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公開番号2025024087
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-19
出願番号2024198207,2023109110
出願日2024-11-13,2010-10-12
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 20250101AFI20250212BHJP()
要約【課題】誤作動を防止するか又は消費電力を低減する論理回路及び該論理回路を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】論理回路は、チャネル形成領域が酸化物半導体によって構成された薄膜トランジスタ14と、該薄膜トランジスタがオフすることによって、一方の端子の電位が浮遊状態となる容量素子15と、を有する。当該酸化物半導体は、水素濃度が5×10¹⁹(atoms/cm³)以下であり、電界が発生していない状態においては、実質的に絶縁体として機能する。そのため、該薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。これにより、容量素子に蓄積された電荷の該薄膜トランジスタを介したリークを抑制し、論理回路の誤動作を防止することができる。また、該薄膜トランジスタのオフ電流を低減することにより、論理回路内に流れる無駄な電流を低減し、論理回路の消費電力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】
オフすることによって、第１端子及び第２端子の一方が電気的に接続されたノードの電位が浮遊状態となる薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、水素濃度が５×１０
１９
（ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
）以下の酸化物半導体によって構成されることを特徴とする論理回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は、酸化物半導体を用いた電界効果型トランジスタを有する論理回路に
関する。また、該論理回路を有する半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【０００２】
なお、本明細書において、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
置全般を指し、電気光学装置、半導体回路及び電気機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
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薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは液晶テレビに代表されるような表
示装置に用いられている。薄膜トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半
導体材料が公知であるが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００４】
酸化物半導体の材料としては、酸化亜鉛又は酸化亜鉛を成分とするものが知られている
。そして、電子キャリア密度が１０
１８
／ｃｍ
３
未満である非晶質酸化物（酸化物半導体
）からなるもので形成された薄膜トランジスタが開示されている（特許文献１乃至３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－１６５５２７号公報
特開２００６－１６５５２８号公報
特開２００６－１６５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、酸化物半導体は薄膜形成工程において化学量論的組成からのずれが生じ
てしまう。例えば、酸素の過不足によって酸化物半導体の電気伝導度が変化してしまう。
また、酸化物半導体の薄膜形成中に混入する水素が酸素（Ｏ）－水素（Ｈ）結合を形成し
て電子供与体となり、電気伝導度を変化させる要因となる。さらにＯ－Ｈは極性分子なの
で、酸化物半導体によって作製される薄膜トランジスタのような能動デバイスに対して特
性の変動要因となる。
【０００７】
電子キャリア密度が１０
１８
／ｃｍ
３
未満としても、酸化物半導体においては実質的に
はｎ型であり、前記特許文献に開示される薄膜トランジスタのオン・オフ比は１０
３
しか
得られていない。このような薄膜トランジスタのオン・オフ比が低い理由はオフ電流が高
いことによるものである。
【０００８】
オン・オフ比はスイッチとしての特性を表す指標であり、オン・オフ比が低い薄膜トラ
ンジスタによって構成される回路は、回路動作が不安定になる。また、オフ電流が高いこ
とにより、無駄に電流が流れ消費電力が増加するという問題がある。
【０００９】
上述した課題に鑑み、本発明の一形態は、酸化物半導体を用いて形成された薄膜トラン
ジスタによって構成される論理回路の誤動作を低減することを課題の一とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いて形成された薄膜トランジスタによって
構成される論理回路の消費電力を低減することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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