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公開番号2025113374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2025084379,2023218328
出願日2025-05-20,2010-10-20
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 20250101AFI20250725BHJP()
要約【課題】安定した電気特性を持つ、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを有する、信
頼性の高い半導体装置の作製方法の提供を目的の一とする。
【解決手段】絶縁表面上において、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極上に酸化物半導
体膜を形成し、酸化物半導体膜上に、チタン、モリブデンまたはタングステンを含む第1
の導電膜を形成し、第1の導電膜上に、電気陰性度が水素より低い金属を含む第2の導電
膜を形成し、第1の導電膜及び第2の導電膜をエッチングすることでソース電極及びドレ
イン電極を形成し、酸化物半導体膜、ソース電極及びドレイン電極上に、酸化物半導体膜
と接する絶縁膜を形成する半導体装置の作製方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜を上下で挟むように位置する領域を有する第１の導電膜及び第２の導電膜と、
前記酸化物半導体膜と前記第１の導電膜との間に位置し、且つ前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第１の酸化珪素膜と、
前記酸化物半導体膜と前記第２の導電膜との間に位置し、且つ前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第２の酸化珪素膜と、
前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第３の導電膜と、
前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第４の導電膜と、を有し、
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は、それぞれゲート電極としての機能を有し、
前記第３の導電膜は、ソース電極としての機能を有し、
前記第４の導電膜は、ドレイン電極としての機能を有し、
チャネル長方向における断面視において、前記第２の導電膜が有する第１の端部は、前記酸化物半導体膜が有する第２の端部よりも外側に位置し、前記酸化物半導体膜が有する前記第２の端部は、前記第１の導電膜が有する第３の端部よりも外側に位置し、
前記第２の導電膜には、固定電位ではない電位与えられ、
前記第３の導電膜または前記第４の導電膜は、チタン、タングステン、またはモリブデンを含む、半導体装置。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
酸化インジウムを含む酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜を上下で挟むように位置する領域を有する第１の導電膜及び第２の導電膜と、
前記酸化物半導体膜と前記第１の導電膜との間に位置し、且つ前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第１の酸化珪素膜と、
前記酸化物半導体膜と前記第２の導電膜との間に位置し、且つ前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第２の酸化珪素膜と、
前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第３の導電膜と、
前記酸化物半導体膜と接する領域を有する第４の導電膜と、を有し、
前記第１の導電膜及び前記第２の導電膜は、それぞれゲート電極としての機能を有し、
前記第３の導電膜は、ソース電極としての機能を有し、
前記第４の導電膜は、ドレイン電極としての機能を有し、
チャネル長方向における断面視において、前記第２の導電膜が有する第１の端部は、前記酸化物半導体膜が有する第２の端部よりも外側に位置し、前記酸化物半導体膜が有する前記第２の端部は、前記第１の導電膜が有する第３の端部よりも外側に位置し、
前記第２の導電膜には、固定電位ではない電位与えられ、
前記第３の導電膜または前記第４の導電膜は、チタン、タングステン、またはモリブデンを含む、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
酸化物半導体を用いる半導体装置及びその作製方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
絶縁表面上に形成される半導体膜を用いた薄膜トランジスタは、半導体装置にとって必要
不可欠な半導体素子である。薄膜トランジスタの製造には基板の耐熱温度という制約があ
るため、比較的低温での成膜が可能なアモルファスシリコン、レーザ光または触媒元素を
用いた結晶化により得られるポリシリコンなどを活性層に有する薄膜トランジスタが、半
導体表示装置に用いられるトランジスタの主流となっている。
【０００３】
近年では、ポリシリコンによって得られる高い移動度と、アモルファスシリコンによって
得られる均一な素子特性とを兼ね備えた新たな半導体材料として、酸化物半導体と呼ばれ
る、半導体特性を示す金属酸化物に注目が集まっている。金属酸化物は様々な用途に用い
られており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化インジウムは、液晶表示装置な
どで透明電極材料として用いられている。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、このような半導体
特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用いる薄膜トランジスタが、既に知られてい
る（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
半導体装置に用いられるトランジスタは、経時劣化による閾値電圧のばらつきが小さいこ
と、また、オン電流などの特性が良好であることが望まれる。経時劣化による閾値電圧の
ばらつきが小さいトランジスタを用いることで、半導体装置の信頼性を高めることができ
、また、オン電流などの特性が良好なトランジスタを用いることで、半導体装置をより高
い周波数で駆動させることが可能になる。
【０００６】
本発明は、信頼性の高い半導体装置の作製方法の提供を目的の一とする。或いは、本発明
は、高速駆動が可能な半導体装置の作製方法の提供を目的の一とする。或いは、本発明は
、信頼性の高い半導体装置の提供を目的の一とする。或いは、本発明は、高速駆動が可能
な半導体装置の提供を目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、酸化物半導体膜中に存在する水素、水などの不純物が、閾値電圧のシフト
などの経時劣化をトランジスタにもたらす要因であることに着目した。そして、電気陰性
度の低い金属、具体的には水素よりも電気陰性度の低い金属を用いた導電膜を、ソース電
極、ドレイン電極用の導電膜として用い、酸化物半導体膜の上或いは下に形成することで
、酸化物半導体膜中に存在する水素、水などの不純物が上記導電膜に引き抜かれて、酸化
物半導体膜の純度が高まり、その結果、水素、水などの不純物に起因するトランジスタの
経時劣化が抑えられるのではないかと考えた。上記導電膜をエッチングなどで所望の形状
に加工することで、ソース電極、ドレイン電極が形成できる。
【０００８】
具体的に本発明の一態様では、酸化物半導体膜を活性層に用いたトランジスタを有する半
導体装置の作製において、酸化物半導体膜との接触抵抗が低いチタン、タングステンまた
はモリブデンなどの金属材料を用いた第１の導電膜を、酸化物半導体膜に接するように形
成する。また、上記第１の導電膜を間に挟んで、前記酸化物半導体膜と重なるように、電
気陰性度が低い金属、金属化合物または合金を用いた第２の導電膜を形成する。そして、
上記第１の導電膜及び第２の導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで
、ソース電極とドレイン電極を形成する。
【０００９】
或いは、上記第１の導電膜を、酸化物半導体膜に接するように形成し、上記第１の導電膜
を間に挟んで、前記酸化物半導体膜と重なるように上記第２の導電膜を形成した後、第２
の導電膜をエッチングにより除去する。この場合、第２の導電膜を除去した後、電気陰性
度が低い金属、金属化合物または合金を用いた第３の導電膜を、第１の導電膜を間に挟ん
で酸化物半導体膜と重なるように、新たに形成する。そして、上記第１の導電膜及び第３
の導電膜をエッチングなどにより所望の形状に加工することで、ソース電極とドレイン電
極を形成する。
【００１０】
或いは、上記第１の導電膜を、酸化物半導体膜に接するように形成し、上記第１の導電膜
を間に挟んで、前記酸化物半導体膜と重なるように上記第２の導電膜を形成した後、第２
の導電膜をエッチングにより除去する。次いで、第２の導電膜を除去した後、電気陰性度
が低い金属、金属化合物または合金を用いた第３の導電膜を、第１の導電膜を間に挟んで
酸化物半導体膜と重なるように形成する。さらに、第３の導電膜上に、酸化物半導体膜と
の接触抵抗が低いチタン、タングステンまたはモリブデンなどの金属材料を用いた第４の
導電膜を、酸化物半導体膜と重なるように形成する。なお、この場合、酸化物半導体膜と
の接触抵抗が低いチタン、タングステンまたはモリブデンなどの金属材料を用いた第５の
導電膜を、第１の導電膜と第３の導電膜の間に形成しておいても良い。そして、上記第１
の導電膜、第３の導電膜及び第４の導電膜を、或いは第１の導電膜、第３の導電膜、第４
の導電膜及び第５の導電膜を、エッチングなどにより所望の形状に加工することで、ソー
ス電極とドレイン電極を形成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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