JP2013131740A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化反応のギブス自由エネルギーがゲート絶縁膜よりも高いゲート電極を用いる半導体装置である。ゲート電極とゲート絶縁膜と接する領域において、ゲート電極がゲート絶縁膜より酸化反応のギブス自由エネルギーが高いことに起因してゲート電極からゲート絶縁膜に酸素が移動し、当該酸素がゲート絶縁膜を透過してゲート絶縁膜に接して設けられた酸化物半導体膜に供給されることで酸化物半導体膜中および酸化物半導体膜近傍の酸素欠損を低減することができる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様に係るトランジスタについて図1乃至図3を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態1とは異なる構造のトランジスタについて図4乃至図6を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態1および実施の形態2とは異なる構造のトランジスタについて図7乃至図11を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態1乃至3で示したトランジスタと異なる構造のトランジスタについて図12を用いて説明する。
本実施の形態では実施の形態1乃至実施の形態4のいずれかに示すトランジスタを用いて作製した液晶表示装置について説明する。なお、本実施の形態では液晶表示装置に本発明の一形態を適用した例について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、発光装置の一つであるEL(Electro Luminescence)表示装置に本発明の一形態を適用することも、当業者であれば容易に想到し得るものである。
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態4のいずれかに示すトランジスタを用いて、半導体記憶装置を作製する例について説明する。
実施の形態1乃至実施の形態4のいずれかに示すトランジスタまたは実施の形態6に示した半導体記憶装置を少なくとも一部に用いてCPU(Central Processing Unit)を構成することができる。
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態7の少なくともいずれかを適用した電子機器の例について説明する。
102 下地絶縁膜
104 ゲート電極
104a 第1の層
104b 第2の層
104c 第3の層
105 ゲート電極
105a 第1の層
105b 第2の層
106 酸化物半導体膜
112 ゲート絶縁膜
114a 導電膜
114b 導電膜
116 一対の電極
118 保護絶縁膜
124a 導電膜
124b 導電膜
136 酸化物半導体膜
204 ゲート電極
204a 第1の層
204b 第2の層
204c 第3の層
205 ゲート電極
205a 第1の層
205b 第2の層
206 酸化物半導体膜
212 ゲート絶縁膜
214a 導電膜
214b 導電膜
216 一対の電極
224a 導電膜
224b 導電膜
224c 導電膜
236 酸化物半導体膜
304 ゲート電極
304a 第1の層
304b 第2の層
304c 第3の層
306 酸化物半導体膜
306a 第1の領域
306b 第2の領域
310 側壁絶縁膜
312 ゲート絶縁膜
313 ゲート絶縁膜
314a 導電膜
314b 導電膜
316 一対の電極
318 保護絶縁膜
324a 導電膜
324b 導電膜
324c 導電膜
334a 導電膜
334b 導電膜
404 ゲート電極
404a 第1の層
404b 第2の層
404c 第3の層
406 酸化物半導体膜
406a 第1の領域
406b 第2の領域
410 側壁絶縁膜
412 ゲート絶縁膜
416 一対の電極
418 保護絶縁膜
420 絶縁膜
466 一対の配線
1141 スイッチング素子
1142 記憶素子
1143 記憶素子群
1189 ROMインターフェース
1190 基板
1191 ALU
1192 ALUコントローラ
1193 インストラクションデコーダ
1194 インタラプトコントローラ
1195 タイミングコントローラ
1196 レジスタ
1197 レジスタコントローラ
1198 バスインターフェース
1199 ROM
2200 画素
2210 液晶素子
2220 キャパシタ
2230 トランジスタ
9300 筐体
9301 ボタン
9302 マイクロフォン
9303 表示部
9304 スピーカ
9305 カメラ
9310 筐体
9311 表示部
9320 筐体
9321 ボタン
9322 マイクロフォン
9323 表示部
9630 筐体
9631a 表示部
9631b 表示部
9633 留め具
9638 操作スイッチ
Claims (11)
- 酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜と重畳する、厚さが30nm以上であるゲート電極と、
前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、
前記ゲート電極の前記ゲート絶縁膜との界面からの垂直距離が3nmにおける酸素濃度は、前記ゲート電極の前記ゲート絶縁膜との界面からの垂直距離が15nmにおける酸素濃度よりも低いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記ゲート電極が、銀、銅、ルテニウム、イリジウム、白金および金から選ばれた一種以上を含むことを特徴とする半導体装置。 - 酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜と重畳し、少なくとも第1の層および第2の層を含むゲート電極と、
前記酸化物半導体膜と前記ゲート電極との間に設けられたゲート絶縁膜と、を有し、
前記ゲート電極の前記第1の層は、前記ゲート絶縁膜と接して設けられ、かつ前記ゲート電極の前記第2の層よりも酸素濃度が低いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項3において、
前記ゲート電極の前記第1の層は、前記ゲート絶縁膜よりも酸化反応のギブス自由エネルギーが高い物質からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記ゲート絶縁膜が酸素透過性を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項2乃至請求項4のいずれか一において、
少なくとも前記ゲート電極の前記第1の層の側面と接して、酸素透過性の低い絶縁膜が設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3乃至請求項6のいずれか一において、
前記ゲート電極の前記第1の層および前記第2の層が、銀、銅、ルテニウム、イリジウム、白金および金から選ばれた一種以上を含む酸化物からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3乃至請求項6のいずれか一において、
前記ゲート電極の前記第1の層が、銀、銅、ルテニウム、イリジウム、白金および金から選ばれた一種以上を含む金属からなり、前記ゲート電極の前記第2の層が、銀、銅、ルテニウム、イリジウム、白金および金から選ばれた一種以上を含む酸化物からなることを特徴とする半導体装置。 - 少なくとも酸化物を含むゲート電極を形成し、
前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に重畳する酸化物半導体膜を形成した後、加熱処理を行うことで、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極から前記酸化物半導体膜へ酸素を供給することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜を介して前記酸化物半導体膜と重畳して、少なくとも酸化物層を含むゲート電極を形成した後、加熱処理を行うことで、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極から前記酸化物半導体膜へ酸素を供給することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 酸化物半導体膜を成膜し、
前記酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜を成膜し、
前記ゲート絶縁膜上に少なくとも酸化物層を含む導電膜を成膜した後、加熱処理を行うことで、前記ゲート絶縁膜を介して前記導電膜から前記酸化物半導体膜へ酸素を供給し、
前記酸素を前記酸化物半導体膜に供給した前記導電膜の一部をエッチングして、ゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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