JP6190228B2 - 半導体装置及び撮像装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置を例示する透視平面図である。
図2は、第1の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図2は、図1のA1−A2線断面図である。図3(a)は、図1のB1−B2線断面図である。図3(b)は、図1のC1−C2線断面図である。
半導体層10は、第1半導体部分12と第2半導体部分13とを含む。第1半導体部分12は、第1部分10aと、第2部分10bと、第3部分10cとを含む。第2半導体部分13は、第4部分10dと、第5部分10eと、第6部分10fと、を含む。第1半導体部分12と第2半導体部分13とは、連続して設けられている。
第1ゲート電極20aは、第1ゲート辺23aと、第2ゲート辺23bと、を有する。第2ゲート辺23bは、X−Y平面に投影したときに、第2半導体辺10qと第1ゲート辺23aとの間に設けられる。
図3(a)に表したように、第1電極21aは、半導体層10の第1部分10aと電気的に接続されている。第2電極21bは、半導体層10の第2部分10bと電気的に接続されている。
第1電極21aは、例えば、第1トランジスタ22aにおいてソース電極である。第2電極21bは、例えば、第1トランジスタ22aにおいてドレイン電極である。
第3電極21cは、例えば、第2トランジスタ22bにおいてソース電極である。第4電極21dは、例えば、第2トランジスタ22bにおいてドレイン電極である。
図3(c)は、第1の実施形態に係る半導体装置110の模式的断面図である。例えば、半導体層10は、第1層間絶縁膜25aと第2層間絶縁膜25bとの間に設けられる。第1層間絶縁膜25aは、半導体基板11と半導体層10との間に設けられる。すなわち、実施形態に係る薄膜トランジスタは、CMOSプロセスにおける配線層に設けられる。
図4は、第1トランジスタ22aの特性を例示している。図4の縦軸は、第1トランジスタ22aのしきい値Vthである。図4の横軸は、第1距離L1である。第1距離L1が0.3μmより小さい場合、しきい値Vthが大きく負にシフトする。これは、例えば、半導体層10の端において、半導体層10の抵抗が低くなるためである。半導体層10を、エッチングなどによって、パターニングする際に、半導体層10の抵抗が低くなる場合がある。実施形態に係る半導体装置110においては、第1距離L1は、例えば、0.3μm以上とする。
図5は、第1の実施形態に係る半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図5は、第1トランジスタ22aの特性を例示している。図5の縦軸は、第1トランジスタ22aのしきい値Vthである。図5の横軸は、第2距離L2である。第2距離L2が0.5μmより小さい場合、しきい値Vthが大きくシフトする。これは、例えば、半導体装置110の形成工程における熱処理の際に、半導体層10中に含まれていた酸素が、電極に吸収されるためである。実施形態に係る半導体装置110においては、第2距離L2は、例えば、0.5μm以上とする。これにより、例えば、ソース・ドレイン電極のコンタクト穴から半導体層に及ぼす影響が、隣接するチャネル部に干渉しないようになる。
実施形態によれば、ばらつきが抑制された薄膜トランジスタが提供される。
図6(a)〜図6(e)は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する模式的断面図である。
図6(a)に表したように、第1層間絶縁膜25aに、例えば、ダマシン法を用いて、第1ゲート電極20aが設けられる。第1ゲート電極20aの形成は、CMOSプロセスにおける配線形成工程と同時に行っても良い。第1層間絶縁膜25aは、例えば、シリコン酸化膜である。第1ゲート電極20aには、例えば、Cuが用いられる。第1層間絶縁膜25aの上及び第1ゲート電極の上に、絶縁膜15が設けられる。絶縁膜15には、例えば、配線層形成時のエッチングストッパ層を用いることができる。
第2層間絶縁膜25bの成膜は、例えば、200℃〜300℃、好ましくは、230℃〜270℃において行われる。
本実施形態によれば、ばらつきが抑制された薄膜トランジスタが提供される。
図7(a)及び図7(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する模式図である。
図7(a)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する透視平面図である。
図7(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。図7(b)は、図7(a)のD1−D2線断面図である。
図8(a)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する透視平面図である。
図8(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。図8(b)は、図8(a)のE1−E2線断面図である。
図9は、第3の実施形態に係る撮像装置を例示する模式的断面図である。
第3の実施形態に係る撮像装置200は、CMOSプロセスを用いたCMOSイメージセンサである。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (5)
- 半導体層であって、
第1部分と、第1部分と離間した第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた第3部分と、を含む第1半導体部分と、
前記第1部分から前記第2部分へ向かう第1方向と交差する第2方向において、前記第1部分と離間した第4部分と、前記第2方向において前記第2部分と離間した第5部分と、前記第4部分と前記第5部分との間に設けられた第6部分と、を含み前記第1半導体部分と連続する第2半導体部分と、
を含む半導体層と、
前記第1方向と前記第2方向を含む平面と交差する第3方向において、前記第3部分と離間して設けられた第1ゲート電極と、
前記第3方向において前記第6部分と離間し、前記第2方向において前記第1ゲート電極と離間して設けられた第2ゲート電極と、
前記第1ゲート電極と前記半導体層との間の位置、及び、前記第2ゲート電極と前記半導体層との間の位置に設けられた絶縁膜と、
前記第1部分と電気的に接続され、前記第1ゲート電極と離間し、前記第2ゲート電極と離間して設けられた第1電極と、
前記第2部分と電気的に接続され、前記第1ゲート電極と離間し、前記第2ゲート電極と離間し、前記第1電極と離間して設けられた第2電極と、
前記第4部分と電気的に接続され、前記第1ゲート電極と離間し、前記第2ゲート電極と離間し、前記第1電極と離間し、前記第2電極と離間して設けられた第3電極と、
前記第5部分と電気的に接続され、前記第1ゲート電極と離間し、前記第2ゲート電極と離間し、前記第1電極と離間し、前記第2電極と離間し、前記第3電極と離間して設けられた第4電極と、
を備え、
前記半導体層は、第1半導体辺と、第2半導体辺と、を有し、
前記第2半導体辺は、前記第2方向において前記第1半導体辺と離間し、
前記第1ゲート電極は、第1ゲート辺と、第2ゲート辺と、を有し、
前記第2ゲート辺は、前記平面に投影したときに前記第1ゲート辺と前記第2半導体辺との間に設けられ、
前記第2ゲート辺は、前記第2方向において前記第1ゲート辺と離間し、
前記第1半導体辺と前記第1ゲート辺との間の前記第2方向に沿った距離は、0.3マイクロメートル以上である、半導体装置。 - 前記第2ゲート電極は、前記第平面に投影したときに、第3ゲート辺と、前記第3ゲート辺と前記第2半導体辺との間に設けられ前記第2方向において前記第3ゲート辺と離間した第4ゲート辺と、を有し、
前記第2ゲート辺と前記第3ゲート辺との距離は、0.5マイクロメートル以上である請求項1記載の半導体装置。 - 半導体基板と、
前記半導体基板と前記半導体層との間に設けられた第1層間絶縁膜と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記第3部分、前記第1ゲート電極、前記第1電極および前記第2電極は第1のトランジスタを形成し、
前記第6部分、前記第2ゲート電極、前記第3電極および前記第4電極は第2のトランジスタを形成する、請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置を備えた撮像装置。
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