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公開番号2025060044
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170532
出願日2023-09-29
発明の名称半導体装置
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 20250101AFI20250403BHJP()
要約【課題】光劣化が抑制される半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、遮光層と、第1の界面を有して遮光層と接する第1のシリコン窒化物絶縁層と、第2の界面を有して第1のシリコン窒化物絶縁層と接する第1のシリコン酸化物絶縁層と、第1のシリコン酸化物絶縁層の上の酸化物半導体層と、酸化物半導体層の上の第2のシリコン酸化物絶縁層と、第2のシリコン酸化物絶縁層の上のゲート電極と、ゲート電極の上の第2のシリコン窒化物絶縁層と、を含み、平面視において、酸化物半導体層のチャネル領域の全体が遮光層と重畳し、第1のシリコン酸化物絶縁層は、第2のシリコン酸化物絶縁層と接し、第1のシリコン窒化物絶縁層の膜厚t(nm)は、波長450nmの光が第2の界面の法線方向から60度で第1のシリコン窒化物絶縁層に入射したときに、第1の界面で反射される光と第2の界面で反射される光とが弱め合う条件を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
遮光層と、
前記遮光層の上において、第１の界面を有して前記遮光層と接する第１のシリコン窒化物絶縁層と、
前記第１のシリコン窒化物絶縁層の上において、第２の界面を有して前記第１のシリコン窒化物絶縁層と接する第１のシリコン酸化物絶縁層と、
チャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域を含む、前記第１のシリコン酸化物絶縁層の上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上の第２のシリコン酸化物絶縁層と、
前記第２のシリコン酸化物絶縁層の上のゲート電極と、
前記ゲート電極の上の第２のシリコン窒化物絶縁層と、を含み、
平面視において、前記チャネル領域の全体が前記遮光層と重畳し、
前記第１のシリコン酸化物絶縁層は、前記第２のシリコン酸化物絶縁層と接し、
前記第１のシリコン窒化物絶縁層の膜厚ｔ（ｎｍ）は、波長４５０ｎｍの光が前記第２の界面の法線方向から６０度で前記第１のシリコン窒化物絶縁層に入射したときに、前記第１の界面で反射される光と前記第２の界面で反射される光とが弱め合う条件を満たす、半導体装置。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記第１のシリコン窒化物絶縁層の前記膜厚ｔ（ｎｍ）は、ｔ＝１５０（ａ－１）＋ｂ（ここで、ａは自然数であり、ｂは定数である。）を満たす、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ｂは、７５±１２．５である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のシリコン酸化物絶縁層の膜厚は、前記第１のシリコン窒化物絶縁層の前記膜厚ｔ（ｎｍ）よりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１のシリコン酸化物絶縁層および前記第２のシリコン酸化物絶縁層の総膜厚は、前記第１のシリコン窒化物絶縁層の前記膜厚ｔ（ｎｍ）よりも大きい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
さらに、前記第１のシリコン酸化物絶縁層と前記酸化物半導体層との間に金属酸化物層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属酸化物層の端面は、前記酸化物半導体層の端面と略一致する、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金属酸化物層の膜厚は、５ｎｍ以下である、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記金属酸化物層は、酸化アルミニウムを含む、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記酸化物半導体層は、複数の金属元素を含み、
前記複数の金属元素のうちの１つは、インジウム元素であり、
前記複数の金属元素に対するインジウム元素の原子比率は、５０％以上である、請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、酸化物半導体膜をチャネルとして用いる半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,800 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、および単結晶シリコンなどを用いたシリコン半導体膜に替わり、酸化物半導体膜をチャネルとして用いる半導体装置の開発が進められている（例えば、特許文献１～特許文献６参照）。このような酸化物半導体膜を含む半導体装置は、アモルファスシリコン膜を含む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。また、酸化物半導体膜を含む半導体装置は、アモルファスシリコン膜を含む半導体装置よりも高い電界効果移動度を有することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１４１３３８号公報
特開２０１４－０９９６０１号公報
特開２０２１－１５３１９６号公報
特開２０１８－００６７３０号公報
特開２０１６－１８４７７１号公報
特開２０２１－１０８４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化物半導体膜は可視光領域において透光性を有するため、酸化物半導体膜を含む半導体装置は、シリコン半導体膜を含む半導体装置と比べて光劣化が小さい。しかしながら、酸化物半導体膜を含む半導体装置においても、さらなる光劣化の抑制が望まれている。
【０００５】
本発明の一実施形態は、光劣化が抑制される半導体装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、遮光層と、遮光層の上において、第１の界面を有して遮光層と接する第１のシリコン窒化物絶縁層と、第１のシリコン窒化物絶縁層の上において、第２の界面を有して第１のシリコン窒化物絶縁層と接する第１のシリコン酸化物絶縁層と、チャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域を含む、第１のシリコン酸化物絶縁層の上の酸化物半導体層と、酸化物半導体層の上の第２のシリコン酸化物絶縁層と、第２のシリコン酸化物絶縁層の上のゲート電極と、ゲート電極の上の第２のシリコン窒化物絶縁層と、を含み、平面視において、チャネル領域の全体が遮光層と重畳し、第１のシリコン酸化物絶縁層は、第２のシリコン酸化物絶縁層と接し、第１のシリコン窒化物絶縁層の膜厚ｔ（ｎｍ）は、波長４５０ｎｍの光が第２の界面の法線方向から６０度で第１のシリコン窒化物絶縁層に入射したときに、第１の界面で反射される光と第２の界面で反射される光とが弱め合う条件を満たす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である。
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フローチャートである。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
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模式的な断面図である。
第１のシリコン窒化物絶縁層の膜厚および第１のシリコン酸化物絶縁層１２０の膜厚に対するＮＢＴＩＳ試験におけるしきい値電圧の変動量を示すグラフである。
第１のシリコン窒化物絶縁層の入射角依存性を示す反射率のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態について、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、構成要素の幅、厚さ、および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要素と同様の構成要素には、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。
【０００９】
本明細書等において、基板から酸化物半導体層に向かう方向を「上」または「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」または「下方」という。このように、説明の便宜上、上方または下方という語句を用いて説明するが、基板と酸化物半導体層との上下関係が図示と反対の向きに配置されてもよい。また、「基板上の酸化物半導体層」という表現は、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。上方または下方は、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、半導体装置の上方の画素電極と表現する場合、平面視において、半導体装置と画素電極とが重畳しない位置関係であってもよい。一方、半導体装置の鉛直上方の画素電極と表現する場合は、平面視において、半導体装置と画素電極とが重畳する位置関係を意味する。なお、平面視とは、基板の表面に対して、垂直な方向から見ることをいう。
【００１０】
本明細書等において、「αはＡ、ＢまたはＣを含む」、「αはＡ、ＢおよびＣのいずれかを含む」、「αはＡ、ＢおよびＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の構成要素を含む場合も排除しない。
（【００１１】以降は省略されています）

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