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公開番号2025066773
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-23
出願番号2025008330,2023140818
出願日2025-01-21,2012-09-24
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 20250101AFI20250416BHJP()
要約【課題】酸化物半導体膜の被形成面近傍に含まれる不純物の濃度を低減し、かつ、酸化物半導体膜の結晶性を向上させ、該酸化物半導体膜を用いることにより安定した電気特性を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】トランジスタ110は、ゲート電極101と、ゲート電極を覆い、シリコンを含む酸化物を含むゲート絶縁膜102と、ゲート絶縁膜と接し、少なくともゲート電極と重畳する領域に設けられた酸化物半導体膜103と、酸化物半導体膜と接続するソース電極105aおよびドレイン電極105bと、を有し、酸化物半導体膜における、ゲート絶縁膜との界面からの厚さが5nm以下の第1の領域において、シリコンの濃度が1.0原子%以下であり、酸化物半導体膜の第1の領域以外の領域に含まれるシリコンの濃度は、第1の領域に含まれるシリコンの濃度より小さく、少なくとも第1の領域内に、結晶部を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極を覆い、シリコンを含む酸化物を含むゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜と接し、少なくとも前記ゲート電極と重畳する領域に設けられた酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜に接して設けられたチャネル保護膜と、
前記チャネル保護膜上に設けられ、前記酸化物半導体膜と電気的に接続するソース電極およびドレイン電極と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記ゲート絶縁膜との界面から前記酸化物半導体膜に向けてシリコンの濃度が１．０原子％以下の濃度で分布する第１の領域を有し、
少なくとも前記第１の領域内に、結晶部を含む半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
なお、本明細書中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、半導体回路および電子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トランジスタを構成する技術が
注目されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のよう
な電子デバイス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薄膜としてシリ
コン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されて
いる。
【０００４】
例えば、トランジスタの活性層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜
鉛（Ｚｎ）を含む非晶質酸化物を用いたトランジスタが開示されている（特許文献１参照
）。
【０００５】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、アモルファスシリコンを用いたトランジスタより
も高いオン特性（オン電流など）を有する。酸化物半導体を用いたトランジスタを、高機
能デバイスに応用するために、さらなる特性の向上が求められており、酸化物半導体の結
晶化の技術が進められている（特許文献２）。特許文献２では、酸化物半導体を熱処理す
ることによって、結晶化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６－１６５５２８号公報
特開２００８－３１１３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トランジスタに用いられる酸化物半導体膜は、スパッタリング法を用いて成膜されること
が多い。しかしながら、酸化物半導体膜のスパッタリングの際に、イオン化された希ガス
元素やターゲット表面からはじき飛ばされた粒子が、ゲート絶縁膜などの酸化物半導体膜
の被形成面となる膜の粒子をはじき飛ばしてしまうことがある。このようにして被形成面
となる膜からはじき飛ばされた粒子は、酸化物半導体膜に不純物元素として取り込まれて
しまい、特に酸化物半導体膜の被形成面近傍には不純物元素が高い濃度で取り込まれるお
それがある。また、不純物元素が、酸化物半導体膜の被形成面近傍に残存すると、トラン
ジスタの特性に影響を与える要因になる。
【０００８】
また、酸化物半導体膜の被形成面近傍に不純物元素が取り込まれていると、不純物元素に
よって酸化物半導体膜の結晶化が阻害されてしまう。そのため、酸化物半導体膜の被形成
面近傍において非晶質領域が残存してしまう。
【０００９】
そこで、酸化物半導体膜を厚くして表層の結晶領域を使用することも考えられる。しかし
、寄生容量を低減し、低消費電力でトランジスタを動作させるためには、酸化物半導体膜
を薄くすることが望ましく、その場合、チャネル形成領域は酸化物半導体膜の被形成面近
傍に形成されるため、酸化物半導体膜の被形成面近傍まで結晶化されることが望ましい。
【００１０】
このような問題に鑑み、酸化物半導体膜の被形成面近傍に含まれる不純物の濃度を低減す
ることを目的の一とする。また、酸化物半導体膜の結晶性を向上させることを目的の一と
する。また、該酸化物半導体膜を用いることにより、安定した電気特性を有する半導体装
置を提供することを目的の一とする。
【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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