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公開番号2025067979
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2025021628,2024081498
出願日2025-02-13,2016-04-14
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 86/40 20250101AFI20250417BHJP()
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。
【解決手段】基板上に形成された第1の絶縁体と、第1の絶縁体の上に形成された第2の
絶縁体と、第2の絶縁体の上面の少なくとも一部に接して形成された酸化物半導体と、酸
化物半導体の上面の少なくとも一部に接して形成された第3の絶縁体と、酸化物半導体と
電気的に接続された第1の導電体及び第2の導電体と、第3の絶縁体の上に形成された第
4の絶縁体と、第4の絶縁体の上に形成され、少なくとも一部が第1の導電体と第2の導
電体の間に位置するように形成された第3の導電体と、第3の導電体の上に形成された第
5の絶縁体と、を有し、第1の絶縁体はハロゲン元素を含む半導体装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量と、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体に設けられ、
前記第２のトランジスタは、前記酸化物半導体の下方の第１のゲート電極と、前記酸化物半導体の上方の第２のゲート電極と、を有し、
前記第１のゲート電極は、第３の絶縁体を介して前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記第１の絶縁体は、前記第１のトランジスタのゲート電極の上方に配置され、
前記第１のゲート電極は、前記第１の絶縁体の上方に配置され、
前記第２の絶縁体は、前記第２のゲート電極の上方に配置され、
前記容量は、前記第１の絶縁体を介して前記第１のトランジスタのゲート電極と重なりを有し、
前記容量は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電体を一方の電極とし、
前記導電体は、前記酸化物半導体の上面と接するように配置され、
前記容量は、前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記酸化物半導体のうち前記容量と重なる領域の下方に前記第３の絶縁体が配置される、半導体装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量と、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体に設けられ、
前記第２のトランジスタは、前記酸化物半導体の下方の第１のゲート電極と、前記酸化物半導体の上方の第２のゲート電極と、を有し、
前記第１のゲート電極は、第３の絶縁体を介して前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記第１の絶縁体は、前記第１のトランジスタのゲート電極の上方に配置され、
前記第１のゲート電極は、前記第１の絶縁体の上方に配置され、
前記第２の絶縁体は、前記第２のゲート電極の上方に配置され、
前記第１のトランジスタのゲート電極と前記第２のトランジスタのソース又はドレインとは、前記第１の絶縁体の開口部を介して電気的に接続され、
前記容量は、前記第１の絶縁体を介して前記第１のトランジスタのゲート電極と重なりを有し、
前記容量は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電体を一方の電極とし、
前記導電体は、前記酸化物半導体の上面と接するように配置され、
前記容量は、前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記酸化物半導体のうち前記容量と重なる領域の下方に前記第３の絶縁体が配置される、半導体装置。
【請求項３】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量と、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体に設けられ、
前記第２のトランジスタは、前記酸化物半導体の下方の第１のゲート電極と、前記酸化物半導体の上方の第２のゲート電極と、を有し、
前記第１のゲート電極は、第３の絶縁体を介して前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記第１の絶縁体は、前記第１のトランジスタのゲート電極の上方に配置され、
前記第１のゲート電極は、前記第１の絶縁体の上方に配置され、
前記第２の絶縁体は、前記第２のゲート電極の上方に配置され、
前記容量は、前記第１の絶縁体を介して前記第１のトランジスタのゲート電極と重なりを有し、
前記容量は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電体を一方の電極とし、
前記導電体は、前記酸化物半導体の上面と接するように配置され、
前記容量は、前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記酸化物半導体のうち前記容量と重なる領域の下方に前記第３の絶縁体が配置される、半導体装置。
【請求項４】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量と、第１の絶縁体と、第２の絶縁体と、を有し、
前記第１のトランジスタのチャネル形成領域は、シリコンを有し、
前記第２のトランジスタのチャネル形成領域は、酸化物半導体に設けられ、
前記第２のトランジスタは、前記酸化物半導体の下方の第１のゲート電極と、前記酸化物半導体の上方の第２のゲート電極と、を有し、
前記第１のゲート電極は、第３の絶縁体を介して前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記第１の絶縁体は、前記第１のトランジスタのゲート電極の上方に配置され、
前記第１のゲート電極は、前記第１の絶縁体の上方に配置され、
前記第２の絶縁体は、前記第２のゲート電極の上方に配置され、
前記第１のトランジスタのゲート電極と前記第２のトランジスタのソース又はドレインとは、前記第１の絶縁体の開口部を介して電気的に接続され、
前記容量は、前記第１の絶縁体を介して前記第１のトランジスタのゲート電極と重なりを有し、
前記容量は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極として機能する導電体を一方の電極とし、
前記導電体は、前記酸化物半導体の上面と接するように配置され、
前記容量は、前記酸化物半導体と重なりを有し、
前記酸化物半導体のうち前記容量と重なる領域の下方に前記第３の絶縁体が配置される、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、トランジスタおよび半導体装置に関する。または、本発明は、例え
ば、トランジスタおよび半導体装置の製造方法に関する。または、本発明は、例えば、表
示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、プロセッサ、電子機器に関する。ま
たは、表示装置、液晶表示装置、発光装置、記憶装置、電子機器の製造方法に関する。ま
たは、表示装置、液晶表示装置、発光装置、記憶装置、電子機器の駆動方法に関する。
続きを表示（約 1,900 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発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発
明の一態様は、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）に関するものである。
【０００３】
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】
【０００４】
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。
【０００５】
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と多結晶
シリコンと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。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。
【０００６】
近年では、酸化物半導体（代表的にはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物）を用いたトランジスタ
の開発が活発化している。酸化物半導体の歴史は古く、１９８８年には、結晶Ｉｎ－Ｇａ
－Ｚｎ酸化物を半導体素子へ利用することが開示されている（特許文献１参照。）。また
、１９９５年には、酸化物半導体を用いたトランジスタが発明されており、その電気特性
が開示されている（特許文献２参照。）。
【０００７】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いたトランジスタ、および
多結晶シリコンを用いたトランジスタとは異なる特徴を有する。例えば、酸化物半導体を
用いたトランジスタを適用した表示装置は、消費電力が低いことが知られている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開昭６３－２３９１１７
特表平１１－５０５３７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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
導通時のリーク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、高
い周波数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、ノーマリ
ーオフの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、サブ
スレッショルドスイング値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、信頼性の高いトランジスタを提供することを課題の一とする。
【００１０】
または、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
、該半導体装置を有するモジュールを提供することを課題の一とする。または、該半導体
装置、または該モジュールを有する電子機器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。または、新規なモジュールを提供す
ることを課題の一とする。または、新規な電子機器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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