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公開番号2025031729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024210150,2022196939
出願日2024-12-03,2018-12-19
発明の名称半導体装置の作製方法
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 20250101AFI20250228BHJP()
要約【課題】電気特性の良好な半導体装置を提供する。電気特性の安定した半導体装置を提供
する。信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体層と、第1の絶縁層と、第1の導電層と、を有する。
半導体層は島状の上面形状を有する。第1の絶縁層は、半導体層の上面及び側面に接して
設けられる。第1の導電層は、第1の絶縁層上に位置し、且つ、半導体層と重なる部分を
有する。また、半導体層は、金属酸化物を含み、第1の絶縁層は、酸化物を含む。半導体
層は、第1の導電層と重なる第1の領域と、第1の導電層と重ならない第2の領域と、を
有する。第1の絶縁層は、第1の導電層と重なる第3の領域と、第1の導電層と重ならな
い第4の領域と、を有する。また、第2の領域、及び第4の領域は、リンまたはホウ素を
含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体層を有する半導体装置の作製方法であって、
前記酸化物半導体層の側面と接する領域と、前記酸化物半導体層の上面と接する領域と、を有する酸化物膜を形成する工程と、
前記酸化物膜の上方に位置し、且つ前記酸化物半導体層との重なりを有する第１の導電層を形成する工程と、
前記酸化物膜及び前記第１の導電層を介して、前記酸化物半導体層に不純物元素を添加する工程と、
前記第１の導電層の上方に位置する領域と、前記酸化物膜と接する領域と、を有し、且つ酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、又はハフニウムアルミネートを含む絶縁層を形成する工程と、
前記酸化物膜と前記酸化物半導体層とが接した状態で加熱処理を行い、前記酸化物膜から酸素を前記酸化物半導体層に放出させる工程と、を有し、
前記添加する前記不純物元素は、リン、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、またはシリコンであり、
前記添加を、前記酸化物半導体層中における前記不純物元素の濃度分布が前記酸化物膜に近いほど高くなる領域を有するように行う、半導体装置の作製方法。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記加熱処理を、２００℃以上４００℃以下の温度範囲で行う、半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記絶縁層の形成を、１５０℃以上４００℃以下の温度範囲で行う、半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記添加を、前記酸化物膜中における前記不純物元素の濃度分布が前記酸化物半導体層に近いほど高くなる領域を有するように行う、半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記添加を、前記酸化物半導体層と前記酸化物膜との界面、前記酸化物半導体層中の前記酸化物膜に近い部分又は前記酸化物膜中の前記酸化物半導体層に近い部分で、前記不純物元素の濃度が最も高くなるように行う、半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記添加を、プラズマイオンドーピング法またはイオン注入法によって行う、半導体装置の作製方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置に関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。本発
明の一態様は、半導体装置、または表示装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,800 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、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方
法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、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。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタに適用可能な半導体材料として、金属酸化物を用いた酸化物半導体が注目
されている。例えば、特許文献１では、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化
物半導体層の中で、チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且
つインジウムの割合をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度（単に移
動度、またはμＦＥという場合がある）を高めた半導体装置が開示されている。
【０００４】
半導体層に用いることのできる金属酸化物は、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
、多結晶シリコンや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
用することが可能なため、設備投資を抑えられる。また、金属酸化物を用いたトランジス
タは、非晶質シリコンを用いた場合に比べて高い電界効果移動度を有するため、駆動回路
を設けた高性能の表示装置を実現できる。
【０００５】
また、特許文献２には、ソース領域およびドレイン領域に、アルミニウム、ホウ素、ガ
リウム、インジウム、チタン、シリコン、ゲルマニウム、スズ、および鉛からなる群のう
ちの少なくとも一種をドーパントとして含む低抵抗領域を有する酸化物半導体膜が適用さ
れた薄膜トランジスタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－７３９９号公報
特開２０１１－２２８６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、電気特性の良好な半導体装置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半導体装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性
の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。
【０００８】
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抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は半導体層と、第１の絶縁層と、第１の導電層と、を有する半導体装置
である。半導体層は、島状の上面形状を有する。第１の絶縁層は、半導体層の上面及び側
面に接して設けられる。第１の導電層は、第１の絶縁層上に位置し、且つ、半導体層と重
なる部分を有する。また、半導体層は、金属酸化物を含み、第１の絶縁層は、酸化物を含
む。半導体層は、第１の導電層と重なる第１の領域と、第１の導電層と重ならない第２の
領域と、を有する。第１の絶縁層は、第１の導電層と重なる第３の領域と、第１の導電層
と重ならない第４の領域と、を有する。また、第２の領域、及び第４の領域は、第１の元
素を含む。また、第１の元素は、リン、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、またはシ
リコンであることが好ましい。また、上記第１の元素は、酸素と結合した状態で存在する
ことが好ましい。
【００１０】
また、上記において、第２の領域、または第４の領域は、Ｘ線光電子分光法分析におい
て、第１の元素の酸化状態に起因するピークが観測されることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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