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公開番号2025078758
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2025034245,2024016825
出願日2025-03-05,2016-03-01
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 20250101AFI20250513BHJP()
要約【課題】電気特性の良好なトランジスタを提供する。または、電気特性の安定したトラン
ジスタを提供する。または、集積度の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いるトップゲート型のト
ランジスタにおいて、ゲート電極形成後に自己整合方式によって半導体層に元素を導入し
、その後、ゲート電極の側面を構造体で覆う。構造体は酸化シリコンを含むことが好まし
い。半導体層、ゲート電極、および構造体を覆う第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層上
に、スパッタリング法で第2の絶縁層を形成する。第2の絶縁層の形成時に、第1の絶縁
層に酸素を導入する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１乃至第３の酸化物層、絶縁層、第１乃至第３の電極、および構造体を有し、
前記第１の酸化物層は前記第２の酸化物層と接し、
前記第２の酸化物層は前記第３の酸化物層と接し、
前記第１乃至前記第３の酸化物層は互いに重なる第１の領域を有し、
前記第１の領域上に、前記絶縁層を介して、前記第１の電極を有し、
前記構造体は、前記第１の電極の側面を覆って、前記第２の酸化物層上に設けられ、
前記第２の酸化物層は、前記第１の電極と重なる第２の領域と、前記構造体と重なる第３の領域と、前記第２の電極と接する第４の領域と、前記第３の電極と接する第５の領域と、を有し、
前記第２の酸化物層は酸化物半導体であり、
前記第３乃至前記第５の領域は、前記第２の領域に含まれる元素と異なる元素を含むトランジスタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、トランジスタおよび半導体装置、ならびにそれらの製造方法に関する
。
続きを表示（約 2,000 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（液晶表示装置、発光表示装置など）、照明装置、電気光学装置、
蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置および電子機器などは、半導体装置を有する
場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年は、酸化物半導体を用いたトランジスタが注目されている。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、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。
【０００５】
また、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極めてリーク電
流が低いという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１参
照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１２－２５７１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
微細なトランジスタを提供することを課題の一とする。または、寄生容量の小さいトラン
ジスタを提供することを課題の一とする。または、周波数特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。電気特性の良好なトランジスタを提供することを課題の一と
する。または、電気特性の安定したトランジスタを提供することを課題の一とする。また
は、消費電力の少な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
良好なトランジスタを提供することを課題の一とする。または、新規なトランジスタを提
供することを課題の一とする。または、これらのトランジスタの少なくとも一つを有する
半導体装置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。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、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、第１乃至第３の酸化物層、絶縁層、第１乃至第３の電極、および構造
体を有し、第１の酸化物層は第２の酸化物層と接し、第２の酸化物層は第３の酸化物層と
接し、第１乃至第３の酸化物層は互いに重なる第１の領域を有し、第１の領域上に、絶縁
層を介して、第１の電極を有し、構造体は、第１の電極の側面を覆って、第２の酸化物層
上に設けられ、第２の酸化物層は、第１の電極と重なる第２の領域と、構造体と重なる第
３の領域と、第２の電極と接する第４の領域と、第３の電極と接する第５の領域と、を有
し、第２の酸化物層は酸化物半導体であり、第３乃至第５の領域は、第２の領域に含まれ
る元素と異なる元素を含むトランジスタである。
【００１０】
第２の領域に含まれる元素と異なる元素は、例えば、タングステン、チタン、アルミニウ
ム、または希ガス元素である。第２の酸化物層は、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ＣＡｘｉｓＡｌ
ｉｇｎｅｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であ
ることが好ましい。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳについては、実施の形態３で詳細に説明する。
また、第２の酸化物層は、ＩｎまたはＺｎの一方、もしくは両方を含むことが好ましい。
第１の酸化物層と第３の酸化物層は、第２の酸化物層に含まれる金属元素のうち少なくと
も一種類の金属元素と同種の金属元素を含むことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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