特許ウォッチ

公開番号2025059911
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170308
出願日2023-09-29
発明の名称半導体装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類H10D 30/67 20250101AFI20250403BHJP()
要約【課題】高い信頼性を有する半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、不純物元素を含有する不純物領域を含む、多結晶構造を有する酸化物半導体層と、酸化物半導体層の上のゲート電極と、酸化物半導体層とゲート電極との間の絶縁層と、絶縁層を貫通し、不純物領域を露出する第1のコンタクトホールと、少なくとも絶縁層を貫通し、第1のコンタクトホールの深さよりも大きい深さを有する第2のコンタクトホールと、第1のコンタクトホールおよび第2のコンタクトホールを介して、不純物領域と第2のコンタクトホールによって露出される層とを電気的に接続する接続配線と、を含み、接続配線は、第1の導電層および第1の導電層の上の第2の導電層を含み、第1の導電層のうちの第2の導電層から露出される部分は、不純物元素を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
不純物元素を含有する不純物領域を含む、多結晶構造を有する酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上のゲート電極と、
前記酸化物半導体層と前記ゲート電極との間の絶縁層と、
前記絶縁層を貫通し、前記不純物領域を露出する第１のコンタクトホールと、
少なくとも前記絶縁層を貫通し、前記第１のコンタクトホールの深さよりも大きい深さを有する第２のコンタクトホールと、
前記第１のコンタクトホールおよび前記第２のコンタクトホールを介して、前記不純物領域と前記第２のコンタクトホールによって露出される層とを電気的に接続する接続配線と、を含み、
前記接続配線は、第１の導電層および前記第１の導電層の上の第２の導電層を含み、
前記第１の導電層のうちの前記第２の導電層から露出される部分は、前記不純物元素を含む、半導体装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記酸化物半導体層は、さらに、前記不純物領域と隣接し、前記不純物領域よりも高い電気抵抗率を有するチャネル領域を含み、
前記ゲート電極は、前記第２の導電層と同一の層で形成される第３の導電層を含み、
前記チャネル領域と前記不純物領域との境界は、前記第３の導電層の端部と略一致する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ゲート電極は、前記第１の導電層と同一の層で形成される第４の導電層を含む、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第４の導電層は、前記第３の導電層から露出される部分を含む、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第４の導電層の端面は、前記第３の導電層によって覆われている、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記不純物領域の結晶構造は、前記チャネル領域の結晶構造と同一である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２の導電層は、前記第１のコンタクトホールと重畳する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の導電層は、前記第２のコンタクトホールと重畳する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２のコンタクトホールによって露出される前記層は、シリコン半導体層である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２のコンタクトホールによって露出される前記層は、金属層である、請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、多結晶構造を有する酸化物半導体を用いる半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、および単結晶シリコンなどを用いたシリコン半導体膜に替わり、酸化物半導体膜を含む半導体装置の開発が進められている（例えば、特許文献１～特許文献６参照）。このような酸化物半導体膜を含む半導体装置は、アモルファスシリコン膜を含む半導体装置と同様に、単純な構造かつ低温プロセスで形成することができる。また、酸化物半導体膜を含む半導体装置は、アモルファスシリコン膜を含む半導体装置よりも高い電界効果移動度を有することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１４１３３８号公報
特開２０１４－０９９６０１号公報
特開２０２１－１５３１９６号公報
特開２０１８－００６７３０号公報
特開２０１６－１８４７７１号公報
特開２０２１－１０８４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置は、高い電界効果移動度を有するだけでなく、高い信頼性を有することも必要である。本発明の一実施形態は、高い信頼性を有する半導体装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、不純物元素を含有する不純物領域を含む、多結晶構造を有する酸化物半導体層と、酸化物半導体層の上のゲート電極と、酸化物半導体層とゲート電極との間の絶縁層と、絶縁層を貫通し、不純物領域を露出する第１のコンタクトホールと、少なくとも絶縁層を貫通し、第１のコンタクトホールの深さよりも大きい深さを有する第２のコンタクトホールと、第１のコンタクトホールおよび第２のコンタクトホールを介して、不純物領域と第２のコンタクトホールによって露出される層とを電気的に接続する接続配線と、を含み、接続配線は、第１の導電層および第１の導電層の上の第２の導電層を含み、第１の導電層のうちの第２の導電層から露出される部分は、不純物元素を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な拡大断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式的な断面図である。
酸化物半導体層に注入されるホウ素の濃度プロファイルを示すシミュレーションの結果である。
本発明の一実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の開示はあくまで一例にすぎない。当業者が、発明の主旨を保ちつつ、実施形態の構成を適宜変更することによって容易に想到し得る構成は、当然に本発明の範囲に含有される。説明をより明確にするため、図面は実際の態様に比べ、構成要素の幅、膜厚、および形状等について模式的に表される場合がある。しかし、図示された形状はあくまで一例であって、本発明の解釈を限定しない。本明細書と各図において、既出の図に関して前述した構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
本明細書等において、基板から酸化物半導体層に向かう方向を「上」または「上方」という。逆に、酸化物半導体層から基板に向かう方向を「下」または「下方」という。このように、説明の便宜上、上方または下方という語句を用いて説明するが、基板と酸化物半導体層との上下関係が図示と反対の向きに配置されてもよい。また、「基板上の酸化物半導体層」という表現は、基板と酸化物半導体層との上下関係を説明しているに過ぎず、基板と酸化物半導体層との間に他の部材が配置されていてもよい。上方または下方は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、半導体装置の上方の画素電極と表現する場合、平面視において、半導体装置と画素電極とが重畳しない位置関係であってもよい。一方、半導体装置の鉛直上方の画素電極と表現する場合は、平面視において、半導体装置と画素電極とが重畳する位置関係を意味する。なお、平面視とは、基板の表面に対して、垂直な方向から見ることをいう。
【０００９】
本明細書等において、「αはＡ、ＢまたはＣを含む」、「αはＡ、ＢおよびＣのいずれかを含む」、「αはＡ、ＢおよびＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の構成要素を含む場合も排除しない。
【００１０】
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いう。トランジスタおよび半導体回路は、半導体装置の一形態に含まれる。以下に示す実施形態の半導体装置は、例えば、表示装置、マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏ－ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：ＭＰＵ）などの集積回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）、またはメモリ回路に用いられるトランジスタであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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