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公開番号2025094207
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2025049860,2024083785
出願日2025-03-25,2014-05-16
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 20250101AFI20250617BHJP()
要約【課題】酸化物半導体を用いた信頼性の高い半導体装置を及び酸化物半導体を用いた良好な電気特性を維持しつつ、微細化を達成した半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1の保護絶縁層111と、第1の保護絶縁層上の酸化物半導体層102と、酸化物半導体層と電気的に接続するソース電極およびドレイン電極103と、ソース電極およびドレイン電極上に位置し、酸化物半導体層と重なるゲート絶縁層104と、ゲート絶縁層を介して酸化物半導体層と重なるゲート電極105と、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を覆う第2の保護絶縁層112と、を有する。また、第1の保護絶縁層および第2の保護絶縁層は、酸素過剰領域を有する酸化アルミニウム膜を含み、且つソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の存在しない領域において互いに接する領域を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の絶縁層と、酸化物半導体層と、第１の導電層と、第２の絶縁層と、第２の導電層と、第３の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、第１の絶縁層の上方に配置された領域を有し、
前記酸化物半導体層は、トランジスタのチャネル形成領域を有し、
前記第１の導電層は、前記酸化物半導体層の上方に配置された領域を有し、
前記第１の導電層は、前記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し、
前記第２の絶縁層は、前記酸化物半導体層の上方に配置された領域を有し、
前記第２の絶縁層は、前記トランジスタのゲート絶縁層として機能し、
前記第２の導電層は、前記第２の絶縁層を介して前記酸化物半導体層と重なる領域し、
前記第２の導電層は、前記トランジスタのゲート電極として機能し、
前記第３の絶縁層は、前記第２の導電層の上方に配置された領域を有する、半導体装置であって、
前記第３の絶縁層は、前記第２の導電層の上面に接する領域と、前記第２の導電層の側面に接する領域と、前記第２の絶縁層の側面に接する領域と、前記第１の導電層の上面に接する領域と、前記第１の導電層の側面に接する領域と、前記第１の絶縁層の上面に接する領域と、を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向に沿って切断した断面の断面視において、前記第１の絶縁層の表面は凹部を有し、前記酸化物半導体層は前記凹部の内部に配置される領域を有する、半導体装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
第１の絶縁層と、酸化物半導体層と、第１の導電層と、第２の絶縁層と、第２の導電層と、第３の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、第１の絶縁層の上方に配置された領域を有し、
前記酸化物半導体層は、トランジスタのチャネル形成領域を有し、
前記第１の導電層は、前記酸化物半導体層の上方に配置された領域を有し、
前記第１の導電層は、前記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し、
前記第２の絶縁層は、前記酸化物半導体層の上方に配置された領域を有し、
前記第２の絶縁層は、前記トランジスタのゲート絶縁層として機能し、
前記第２の導電層は、前記第２の絶縁層を介して前記酸化物半導体層と重なる領域し、
前記第２の導電層は、前記トランジスタのゲート電極として機能し、
前記第３の絶縁層は、前記第２の導電層の上方に配置された領域を有する、半導体装置であって、
前記第３の絶縁層は、前記第２の導電層の上面に接する領域と、前記第２の導電層の側面に接する領域と、前記第２の絶縁層の側面に接する領域と、前記第１の導電層の上面に接する領域と、前記第１の導電層の側面に接する領域と、前記第１の絶縁層の上面に接する領域と、を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向に沿って切断した断面の断面視において、前記第１の絶縁層の表面は凹部を有し、前記酸化物半導体層は前記凹部の内部に配置される領域を有し、
前記断面視において、前記酸化物半導体層のうち前記第２の絶縁層と接する領域の上面の位置は、前記第１の絶縁層のうち前記第１の導電層と接する領域の上面の位置よりも低い、半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記酸化物半導体層はインジウムを有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書等で開示する発明は、半導体装置、および半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,100 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
装置全般を指し、トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置、撮像装置、電気光学
装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装
置の一態様である。
【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（単に表示装置と
も表記する）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、酸化物半導体として、酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物半導体を用いてト
ランジスタを作製する技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
また、トランジスタのキャリア移動度の向上を目的として、電子親和力（または伝導帯
下端準位）が異なる酸化物半導体層を積層させる技術が開示されている（特許文献３及び
特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
特開２０１１－１２４３６０号公報
特開２０１１－１３８９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物半導体を用いたトランジスタを有する半導体装置において、高信頼性の達成は、
製品化に向けた重要事項である。特に、半導体装置の電気特性の変動や低下は信頼性の低
下を招く要因の一つである。
【０００８】
このような問題に鑑み、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置であって
、信頼性の高い半導体装置を提供することを課題の一とする。
【０００９】
また、トランジスタの動作の高速化、トランジスタの低消費電力化、低価格化、高集積
化等を達成するためにはトランジスタの微細化が必須である。
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置であって、良好な電気特
性を維持しつつ、微細化を達成した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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