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公開番号2025138824
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-25
出願番号2025112719,2024165390
出願日2025-07-03,2010-06-29
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】安定した電気特性を有する薄膜トランジスタを有する、信頼性のよい半導体装置
を作製する。
【解決手段】チャネル形成領域を含む半導体層を酸化物半導体膜とする薄膜トランジスタ
を有する半導体装置の作製方法において、酸化物半導体膜の純度を高め、不純物である水
分などを低減する加熱処理(脱水化または脱水素化のための加熱処理)を行った後、酸素
雰囲気下において徐冷する。また、酸化物半導体膜中だけでなく、ゲート絶縁層内に存在
する水分などの不純物を低減し、上下に接して設けられる膜と酸化物半導体膜の界面に存
在する水分などの不純物を低減する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の、ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の、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１の酸化物絶縁膜と、
前記第１の酸化物半導体層上と前記第１の酸化物絶縁膜上の、第２の酸化物半導体層と、
前記第２の酸化物半導体層と電気的に接続された、ソース電極と、
前記第２の酸化物半導体層と電気的に接続された、ドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極上の、第２の酸化物絶縁膜と、
前記第２の酸化物絶縁膜上の、絶縁膜と、
前記絶縁膜上の、第１の導電層と、第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層は、前記第１の酸化物半導体層と重なる領域を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の酸化物絶縁膜及び前記絶縁膜に設けられた開口を介して、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続され、
前記第１の酸化物半導体層は、チャネル形成領域を有する半導体装置。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の、ゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の、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１の酸化物絶縁膜と、
前記第１の酸化物半導体層上と前記第１の酸化物絶縁膜上の、第２の酸化物半導体層と、
前記第２の酸化物半導体層と電気的に接続された、ソース電極と、
前記第２の酸化物半導体層と電気的に接続された、ドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極上の、第２の酸化物絶縁膜と、
前記第２の酸化物絶縁膜上の、絶縁膜と、
前記絶縁膜上の、第１の導電層と、第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層は、前記第１の酸化物半導体層と重なる領域を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の酸化物絶縁膜及び前記絶縁膜に設けられた開口を介して、前記ソース電極または前記ドレイン電極と電気的に接続され、
前記第１の酸化物半導体層は、チャネル形成領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、Ｉｎ－Ｏである半導体装置。

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）【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】
近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数～数百ｎｍ程度）を用い
て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩ
Ｃや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチン
グ素子として開発が急がれている。また、金属酸化物の一例である酸化インジウムは、液
晶ディスプレイなどで必要とされる透光性を有する電極材料として用いられている。
【０００４】
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）。
【０００５】
ところで、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（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物ともいう。）として知られてい
る（非特許文献２乃至４）。
【０００６】
また、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
スタのチャネル層に適用可能であることが確認されている（特許文献５、非特許文献５及
び６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
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】
【０００８】
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】
【０００９】
安定した電気特性を有する薄膜トランジスタを有する、信頼性のよい半導体装置を作製す
ることを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
チャネル形成領域を含む半導体層を酸化物半導体膜とする薄膜トランジスタを有する半導
体装置の作製方法において、酸化物半導体膜の純度を高め、不純物である水分などを低減
する加熱処理（脱水化または脱水素化のための加熱処理）を行う。また、酸化物半導体膜
中だけでなく、ゲート絶縁層４０２内に存在する水分などの不純物を低減し、上下に接し
て設けられる膜と酸化物半導体膜の界面に存在する水分などの不純物を低減する。
（【００１１】以降は省略されています）

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