特許ウォッチ

公開番号2025042595
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2024151996
出願日2024-09-04
発明の名称半導体装置、及び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 20250101AFI20250319BHJP()
要約【課題】微細なサイズのトランジスタを有する半導体装置を提供する。
【解決手段】トランジスタと第1乃至第3の絶縁層を有し、トランジスタは半導体層、第1乃至第4の導電層、第4乃至第6の絶縁層を有し、第1の導電層、第1の絶縁層、第3の導電層、第5の絶縁層、第2の絶縁層、第3の絶縁層、第2の導電層はこの順で重畳し、第1の絶縁層、第3の導電層、第2の絶縁層、第3の絶縁層、第2の導電層は第1の導電層に達する開口を有し、第1の絶縁層は開口内に突出する部分を有し、第5の絶縁層は第3の導電層の上面及び側面に接し、第4の絶縁層は開口内で第1の絶縁層の上面、第5の絶縁層の側面、第2の絶縁層の側面に接し、半導体層は第1の導電層の上面、第4の絶縁層の側面、第2の導電層の上面に接し、第6の絶縁層は半導体層の上面に接し、第4の導電層は開口と重畳するように第6の絶縁層上に接し、第5の絶縁層は第3の導電層の酸化物である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トランジスタと、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第３の絶縁層と、を有し、
前記トランジスタは、半導体層と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、第４の絶縁層と、第５の絶縁層と、第６の絶縁層と、を有し、
前記第１の導電層、前記第１の絶縁層、前記第３の導電層、前記第５の絶縁層、前記第２の絶縁層、前記第３の絶縁層、及び前記第２の導電層は、この順で重畳して設けられ、
前記第１の絶縁層、前記第３の導電層、前記第２の絶縁層、前記第３の絶縁層、及び前記第２の導電層は、それぞれ、前記第１の導電層に達する開口を有し、
前記第１の絶縁層は、前記開口内において、前記第３の導電層の側面、前記第２の絶縁層の側面、前記第３の絶縁層の側面、及び前記第２の導電層の側面よりも突出する部分を有し、
前記第５の絶縁層は、前記第３の導電層の上面及び側面に接して設けられ、
前記第４の絶縁層は、前記開口内において、前記第１の絶縁層の上面、前記第５の絶縁層の側面、及び前記第２の絶縁層の側面に接して設けられ、
前記半導体層は、前記開口内における前記第１の導電層の上面、前記開口内における前記第４の絶縁層の側面、及び前記第２の導電層の上面に接して設けられ、
前記第６の絶縁層は、前記半導体層の上面に接して設けられ、
前記第４の導電層は、平面視にて、前記開口と重畳するように前記第６の絶縁層上に設けられ、
前記第３の導電層は、第１の元素を有し、
前記第５の絶縁層は、前記第１の元素の酸化物を有する、
半導体装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記半導体層は、金属酸化物を有し、
前記金属酸化物は、インジウムと、元素Ｍと、亜鉛と、の中から選ばれる二又は三を有し、
前記元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、コバルト、及びマグネシウムから選ばれた一又は複数を有し、
前記第４の絶縁層は、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンを有する、
半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記第３の導電層は、アルミニウムを有し、
前記第５の絶縁層は、酸化アルミニウムを有する、
半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記第１の絶縁層及び前記第３の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ハフニウム、又は酸化アルミニウムを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンを有する、
半導体装置。
【請求項５】
トランジスタと、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第３の絶縁層と、を有し、
前記トランジスタは、半導体層と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の絶縁層と、第５の絶縁層と、第６の絶縁層と、を有し、
前記第１の導電層、前記第１の絶縁層、前記第２の導電層、前記第５の絶縁層、前記第２の絶縁層、及び前記第３の絶縁層は、この順で重畳して設けられ、
前記第１の絶縁層、前記第２の導電層、前記第２の絶縁層、及び前記第３の絶縁層は、それぞれ、前記第１の導電層に達する開口を有し、
前記第１の絶縁層は、前記開口内において、前記第２の導電層の側面、前記第２の絶縁層の側面、及び前記第３の絶縁層の側面よりも突出する部分を有し、
前記第５の絶縁層は、前記第２の導電層の上面及び側面に接して設けられ、
前記第４の絶縁層は、前記開口内において、前記第１の絶縁層の上面、前記第５の絶縁層の側面、及び前記第２の絶縁層の側面に接して設けられ、
前記半導体層は、前記開口内における前記第１の導電層の上面、前記開口内における前記第４の絶縁層の側面、及び前記第３の絶縁層の上面に接して設けられ、
前記第６の絶縁層は、前記半導体層の上面に接して設けられ、
前記第３の導電層は、平面視にて、前記開口と重畳するように前記第６の絶縁層上に設けられ、
前記第２の導電層は、第１の元素を有し、
前記第５の絶縁層は、前記第１の元素の酸化物を有する、
半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記半導体層は、金属酸化物を有し、
前記金属酸化物は、インジウムと、元素Ｍと、亜鉛と、の中から選ばれる二又は三を有し、
前記元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、コバルト、及びマグネシウムから選ばれた一又は複数を有し、
前記第４の絶縁層は、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンを有する、
半導体装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記第２の導電層は、アルミニウムを有し、
前記第５の絶縁層は、酸化アルミニウムを有する、
半導体装置。
【請求項８】
請求項５又は請求項６において、
前記第１の絶縁層及び前記第３の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ハフニウム、又は酸化アルミニウムを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンを有する、
半導体装置。
【請求項９】
第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に、第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１の導電層と重なる領域を有するように、第２の導電層を形成し、
前記第２の導電層の表面を酸化させることで、前記第２の導電層の上面及び側面に、第１の絶縁層を形成し、
前記第１の絶縁膜上及び前記第１の絶縁層上に、第２の絶縁膜、第３の絶縁膜、及び第３の導電層をこの順で形成し、
前記第３の導電層、前記第３の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、前記第１の絶縁層、及び前記第２の導電層のそれぞれの一部を除去して第１の開口を形成するとともに、第４の導電層、第２の絶縁層、第３の絶縁層、第４の絶縁層、及び第５の導電層を形成し、
前記第１の開口内で露出する前記第５の導電層の側面を酸化させることで、前記第５の導電層の側面に、前記第４の絶縁層を形成し、
前記第４の導電層の上面、それぞれ前記第１の開口内における前記第４の導電層の側面、前記第２の絶縁層の側面、前記第３の絶縁層の側面、前記第４の絶縁層の側面、並びに前記第１の絶縁膜の上面に接して、第４の絶縁膜を形成し、
前記第４の絶縁膜の一部及び前記第１の絶縁膜の一部を除去して、前記第１の導電層に達する第２の開口を形成するとともに、前記第２の開口内に突出部を有する第５の絶縁層と、それぞれ前記第２の開口内における前記第４の導電層の側面、前記第２の絶縁層の側面、前記第３の絶縁層の側面、前記第４の絶縁層の側面、及び前記突出部の上面に接する第６の絶縁層と、を形成し、
前記第４の導電層の上面、それぞれ前記第２の開口内における前記第６の絶縁層の側面、及び前記第１の導電層の上面に接して、半導体層を形成し、
前記半導体層の上面及び側面、前記第４の導電層の上面、並びに前記第２の絶縁層の上面に接して、第７の絶縁層を形成し、
前記第７の絶縁層上に、平面視にて、前記半導体層及び前記第６の絶縁層と重なる領域を有する第６の導電層を形成する、
半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第１の開口の形成時に、前記第１の絶縁膜の一部を除去し、前記第１の開口と重なる領域に凹部を有する第８の絶縁層を形成する、
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、トランジスタ、半導体装置、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、トランジスタの作製方法、半導体装置の作製方法、及び表示装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 2,300 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。本発明の一態様の技術分野として、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらを有する電子機器、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。
【背景技術】
【０００３】
トランジスタを有する半導体装置は、表示装置及び電子機器に広く適用されており、半導体装置の高集積化及び高速化が求められている。例えば、高精細な表示装置に半導体装置を適用する場合、高集積の半導体装置が求められる。トランジスタの集積度を高める手段の１つとして、微細なサイズのトランジスタの開発が進められている。
【０００４】
近年、仮想現実（ＶＲ：ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：ＡｕｇｍｅｎｔｅｄＲｅａｌｉｔｙ）、代替現実（ＳＲ：ＳｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌＲｅａｌｉｔｙ）、又は複合現実（ＭＲ：ＭｉｘｅｄＲｅａｌｉｔｙ）に適用可能な表示装置が求められている。ＶＲ、ＡＲ、ＳＲ、及びＭＲは、総称して、ＸＲ（ＥｘｔｅｎｄｅｄＲｅａｌｉｔｙ）とも呼ばれる。ＸＲ向けの表示装置は、現実感及び没入感を高めるために、精細度の高いこと、及び色再現性の高いことが望まれている。当該表示装置に適用可能なものとして、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイス、又は発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の発光デバイス（発光素子ともいう。）を備える発光装置が挙げられる。
【０００５】
特許文献１には、有機ＥＬデバイス（有機ＥＬ素子ともいう。）を用いた、ＶＲ向けの表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１８／０８７６２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体装置のさらなる高集積化のためには、当該半導体装置の有するトランジスタのさらなる小型化が求められる。また、半導体装置を表示装置、電子機器等に適用する場合、当該半導体装置のさらなる高速化が求められる。そこで、本発明の一態様は、微細なサイズのトランジスタを有する半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、小型の半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、オン電流の大きいトランジスタを有する半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、電気特性の良好な半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、信頼性の高い半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、生産性の高い半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置、及びその作製方法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。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。明細書、図面、請求項の記載から、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】
【０００９】
本発明の一態様は、トランジスタと、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第３の絶縁層と、を有し、トランジスタは、半導体層と、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、第４の絶縁層と、第５の絶縁層と、第６の絶縁層と、を有し、第１の導電層、第１の絶縁層、第３の導電層、第５の絶縁層、第２の絶縁層、第３の絶縁層、及び第２の導電層は、この順で重畳して設けられ、第１の絶縁層、第３の導電層、第２の絶縁層、第３の絶縁層、及び第２の導電層は、それぞれ、第１の導電層に達する開口を有し、第１の絶縁層は、開口内において、第３の導電層の側面、第２の絶縁層の側面、第３の絶縁層の側面、及び第２の導電層の側面よりも突出する部分を有し、第５の絶縁層は、第３の導電層の上面及び側面に接して設けられ、第４の絶縁層は、開口内において、第１の絶縁層の上面、第５の絶縁層の側面、及び第２の絶縁層の側面に接して設けられ、半導体層は、開口内における第１の導電層の上面、開口内における第４の絶縁層の側面、及び第２の導電層の上面に接して設けられ、第６の絶縁層は、半導体層の上面に接して設けられ、第４の導電層は、平面視にて、開口と重畳するように第６の絶縁層上に設けられ、第３の導電層は、第１の元素を有し、第５の絶縁層は、第１の元素の酸化物を有する半導体装置である。
【００１０】
また上記において、半導体層は、金属酸化物を有し、金属酸化物は、インジウムと、元素Ｍと、亜鉛と、の中から選ばれる二又は三を有し、元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、コバルト、及びマグネシウムから選ばれた一又は複数を有し、第４の絶縁層は、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンを有していることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許