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公開番号2025170325
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-18
出願番号2025136991,2024205935
出願日2025-08-20,2016-11-10
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 20250101AFI20251111BHJP()
要約【課題】酸化物半導体膜を有するトランジスタにおいて、電気特性の変動を抑制する。
【解決手段】第1のゲート電極と、第1のゲート電極上の第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜
上の酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜上のソース電極と、酸化物半導体膜上のドレイン
電極と、酸化物半導体膜、ソース電極、及びドレイン電極上の第2の絶縁膜と、第2の絶
縁膜上の第2のゲート電極と、を有し、第1の絶縁膜は、第1の開口部を有し、第1の絶
縁膜上には、第1の開口部を介して第1のゲート電極と電気的に接続される接続電極が形
成され、第2の絶縁膜は、接続電極に達する第2の開口部を有し、第2のゲート電極は、
酸化物導電膜と、酸化物導電膜上の金属膜と、を有し、接続電極と第2のゲート電極とは
、金属膜を用いて電気的に接続される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に位置する領域を有しかつゲート絶縁膜としての機能を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に位置する領域を有しかつチャネル形成領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜の上方に位置する領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有しかつソース電極またはドレイン電極としての機能を有する第２の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有する第３の導電膜と、
前記第２の導電膜の上方に位置する領域を有する第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜の上方に位置する領域を有する第４の導電膜と、を有し、
前記第４の導電膜は、前記第３の導電膜を介して前記第１の導電膜と常に導通し、
前記第４の導電膜と前記第３の導電膜とが接する領域は、前記第３の導電膜と前記第１の導電膜とが接する領域と重なる領域を有する半導体装置。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
ゲート電極としての機能を有する第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上方に位置する領域を有しかつゲート絶縁膜としての機能を有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜の上方に位置する領域を有しかつチャネル形成領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜の上方に位置する領域を有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有しかつソース電極またはドレイン電極としての機能を有する第２の導電膜と、
前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有する第３の導電膜と、
前記第２の導電膜の上方に位置する領域を有する第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜の上方に位置する領域を有する第４の導電膜と、を有し、
前記第４の導電膜は、前記酸化物半導体膜と重なる領域を有し、
前記第４の導電膜は、前記第３の導電膜を介して前記第１の導電膜と常に導通し、
前記第４の導電膜と前記第３の導電膜とが接する領域は、前記第３の導電膜と前記第１の導電膜とが接する領域と重なる領域を有する半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置及び該半導体装置を有する表示
装置に関する。または、本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置の作製方
法に関する。
続きを表示（約 1,900 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。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。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置
、記憶装置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【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。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、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、
半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
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（電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）、または薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ともいう）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（表示装置）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
ンを代表とする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。
【０００５】
例えば、２つのゲート電極の間に酸化物半導体膜が設けられるデュアルゲート構造のト
ランジスタを用いることで、ゲートＢＴストレスによる寄生チャネルの形成を抑制した半
導体装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－２４１４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタとしては、電界効果移動度（単に
移動度、またはμＦＥという場合がある）が高い方が好ましい。例えば、特許文献１に示
すように、２つのゲート電極の間に酸化物半導体膜が設けられるデュアルゲート構造のト
ランジスタを用いることで、トランジスタのオン電流及び電界効果移動度を高めることが
できる。
【０００８】
また、デュアルゲート構造のトランジスタを用いる場合、一方のゲート電極と他方のゲ
ート電極との接続抵抗は、低い方が好ましい。当該接続抵抗が高い場合、トランジスタの
電気特性が安定しないといった問題がある。
【０００９】
また、酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタとしては、酸化物半導体膜
中に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、
酸化物半導体膜中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給
源となる。酸化物半導体膜中にキャリア供給源が生成されると、酸化物半導体膜を有する
トランジスタの電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。また、トラ
ンジスタごとに電気特性がばらつくという問題がある。したがって、酸化物半導体膜のチ
ャネル領域においては、酸素欠損が少ないほど好ましい。
【００１０】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有するトランジスタにおいて、
電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させることを課題の１つとする。または
、本発明の一態様は、２つのゲート電極を有するデュアルゲート構造のトランジスタにお
いて、一方のゲート電極と他方のゲート電極との接続抵抗を低減させ、安定した電気特性
を有する半導体装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一態様は、消
費電力が低減された半導体装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一
態様は、新規な半導体装置を提供することを課題の１つとする。または、本発明の一態様
は、新規な表示装置を提供することを課題の１つとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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