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公開番号2025137646
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2025118533,2024042023
出願日2025-07-14,2010-11-25
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 84/83 20250101AFI20250911BHJP()
要約【課題】新たな構造の酸化物半導体層を用いた新たな構造の半導体装置を提供することを
目的の一とする。
【解決手段】絶縁表面を有する基板上の、第1の酸化物半導体層の表面から内部に向かっ
て成長させた結晶領域を有する第1の酸化物半導体層と、第1の酸化物半導体層上の第2
の酸化物半導体層と、第2の酸化物半導体層と接するソース電極層およびドレイン電極層
と、第2の酸化物半導体層、ソース電極層、およびドレイン電極層を覆うゲート絶縁層と
、ゲート絶縁層上の、第2の酸化物半導体層と重畳する領域のゲート電極層と、を有し、
第2の酸化物半導体層は、結晶領域から成長させた結晶を有する層である半導体装置であ
る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁表面を有する基板上に設けられ、且つ第１の酸化物半導体層の表面から内部に向かって成長させた結晶領域を有する第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上の第２の酸化物半導体層と、
前記第２の酸化物半導体層と接する領域を有する、ソース電極層およびドレイン電極層と、
前記第２の酸化物半導体層、前記ソース電極層および前記ドレイン電極層を覆う領域を有するゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられ、且つ前記第２の酸化物半導体層と重畳する領域を有するゲート電極層と、を有し、
前記第２の酸化物半導体層は、前記結晶領域から成長させた結晶を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
開示する発明の技術分野は、酸化物半導体を用いた半導体装置およびその作製方法に関す
るものである。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およ
び装置全般を指す。例えば、パワーデバイスや、サイリスタ、コンバータ、イメージセン
サ、メモリなど、これらを含む半導体集積回路、液晶表示パネルに代表される電気光学装
置や有機発光素子を有する発光表示装置などは、広く半導体装置に含まれる。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電界効果型トランジスタは、最も広く用いられている半導体素子の一つである。電界効果
型トランジスタに用いられる材料は、その用途に応じて様々であるが、特に、シリコンを
含む半導体材料が多く用いられている。
【０００３】
シリコンを用いた電界効果型トランジスタは、多くの用途に対して要求される特性を満た
す。例えば、高速動作が必要な集積回路などの用途には単結晶シリコンを用いることで、
その要求が満たされる。また、表示装置などの大面積用途に対しては、非晶質シリコンを
用いることで、その要求を満たすことができる。
【０００４】
このように、シリコンは汎用性が高く、様々な用途に用いることが可能であるが、近年で
は半導体材料に対して、汎用性と共に一層の性能を求める傾向にある。例えば、大面積表
示装置の高性能化という観点からは、スイッチング素子の高速動作を実現するために、大
面積化が容易で、且つ非晶質シリコンを超える性能を有する半導体材料が求められている
。
【０００５】
また、金属酸化物の中には半導体特性を示すものがあり、例えば、酸化タングステン、酸
化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などが知られている。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とする薄膜トランジスタが既に知られている（特許文献１乃至
４、非特許文献１）。
【０００６】
金属酸化物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（非特許文献２乃至４）。
【０００７】
このような状況において、酸化物半導体を用いた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴとも呼
ぶ）に関する技術が注目されており、上記のようなＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物で構成され
る酸化物半導体を薄膜トランジスタのチャネル層として適用可能であることが確認されて
いる（非特許文献５及び６）。
【０００８】
例えば、特許文献５には、ホモロガス化合物ＩｎＭＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（Ｍ＝Ｉｎ、Ｆｅ、
Ｇａ、またはＡｌ、ｍ＝１以上５０未満の整数）を用いた透明薄膜電界効果型トランジス
タが開示されている。
【０００９】
また、特許文献６には、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎを含む非晶質酸化物半導体であって電子キャリ
ア濃度が１０
１８
／ｃｍ
３
未満であるものを用いた電界効果型トランジスタが開示されて
いる。なお、当該文献において、非晶質酸化物半導体の原子数の比は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ
＝１：１：ｍ（ｍ＜６）である。
【００１０】
さらに、特許文献７には、微結晶を含む非晶質酸化物半導体を活性層とする電界効果型ト
ランジスタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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