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公開番号2025168576
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025148868,2023130654
出願日2025-09-09,2010-10-19
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 20250101AFI20251030BHJP()
要約【課題】新たな構造の半導体装置を提供することを目的の一とする。
【解決手段】半導体材料を含む基板に設けられたチャネル形成領域と、チャネル形成領域
を挟むように設けられた不純物領域と、チャネル形成領域上の第1のゲート絶縁層と、第
1のゲート絶縁層上の第1のゲート電極と、不純物領域と電気的に接続する第1のソース
電極および第1のドレイン電極と、を有する第1のトランジスタと、半導体材料を含む基
板上の第2のゲート電極と、第2のゲート電極上の第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第2のソース電極およ
び第2のドレイン電極と、を有する第2のトランジスタと、を有する半導体装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体材料を含む基板に設けられたチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域を挟むように設けられた不純物領域と、前記チャネル形成領域上の第１のゲート絶縁層と、前記第１のゲート絶縁層上の第１のゲート電極と、前記不純物領域と電気的に接続する第１のソース電極および第１のドレイン電極と、を有する第１のトランジスタと、
前記半導体材料を含む基板上の第２のゲート電極と、前記第２のゲート電極上の第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第２のソース電極および第２のドレイン電極と、を有する第２のトランジスタと、を有する半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野は、半導体装置およびその作製方法に関する。ここで、半導体装置とは、
半導体特性を利用することで機能する素子および装置全般を指すものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
金属酸化物は多様に存在し、さまざまな用途に用いられている。酸化インジウムはよく知
られた材料であり、液晶表示装置などに必要とされる透明電極の材料として用いられてい
る。
【０００３】
金属酸化物の中には半導体特性を示すものがある。半導体特性を示す金属酸化物としては
、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このよう
な金属酸化物をチャネル形成領域に用いた薄膜トランジスタが既に知られている（例えば
、特許文献１乃至特許文献４、非特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、金属酸化物には、一元系酸化物のみでなく多元系酸化物も知られている。例え
ば、ホモロガス相を有するＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（ｍ：自然数）は、Ｉｎ、Ｇａおよ
びＺｎを有する多元系酸化物半導体として知られている（例えば、非特許文献２乃至非特
許文献４等参照）。
【０００５】
そして、上記のようなＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物で構成される酸化物半導体も、薄膜トラ
ンジスタのチャネル形成領域に適用可能であることが確認されている（例えば、特許文献
５、非特許文献５および非特許文献６等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開昭６０－１９８８６１号公報
特開平８－２６４７９４号公報
特表平１１－５０５３７７号公報
特開２０００－１５０９００号公報
特開２００４－１０３９５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｍ．Ｗ．Ｐｒｉｎｓ，Ｋ．Ｏ．Ｇｒｏｓｓｅ－Ｈｏｌｚ，Ｇ．Ｍｕｌｌｅｒ，Ｊ．Ｆ．Ｍ．Ｃｉｌｌｅｓｓｅｎ，Ｊ．Ｂ．Ｇｉｅｓｂｅｒｓ，Ｒ．Ｐ．Ｗｅｅｎｉｎｇ，ａｎｄＲ．Ｍ．Ｗｏｌｆ、「Ａｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｔｈｉｎ－ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１７Ｊｕｎｅ１９９６、Ｖｏｌ．６８ｐ．３６５０－３６５２
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Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ，Ｍ．Ｉｓｏｂｅ，ａｎｄＭ．Ｎａｋａｍｕｒａ、「ＳｙｎｔｈｅｓｅｓａｎｄＳｉｎｇｌｅ－ＣｒｙｓｔａｌＤａｔａｏｆＨｏｍｏｌｏｇｏｕｓＣｏｍｐｏｕｎｄｓ，Ｉｎ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝３，４，ａｎｄ５），ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）３，ａｎｄＧａ２Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＝７，８，９，ａｎｄ１６）ｉｎｔｈｅＩｎ２Ｏ３－ＺｎＧａ２Ｏ４－ＺｎＯＳｙｓｔｅｍ」、Ｊ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ．、１９９５、Ｖｏｌ．１１６，ｐ．１７０－１７８
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、半導体装置の代表例である電界効果トランジスタは、シリコンなどの材料を用
いて構成されるのが一般的である。しかし、シリコンなどを材料として用いる半導体装置
では、スイッチング特性が十分に高いとはいえず、例えば、ＣＭＯＳインバータ回路を構
成する場合などにおいては、非常に大きな貫通電流により半導体装置が破壊されるといっ
た問題が生じていた。また、貫通電流により消費電力が増大するという問題も生じていた
。
【０００９】
また、シリコンなどを材料として用いる半導体装置では、オフ電流（漏れ電流などとも呼
ぶ）は実質的にゼロといえる程度に小さいものではない。このため、半導体装置の動作に
かかわらず僅かな電流が流れてしまい、記憶装置や液晶表示装置といった電荷保持型の半
導体装置を構成する場合には、十分な電荷保持期間を確保することが困難であった。また
、オフ電流によって半導体装置の消費電力が増大してしまうという問題もあった。
【００１０】
そこで、開示する発明の一態様は、上述の問題を解消した新たな構造の半導体装置を提供
することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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