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公開番号2025138817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-25
出願番号2025112525,2023219723
出願日2025-07-02,2012-10-11
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 20250101AFI20250917BHJP()
要約【課題】酸化物半導体を用いた半導体装置において、オン電流の低下を抑制する。
【解決手段】半導体装置を、半導体層として機能する酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜
上のシリコン酸化物を含むゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上の少なくとも酸化物半導体膜
と重畳するゲート電極と、酸化物半導体膜と電気的に接続するソース電極およびドレイン
電極を有し、少なくともゲート電極と重畳する酸化物半導体膜は、ゲート絶縁膜との界面
から酸化物半導体膜に向けてシリコンの濃度が1.1原子%以下の濃度で分布する領域を
有する構造とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に少なくとも前記酸化物半導体膜と重畳するゲート電極と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、酸化インジウムを有し、
前記ゲート絶縁膜は、酸化シリコンを有し、
前記酸化物半導体膜は、第１の領域と、第２の領域とを有し、
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも、前記ゲート絶縁膜側に位置し、
前記第１の領域に含まれるシリコンの濃度は、０．８３原子％以下であり、かつ、前記第２の領域に含まれるシリコンの濃度より大きく、
前記第１の領域に含まれる炭素の濃度は、１．０×１０
２０
ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
以下である、半導体装置。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第１の領域は、前記ゲート絶縁膜との界面からの厚さが５ｎｍ以下の範囲に存在する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記ゲート電極は、窒素を含むＩｎ－Ｏ膜を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【０００２】
なお、本明細書中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うる装置
全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
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。当該トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）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材料が注目
されている。
【０００４】
例えば、トランジスタの活性層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜
鉛（Ｚｎ）を含む非晶質酸化物を用いたトランジスタが開示されている（特許文献１参照
）。
【０００５】
酸化物半導体を用いたトランジスタは、アモルファスシリコンを用いたトランジスタより
も高いオン特性（オン電流など）を有する。
【０００６】
また、このようなトランジスタに用いる酸化物半導体について、「酸化物半導体は不純物
に対して鈍感であり、膜中にはかなりの金属不純物が含まれていても問題がなく、ナトリ
ウムのようなアルカリ金属が多量に含まれる廉価なソーダ石灰ガラスも使える」といった
ことも述べられている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００６－１６５５２８号公報
【非特許文献】
【０００８】
神谷、野村、細野、「アモルファス酸化物半導体の物性とデバイス開発の現状」、固体物理、２００９年９月号、Ｖｏｌ．４４、ｐｐ．６２１－６３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、酸化物半導体は不純物に対して鈍感であるという従来の技術認識を真に受
けて、酸化物半導体膜を用いたトランジスタのデバイス構造及びプロセスの設計を行うと
、ソース領域及びドレイン領域の抵抗が増大する、オン電流が設計値より低下するといっ
た問題が発生する。
【００１０】
このような問題に鑑み、開示する発明の一態様は、酸化物半導体膜を用いたトランジスタ
又はこのトランジスタによって構成される半導体装置の性能向上を図ることを目的の一と
する。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジスタのオン電流の低下を抑制し、このよ
うなトランジスタによって構成される半導体装置の動作特性の向上を図ることを目的の一
とする。
【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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