特許ウォッチ

公開番号2025104943
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223144
出願日2023-12-28
発明の名称半導体装置及び放射線検出装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類H10D 30/67 20250101AFI20250703BHJP()
要約【課題】信頼性が高い放射線検出装置向けの半導体装置を実現すること。
【解決手段】半導体装置は、絶縁表面の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と対向する第1ゲート電極と、前記半導体層と前記第1ゲート電極との間に設けられ、前記半導体層のパターン端部を覆う酸化シリコンを含む第1絶縁層と、前記半導体層と前記第1ゲート電極との間において前記第1絶縁層の上に設けられ、前記第1ゲート電極と共通の平面形状を有し、第1金属酸化物を含む第2絶縁層と、前記半導体層と前記第1ゲート電極との間において前記第2絶縁層の上に設けられ、前記第1ゲート電極と共通の平面形状を有し、窒化シリコンを含む第3絶縁層と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁表面の上に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と対向する第１ゲート電極と、
前記半導体層と前記第１ゲート電極との間に設けられ、前記半導体層のパターン端部を覆う酸化シリコンを含む第１絶縁層と、
前記半導体層と前記第１ゲート電極との間において前記第１絶縁層の上に設けられ、前記第１ゲート電極と共通の平面形状を有し、第１金属酸化物を含む第２絶縁層と、
前記半導体層と前記第１ゲート電極との間において前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１ゲート電極と共通の平面形状を有し、窒化シリコンを含む第３絶縁層と、を有する半導体装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記絶縁表面と前記半導体層との間に設けられた第２ゲート電極と、
前記第２ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた第４絶縁層と、をさらに有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体層は、酸化物半導体を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層は、多結晶構造を有する酸化物半導体を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁表面と前記半導体層との間に設けられた第２ゲート電極と、
前記第２ゲート電極と前記半導体層との間に設けられ、窒化シリコンを含む第４絶縁層と、
前記第４絶縁層と前記半導体層との間に設けられ、酸化シリコンを含む第５絶縁層と、
前記第５絶縁層と前記半導体層との間に設けられ、第２金属酸化物を含む第６絶縁層と、をさらに有し、
前記半導体層は、多結晶構造を有する酸化物半導体を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１金属酸化物及び前記第２金属酸化物は、アルミニウムを主成分とする金属酸化物である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２絶縁層の厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１絶縁層の厚さは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、
前記第３絶縁層の厚さは、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１ゲート電極の上に設けられ、前記第１ゲート電極のパターン端部を覆い、窒化シリコンを含む第７絶縁層と、
前記第７絶縁層の上に設けられ、酸化シリコンを含む第８絶縁層と、をさらに有する、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に接続された光電変換層と、
前記光電変換層と対向し、吸収した放射線に基づいて可視光を放出する波長変換層と、を有する放射線検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態の一つは、半導体装置及び放射線検出装置に関する。特に、本発明の実施形態の一つは、チャネルとして酸化物半導体が用いられた半導体装置を含む放射線検出装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、及び単結晶シリコンに替わり、酸化物半導体がチャネルに用いられた半導体装置の開発が進められている（例えば、特許文献１）。酸化物半導体がチャネルに用いられた半導体装置は、アモルファスシリコンがチャネルに用いられた半導体装置と同様に、単純な構造かつ低温プロセスで形成することができる。酸化物半導体がチャネルに用いられた半導体装置は、アモルファスシリコンがチャネルに用いられた半導体装置よりも高い移動度を有することが知られている。
【０００３】
酸化物半導体がチャネルに用いられた半導体装置が安定した動作をするために、その製造工程において酸化物半導体層に酸素を供給し、酸化物半導体層に形成された酸素欠損を低減することが重要である。酸化物半導体層に酸素を供給する方法の一つとして、例えば、酸化物半導体層を覆う絶縁層を、当該絶縁層が酸素をより多く含む条件で形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１４１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、酸素をより多く含む条件で形成された絶縁層は欠陥を多く含む。その影響で、その欠陥にホールがトラップされることが原因と考えられる、信頼性試験における半導体装置の特性変動が発生する。ホールトラップが形成された半導体装置を放射線に対する検出装置に用いると、当該放射線によって生成されたホールがトラップされることに起因して半導体装置の特性変動が発生する。このような特性変動を抑制することが要求されている。
【０００６】
本発明の実施形態の一つは、信頼性が高い放射線検出装置向けの半導体装置を実現することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、絶縁表面の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられ、前記半導体層と対向する第１ゲート電極と、前記半導体層と前記第１ゲート電極との間に設けられ、前記半導体層のパターン端部を覆う酸化シリコンを含む第１絶縁層と、前記半導体層と前記第１ゲート電極との間において前記第１絶縁層の上に設けられ、前記第１ゲート電極と共通の平面形状を有し、第１金属酸化物を含む第２絶縁層と、前記半導体層と前記第１ゲート電極との間において前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１ゲート電極と共通の平面形状を有し、窒化シリコンを含む第３絶縁層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の概要を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る放射線検出装置の概要を示す回路図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
比較例に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
比較例に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
比較例に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
比較例に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
比較例に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図及びその電気特性である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の放射線に対する信頼性試験結果を示す図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の開示はあくまで一例にすぎない。当業者が、発明の主旨を保ちつつ、実施形態の構成を適宜変更することによって容易に想到し得る構成は、当然に本発明の範囲に含有される。説明をより明確にするため、図面は実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかし、図示された形状は、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定しない。本明細書と各図において、既出の図に関して前述した構成と同様の構成には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
本発明の各実施の形態において、基板から酸化物半導体層に向かう方向を上又は上方という。逆に、酸化物半導体層から基板に向かう方向を下又は下方という。このように、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、基板と酸化物半導体層との上下関係が図示と異なる向きに配置されてもよい。以下の説明で、例えば基板上の酸化物半導体層という表現は、上記のように基板と酸化物半導体層との上下関係を説明しているに過ぎず、基板と酸化物半導体層との間に他の部材が配置されていてもよい。上方又は下方は、複数の層が積層された構造における積層順を意味するものであり、トランジスタの上方の第１部材と表現する場合、平面視において、トランジスタと第１部材とが重ならない位置関係であってもよい。一方、トランジスタの鉛直上方の第１部材と表現する場合は、平面視において、トランジスタと第１部材とが重なる位置関係を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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