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公開番号2025107219
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2025073022,2023144164
出願日2025-04-25,2013-05-09
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 20250101AFI20250710BHJP()
要約【課題】静電破壊による歩留まりの低下を防ぎ、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】ゲート電極層と、ゲート電極層上の第1のゲート絶縁層と、第1のゲート絶
縁層上に設けられ、第1のゲート絶縁層よりも膜厚の小さい第2のゲート絶縁層と、第2
のゲート絶縁層上の酸化物半導体層と、酸化物半導体層と電気的に接続するソース電極層
及びドレイン電極層と、を有し、第1のゲート絶縁層は、電子スピン共鳴法において、g
値が2.003に現れる信号に対応するスピン密度が1×10¹⁷spins/cm³以
下である窒素を含むシリコン膜であり、第2のゲート絶縁層は、第1のゲート絶縁層より
も含有水素濃度の低い窒素を含むシリコン膜である半導体装置を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート電極層と、
前記ゲート電極層上の第１のゲート絶縁層と、
前記第１のゲート絶縁層上に設けられ、前記第１のゲート絶縁層よりも膜厚の小さい第２のゲート絶縁層と、
前記第２のゲート絶縁層上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と電気的に接続するソース電極層及びドレイン電極層と、を有し、
前記第１のゲート絶縁層は、電子スピン共鳴法において、ｇ値が２．００３に現れる信号に対応するスピン密度が１×１０
１７
ｓｐｉｎｓ／ｃｍ
３
以下である窒素を含むシリコン膜であり、
前記第２のゲート絶縁層は、前記第１のゲート絶縁層よりも含有水素濃度の低い窒素を含むシリコン膜である半導体装置。

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、半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,400 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、電気光学装置、発光表示装置、半導体回路及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（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、酸化亜鉛又は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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸化物半導体を用いた半導体装置を大量生産（以下、量産と略記する）する場合において
、開発コスト、及び開発スピードを考慮すると、実用化されている量産技術である非晶質
シリコンや多結晶シリコンといったシリコン系半導体材料を用いたトランジスタ構成、プ
ロセス条件、又は生産装置等の利用が望まれる。
【０００７】
しかしながら、酸化物半導体のキャリア生成メカニズムは、シリコン系半導体材料と大き
く異なり、酸化物半導体の物性は、トランジスタの特性、又はトランジスタの信頼性に大
きく影響する。
【０００８】
特に、シリコン系半導体材料に対して用いていたゲート絶縁層は、酸化物半導体に適用す
るには当該酸化物半導体との界面特性を十分に満たす構成ではない。そのため、酸化物半
導体を用いた半導体装置に適したゲート絶縁層の開発が望まれている。
【０００９】
また、非晶質シリコンや多結晶シリコンといったシリコン系半導体材料を用いたトランジ
スタで構成された半導体装置は、第８世代（横２１６０ｍｍ×縦２４６０ｍｍ）以上のガ
ラス基板に対応できるため、生産性が高く、コストが低いという利点を有する。一方で、
ガラス基板を用いる場合、その絶縁性が高く、またその面積が大きいことから、静電気に
よる破壊（ＥＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏ－ＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）の問題が特に
顕在化する。これは、酸化物半導体材料を用いる場合にも当然に考慮すべき問題である。
【００１０】
上述したような技術的背景のもと、本発明の一態様は、実用化されている量産技術からの
トランジスタ構成、プロセス条件、又は生産装置等の変更が少なく、半導体装置に安定し
た電気特性を付与し、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。
（【００１１】以降は省略されています）

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