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公開番号2025113377
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2025084572,2023071381
出願日2025-05-21,2018-11-26
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】良好な電気特性を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】導電体と、導電体の側面に接する第1の絶縁体と、導電体の上面、および、
第1の絶縁体の上面と接する第2の絶縁体と、第2の絶縁体上の酸化物と、を有し、酸化
物は、第2の絶縁体を介して、導電体と重畳する領域を有し、導電体の上面における、粗
さ曲線の最大高さ(Rz)が6.0nm以下であり、領域は、結晶を含み、結晶のc軸は
、導電体の上面の法線方向に配向してい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】
第１のトランジスタと、酸化物半導体層にチャネル形成領域を有する第２のトランジスタと、容量素子と、を有し、
前記第２のトランジスタは、前記酸化物半導体層と重なる第１のゲート電極及び第２のゲート電極を有し、
前記第２のトランジスタの第２のゲート電極上方に第１の絶縁層を有し、
前記第１の絶縁層上方に第１の導電層を有し、
前記第１の導電層は、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、かつ、前記容量素子の一方の電極として機能し、
前記第１の導電層上方に第２の絶縁層を有し、
前記第２の絶縁層上方に第２の導電層を有し、
前記第２の導電層は、前記容量素子の他方の電極として機能し、
前記第１のトランジスタのゲート電極は、前記第１の導電層と電気的に接続され、
前記第２の導電層は、前記第１のトランジスタのゲート電極と重なる領域を有する、半導体装置。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記酸化物半導体層は、結晶性の金属酸化物を有する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１のゲート電極の上面における、粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）が６０ｎｍ以上であり、粗さ曲線の最大高さ（Ｒｚ）が６．０ｎｍより大きい、半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記第１のゲート電極の上面における、粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）が６０ｎｍ未満であり、粗さ曲線の最大高さ（Ｒｚ）が６．０ｎｍ以下である、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、半導体装置、ならびに半導体装置の作製方法に関する。また、本発
明の一態様は、半導体ウエハ、モジュール、および電子機器に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
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、および電
子機器などは、半導体装置を有すると言える場合がある。
【０００３】
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
の一態様は、物、方法、または、製造方法に関するものである。また、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）に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
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。酸化物半導体としては、例え
ば、酸化インジウム、酸化亜鉛などの一元系金属の酸化物のみでなく、多元系金属の酸化
物も知られている。多元系金属の酸化物の中でも、特に、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物（以下
、ＩＧＺＯとも呼ぶ。）に関する研究が盛んに行われている。
【０００５】
ＩＧＺＯに関する研究により、酸化物半導体において、単結晶でも非晶質でもない、Ｃ
ＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓａｌｉｇｎｅｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造およびｎｃ（ｎ
ａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）構造が見出された（非特許文献１乃至非特許文献３参照
。）。非特許文献１および非特許文献２では、ＣＡＡＣ構造を有する酸化物半導体を用い
てトランジスタを作製する技術も開示されている。さらに、ＣＡＡＣ構造およびｎｃ構造
よりも結晶性の低い酸化物半導体でさえも、微小な結晶を有することが、非特許文献４お
よび非特許文献５に示されている。
【０００６】
さらに、ＩＧＺＯを活性層として用いたトランジスタは極めて低いオフ電流を持ち（非
特許文献６参照。）、その特性を利用したＬＳＩおよびディスプレイが報告されている（
非特許文献７および非特許文献８参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．， “ＳＩＤＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ”，２０１２，ｖｏｌｕｍｅ４３，ｉｓｓｕｅ１，ｐ．１８３－１８６
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．， “ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ５３，Ｎｕｍｂｅｒ４Ｓ，ｐ．０４ＥＤ１８－１－０４ＥＤ１８－１０
Ｓ．Ｉｔｏｅｔａｌ．， “ＴｈｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＡＭ－ＦＰＤ’１３ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ”，２０１３，ｐ．１５１－１５４
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉｅｔａｌ．， “ＥＣＳＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ３，ｉｓｓｕｅ９，ｐ．Ｑ３０１２－Ｑ３０２２
Ｓ．Ｙａｍａｚａｋｉ， “ＥＣＳＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ”，２０１４，ｖｏｌｕｍｅ６４，ｉｓｓｕｅ１０，ｐ．１５５－１６４
Ｋ．Ｋａｔｏｅｔａｌ．， “ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ”，２０１２，ｖｏｌｕｍｅ５１，ｐ．０２１２０１－１－０２１２０１－７
Ｓ．Ｍａｔｓｕｄａｅｔａｌ．， “２０１５ＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＶＬＳＩＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ”，２０１５，ｐ．Ｔ２１６－Ｔ２１７
Ｓ．Ａｍａｎｏｅｔａｌ．， “ＳＩＤＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ”，２０１０，ｖｏｌｕｍｅ４１，ｉｓｓｕｅ１，ｐ．６２６－６２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、オン電流が大きい半導体装置を提供することを課題の一つとする。
また、本発明の一態様は、高い周波数特性を有する半導体装置を提供することを課題の一
つとする。また、本発明の一態様は、信頼性が良好な半導体装置を提供することを課題の
一つとする。また、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つとする。また、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つとする。また、本発明の一態様は、生産性の高い半導体
装置を提供することを課題の一つとする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、長期間においてデータの保持が可能な半導体装置を提供する
ことを課題の一つとする。また、本発明の一態様は、情報の書き込み速度が速い半導体装
置を提供することを課題の一つとする。また、本発明の一態様は、設計自由度が高い半導
体装置を提供することを課題の一つとする。また、本発明の一態様は、消費電力を抑える
ことができる半導体装置を提供することを課題の一つとする。また、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一つとする。
【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。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、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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