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公開番号2025061374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025005980,2024024460
出願日2025-01-16,2014-12-23
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 84/83 20250101AFI20250403BHJP()
要約【課題】安定した電気特性を有するトランジスタを提供する。または、非導通時の電流の
小さいトランジスタを提供する。または、導通時の電流の大きいトランジスタを提供する
。または、当該トランジスタを有する半導体装置を提供する。または、丈夫な半導体装置
を提供する。
【解決手段】過剰酸素を有する第1の絶縁体と、第1の絶縁体上の半導体と、半導体上の
第2の絶縁体と、第2の絶縁体を介して半導体と重なる領域を有する導電体と、を有し、
第1の絶縁体と半導体との間に、ホウ素またはリンを含む領域を有する半導体装置である
。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
シリコンを有する第１のチャネル形成領域を有する第１のトランジスタと、
酸化物半導体を有する第２のチャネル形成領域を有する第２のトランジスタと、を有する半導体装置であって、
前記第１のチャネル形成領域上に位置する領域を有し、且つ前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第１の導電層と、
前記第１の導電層の上方に位置する領域を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、前記第２のトランジスタの第１のゲート電極としての機能を有する第２の導電層と、
前記第２の導電層の上方に位置する領域を有し、且つ前記第２のチャネル形成領域を有する酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方に位置する領域を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ前記第２のトランジスタの第２のゲート電極としての機能を有する第３の導電層と、
前記第３の導電層の上方に位置する領域を有する第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ前記第３の絶縁層に設けられた開口部を介して前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続された第４の導電層と、
前記第１の絶縁層の上面と接する領域を有し、且つ前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続された第５の導電層と、を有し、
前記第４の導電層と、前記第５の導電層とは、互いに重なる領域を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル幅方向の断面視において、前記第３の導電層の下面と前記第１の絶縁層の上面との最短距離は、前記酸化物半導体層の下面と前記第１の絶縁層の上面との最短距離よりも短い、半導体装置。
続きを表示（約 240 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記酸化物半導体層は、前記第４の導電層と接する第１の領域と、前記開口部と重ならない第２の領域と、を有し、
前記第１の領域における前記酸化物半導体層の膜厚は、前記第２の領域における前記酸化物半導体層の膜厚よりも小さい、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２のトランジスタのチャネル長方向の断面視において、前記第４の導電層は、前記第５の導電層と電気的に接続されていない、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、
本発明は、例えば、半導体、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記
憶装置またはプロセッサに関する。または、半導体、半導体装置、表示装置、発光装置、
照明装置、蓄電装置、記憶装置またはプロセッサの製造方法に関する。または、半導体装
置、表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置またはプロセッサの駆動方法に
関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
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。表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、半導体回路および電子機器
は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００３】
絶縁表面を有する基板上の半導体を用いて、トランジスタを構成する技術が注目されてい
る。当該トランジスタは集積回路や表示装置のような半導体装置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としてシリコンが知られている。
【０００４】
トランジスタの半導体に用いられるシリコンは、用途によって非晶質シリコン、多結晶シ
リコン、単結晶シリコンなどが使い分けられている。例えば、大型の表示装置を構成する
トランジスタに適用する場合、大面積基板への成膜技術が確立されている非晶質シリコン
を用いると好適である。一方、駆動回路を一体形成した高機能の表示装置を構成するトラ
ンジスタに適用する場合、高い電界効果移動度を有するトランジスタを作製可能な多結晶
シリコンを用いると好適である。また、集積回路などを構成するトランジスタに適用する
場合、さらに高い電界効果移動度を有する単結晶シリコンを用いると好適である。多結晶
シリコンは、非晶質シリコンに対し高温での熱処理、またはレーザ光処理を行うことで形
成する方法が知られる。
【０００５】
また、近年は、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体は、スパッタリング法など
を用いて成膜できるため、大型の表示装置を構成するトランジスタの半導体に用いること
ができる。また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を有するた
め、駆動回路を一体形成した高機能の表示装置を実現できる。また、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であるため、設備投資
を抑えられるメリットもある。
【０００６】
酸化物半導体を用いたトランジスタに安定した電気特性を与える方法として、酸化物半導
体と接する絶縁体への酸素ドーピング技術が開示されている（特許文献１参照。）。特許
文献１に開示された技術を用いることで、酸化物半導体中の酸素欠損を低減することがで
きる。その結果、酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを低減し、信
頼性を向上させることができる。
【０００７】
ところで、酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流
が小さいことが知られている。例えば、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク特性
を応用した低消費電力のＣＰＵなどが開示されている（特許文献２参照。）。
【０００８】
また、半導体からなる活性層で井戸型ポテンシャルを構成することにより、高い電界効果
移動度を有するトランジスタが得られることが開示されている（特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１１－２４３９７４号公報
特開２０１２－２５７１８７号公報
特開２０１２－５９８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
安定した電気特性を有するトランジスタを提供することを課題の一とする。または、非導
通時の電流の小さいトランジスタを提供することを課題の一とする。または、導通時の電
流の大きいトランジスタを提供することを課題の一とする。または、当該トランジスタを
有する半導体装置を提供することを課題の一とする。または、丈夫な半導体装置を提供す
ることを課題の一とする。または、新規な半導体装置を提供することを課題の一とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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