装
置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、
半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
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（電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ともいう）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）や画像表示装置（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薄膜としてシリコ
ンを代表とする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（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、酸化物半導体層上に酸化物絶縁層を形成し、酸化物絶縁層を通過して酸素を導入
（添加）し、加熱処理を行い、該酸素導入及び該加熱処理によって、水素、水分、水酸基
または水素化物などの不純物を酸化物半導体層より排除し、酸化物半導体層を高純度化す
る半導体装置の作製方法が開示されている（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－１６５５２９号公報
特開２０１１－１９９２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物半導体膜をチャネル領域に有するトランジスタを作製する場合、チャネル領域の
酸化物半導体膜中に混入する水素または水分などの不純物は、トランジスタ特性に影響を
与えるため問題となる。また、チャネル領域の酸化物半導体膜中に形成される酸素欠損は
、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、チャネル領域の酸化物半導
体膜中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給源となる。
チャネル領域の酸化物半導体膜中にキャリア供給源が生成されると、酸化物半導体膜を有
するトランジスタの電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。また、
トランジスタごとに電気特性がばらつくという問題がある。したがって、酸化物半導体膜
のチャネル領域においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。また、酸化物半導体膜のチ
ャネル領域においては、酸素欠損とともに、水素または水分などの不純物が少ないほど好
ましい。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、酸化物半導体を有するトランジスタを用いた半導
体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることを課題の１
つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低減された半導体装置を提供すること
を課題の１つとする。または、本発明の一態様は、新規な半導体装置を提供することを課
題の１つとする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の１
つとする。
【０００９】
なお、上記の課題の記載は、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、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細
書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽
出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置であって、半導体装置は、ゲー
ト電極と、ゲート電極上の第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上の酸化物半導体膜と、酸化物
半導体膜に電気的に接続されるソース電極と、酸化物半導体膜に電気的に接続されるドレ
イン電極と、酸化物半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極上の第２の絶縁膜と、第２
の絶縁膜上の第１の金属酸化膜と、第１の金属酸化膜上の第２の金属酸化膜と、を有し、
第１の金属酸化膜は、酸化物半導体膜と同一の金属元素を少なくとも一つ有し、第２の金
属酸化膜は、第１の金属酸化膜と、混合する領域を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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