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公開番号2025109687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2025002327
出願日2025-01-07
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 20250101AFI20250717BHJP()
要約【課題】電界効果移動度が高い半導体装置を提供する。
【解決手段】酸化物半導体と、酸化物半導体上の、互いに離隔された第1の導電体及び第2の導電体と、第1の導電体、及び第2の導電体上に配置され、第1の導電体と第2の導電体の間の領域と重畳する開口を有する、第1の絶縁体と、第1の絶縁体の開口内に配置され、酸化物半導体の上面、第1の導電体の側面、第2の導電体の側面、及び第1の絶縁体の側面に接する第2の絶縁体と、第1の絶縁体の開口内において、第2の絶縁体上に配置され、第2の絶縁体を介して、酸化物半導体と重畳する領域を有する、第3の導電体と、を有し、酸化物半導体は、第3の導電体と重なる領域において、第1の層と、第1の層上の第2の層と、第2の層上の第3の層と、を有し、第1の層は、ガリウムを有し、第2の層は、酸化インジウムを有し、第3の層は、インジウムと、ガリウムと、酸素と、を有し、第2の層におけるインジウムの含有率は、第3の層におけるインジウムの含有率よりも高い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体と、
前記酸化物半導体上の、互いに離隔された第１の導電体及び第２の導電体と、
前記第１の導電体、及び前記第２の導電体上に配置され、前記第１の導電体と前記第２の導電体の間の領域と重畳する開口を有する、第１の絶縁体と、
前記開口内に配置され、前記酸化物半導体の上面、前記第１の導電体の側面、前記第２の導電体の側面、及び前記第１の絶縁体の側面に接する第２の絶縁体と、
前記開口内において、前記第２の絶縁体上に配置され、前記第２の絶縁体を介して、前記酸化物半導体と重畳する領域を有する、第３の導電体と、を有し、
前記酸化物半導体は、前記第３の導電体と重なる領域において、第１の層と、前記第１の層上の第２の層と、前記第２の層上の第３の層と、を有し、
前記第１の層は、ガリウムと、酸素と、を有し、
前記第２の層は、酸化インジウムを有し、
前記第３の層は、インジウムと、ガリウムと、酸素と、を有し、
前記第２の層におけるインジウムの含有率は、前記第３の層におけるインジウムの含有率よりも高い、
半導体装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第１の層の伝導帯下端は、前記第２の層の伝導帯下端よりも真空準位側に位置し、
前記第３の層の伝導帯下端は、前記第２の層の伝導帯下端よりも真空準位側に位置する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の層は、インジウムを有し、
前記第１の層において、インジウムの含有率は、ガリウムの含有率よりも低い、半導体装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の絶縁体の一部の側面は、平面視において、前記第１の導電体の側面、及び前記第２の導電体の側面と一致または略一致する、
半導体装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記第３の導電体の上面、前記第２の絶縁体の上端部、及び前記第１の絶縁体の上面に接する、第３の絶縁体と、
前記第３の絶縁体の上面に接する、第４の絶縁体と、を有する、
半導体装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第３の絶縁体は、酸化アルミニウムを有する、
半導体装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記第４の絶縁体は、窒化シリコンを有する、
半導体装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記第１の導電体及び前記第２の導電体は、それぞれ、第１の導電層と、前記第１の導電層上の第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電体の前記第１の導電層と前記第２の導電体の前記第１の導電層の間の最短距離は、前記第１の導電体の前記第２の導電層と前記第２の導電体の前記第２の導電層の間の最短距離より小さい、
半導体装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の絶縁体の一部の側面は、平面視において、前記第１の導電体の第２の導電層の側面、及び前記第２の導電体の第２の導電層の側面と一致または略一致する、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第１の導電体の第１の導電層、及び前記第２の導電体の第１の導電層は、窒化タンタルを有する、
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】
本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置、記憶装置、及び電子機器に関する。また、本発明の一態様は、上記半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,800 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。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【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得る装置全般を指す。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。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置など）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置、電子機器などは、半導体装置を有するといえる場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、半導体装置の開発が進められ、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、メモリなどが主に半導体装置に用いられている。ＣＰＵは、半導体ウエハを加工し、チップ化された半導体集積回路（少なくともトランジスタ及びメモリ）を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。
【０００５】
ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリなどの半導体回路（ＩＣチップ）は、回路基板、例えばプリント配線基板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。
【０００６】
また、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）、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。
【０００７】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流が小さいことが知られている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用した低消費電力のＣＰＵなどが開示されている。また、例えば、特許文献２には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用して、長期にわたり記憶内容を保持できる記憶装置などが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１２－２５７１８７号公報
特開２０１１－１５１３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一態様は、電界効果移動度が高い半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、良好な電気特性を有する半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性が高い半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、微細化または高集積化が可能な半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、動作速度が速い半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力が少ない半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、トランジスタの電気特性のばらつきが少ない半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規の半導体装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、生産性の高い半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規の半導体装置の作製方法を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規の表示装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【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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