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公開番号2025118980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025084717,2024075363
出願日2025-05-21,2011-01-18
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 20250101AFI20250805BHJP()
要約【課題】良好な特性を維持しつつ、微細化を達成した、酸化物半導体を用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置において、トランジスタ160は、酸化物半導体層144と、酸化物半導体層と接し、第1の導電層142a及び第1の導電層の端部よりチャネル長方向に伸長した領域を有する第2の導電層145aが積層したソース電極並びに第1の導電層142b及び第1の導電層の端部よりチャネル長方向に伸長した領域を有する第2の導電層145bが積層したドレイン電極と、酸化物半導体層と重なるゲート電極148と、酸化物半導体層とゲート電極との間に設けられたゲート絶縁層146と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と接する領域を有する、ソース電極及びドレイン電極と、
前記酸化物半導体層と重なる領域を有するゲート電極と、
前記酸化物半導体層と前記ゲート電極との間に設けられた領域を有するゲート絶縁層と、を有し、
前記ソース電極または前記ドレイン電極は、第１の導電層と、前記第１の導電層の端部よりチャネル長方向に伸長した領域を有する第２の導電層と、を含む、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野は、半導体装置に関する。ここで、半導体装置とは、半導体特性を利用す
ることで機能する素子及び装置全般を指すものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
金属酸化物は多様に存在し、さまざまな用途に用いられている。酸化インジウムはよく知
られた材料であり、液晶表示装置などに必要とされる透明電極の材料として用いられてい
る。
【０００３】
金属酸化物の中には半導体特性を示すものがある。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
な金属酸化物をチャネル形成領域に用いた薄膜トランジスタが既に知られている（例えば
、特許文献１乃至特許文献４、非特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、金属酸化物には、一元系酸化物のみでなく多元系酸化物も知られている。例え
ば、ホモロガス相を有するＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（ｍ：自然数）は、Ｉｎ、Ｇａ及び
Ｚｎを有する多元系酸化物半導体として知られている（例えば、非特許文献２乃至非特許
文献４等参照）。
【０００５】
そして、上記のようなＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物で構成される酸化物半導体も、薄膜トラ
ンジスタのチャネル形成領域に適用可能であることが確認されている（例えば、特許文献
５、非特許文献５及び非特許文献６等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開昭６０－１９８８６１号公報
特開平８－２６４７９４号公報
特表平１１－５０５３７７号公報
特開２０００－１５０９００号公報
特開２００４－１０３９５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｍ．Ｗ．Ｐｒｉｎｓ，Ｋ．Ｏ．Ｇｒｏｓｓｅ－Ｈｏｌｚ，Ｇ．Ｍｕｌｌｅｒ，Ｊ．Ｆ．Ｍ．Ｃｉｌｌｅｓｓｅｎ，Ｊ．Ｂ．Ｇｉｅｓｂｅｒｓ，Ｒ．Ｐ．Ｗｅｅｎｉｎｇ，ａｎｄＲ．Ｍ．Ｗｏｌｆ、「Ａｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｔｈｉｎ－ｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、１７Ｊｕｎｅ１９９６、Ｖｏｌ．６８ｐ．３６５０－３６５２
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、トランジスタの動作の高速化、トランジスタの低消費電力化、低価格化、など
を達成するためには、トランジスタの微細化は必須である。
【０００９】
トランジスタを微細化する場合には、製造工程において発生する不良が大きな問題となる
。例えば、ソース電極及びドレイン電極と、チャネル形成領域とは電気的に接続されるが
、微細化に伴う被覆性の低下などに起因して、断線や接続不良などが生じうる。
【００１０】
また、トランジスタを微細化する場合には、短チャネル効果の問題も生じる。短チャネル
効果とは、トランジスタの微細化（チャネル長（Ｌ）の縮小）に伴って顕在化する電気特
性の劣化である。短チャネル効果は、ドレイン電極の電界の効果がソース電極にまでおよ
ぶことに起因するものである。短チャネル効果の具体例としては、しきい値電圧の低下、
Ｓ値の増大、漏れ電流の増大などがある。特に、酸化物半導体を用いたトランジスタは、
室温においてシリコンを用いたトランジスタと比較してオフ電流が小さいことが知られて
おり、これは熱励起により生じるキャリアが少ない、つまりキャリア密度が小さいためと
考えられる。このようなキャリア密度が小さい材料を用いたトランジスタでは、しきい値
電圧の低下などの短チャネル効果が現れやすい傾向にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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