JP7352606B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
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ものである。
られた材料であり、液晶表示装置などに必要とされる透明電極の材料として用いられてい
る。
、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などがあり、このよう
な金属酸化物をチャネル形成領域に用いた薄膜トランジスタが既に知られている(例えば
、特許文献1乃至特許文献4、非特許文献1等参照)。
るInGaO3(ZnO)m(m:自然数)は、In、GaおよびZnを有する多元系酸
化物半導体として知られている(例えば、非特許文献2乃至非特許文献4等参照)。
ンジスタのチャネル形成領域に適用可能であることが確認されている(例えば、特許文献
5、非特許文献5および非特許文献6等参照)。
とは言い難く、S値やオンオフ比、信頼性などのトランジスタの諸特性に関して、より優
れたものが求められている。
することを目的の一とする。
極の側面が酸化されたことにより、S値やオンオフ比、信頼性などにおいて優れた特性を
示すものである。具体的には、例えば、次のような構成とすることができる。
よびドレイン電極と、酸化物半導体層、ソース電極およびドレイン電極を覆うゲート絶縁
層と、ゲート絶縁層上のゲート電極と、を有し、ソース電極およびドレイン電極は、その
側面が酸化された酸化領域を有する半導体装置である。なお、上記の酸化領域は、酸化物
半導体層への酸素の供給と共に形成されるものである。
Hz以下の高周波電力、および、酸素とアルゴンの混合ガスを用いたプラズマ処理により
形成されたものであることが望ましい。また、ソース電極およびドレイン電極の上に、平
面形状がソース電極およびドレイン電極と略同一の保護絶縁層を有することが望ましい。
なお、「略同一」の表現は、厳密に同一であることを要しない趣旨で用いるものであり、
同一と見なすことができる範囲が含まる。例えば、一のエッチング処理によって形成され
る場合の差異は許容される。
が望ましい。また、オフ電流は1×10-13A以下であることが望ましい。
るソース電極およびドレイン電極を形成し、ソース電極およびドレイン電極の側面を酸化
した後に、酸化物半導体層、ソース電極およびドレイン電極を覆うゲート絶縁層を形成し
、ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する、半導体装置の作製方法である。なお、ソース
電極およびドレイン電極の側面を酸化する際に、酸化物半導体層への酸素の供給が行われ
る。
GHz以下の高周波電力、および、酸素とアルゴンの混合ガスを用いたプラズマ処理によ
って行われることが望ましい。
ドレイン電極と略同一の保護絶縁層を形成することが望ましい。
により、オフ電流を1×10-13A以下とすることが望ましい。
は「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上の第1のゲー
ト電極」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを
除外しない。また、「上」「下」の用語は説明の便宜のために用いる表現に過ぎず、特に
言及する場合を除き、その上下を入れ替えたものも含む。
定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、
その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配
線」が一体となって形成されている場合なども含む。
、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため
、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることがで
きるものとする。
」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの
」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
などのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有す
る素子などが含まれる。
いたトランジスタの特性をさらに向上させている。ここで、当該酸素の供給処理は、酸化
物半導体を用いたトランジスタにおいて、ソース電極またはドレイン電極の側面が酸化さ
れるという形になって現れる。
膜化やカバレッジ不良などに起因して生じ得る、ゲート電極と、ソース電極またはドレイ
ン電極のショートを防止することが可能である。
半導体装置を実現することができる。
の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下
に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必
ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
本実施の形態では、開示する発明の一態様に係る半導体装置の構成および作製方法につい
て、図1乃至図3を参照して説明する。
図1は、半導体装置の構成の一例であるトランジスタ150を示す断面図である。なお、
トランジスタ150は、n型トランジスタとして説明するが、p型トランジスタを採用し
ても良い。
104aと、酸化物半導体層104aと電気的に接続するソース電極またはドレイン電極
106a、ソース電極またはドレイン電極106bと、ソース電極またはドレイン電極1
06a、ソース電極またはドレイン電極106bを覆うゲート絶縁層112と、ゲート絶
縁層112上のゲート電極114と、を有する(図1参照)。
ている。
bは、それぞれ、その側面が酸化された酸化領域110を有する。当該酸化領域110を
有することにより、ゲート絶縁層の薄膜化やカバレッジ不良などに起因して生じ得る、ゲ
ート電極と、ソース電極またはドレイン電極のショートを防止することが可能である。
ることにより高純度化されたものであることが望ましい。具体的には、酸化物半導体層1
04aの水素濃度は5×1019/cm3以下、望ましくは5×1018/cm3以下、
より望ましくは5×1017/cm3以下とする。なお、水素濃度が十分に低減され、酸
素が供給されることにより高純度化された酸化物半導体層104aでは、一般的なシリコ
ンウェハ(リンやボロンなどの不純物元素が微量に添加されたシリコンウェハ)における
キャリア濃度(1×1014/cm3程度)と比較して、十分に小さいキャリア濃度の値
(例えば、1×1012/cm3未満、望ましくは、1×1011/cm3以下)をとる
。このように、i型化または実質的にi型化された酸化物半導体を用いることで、極めて
優れたオフ電流特性のトランジスタ150を得ることができる。例えば、ドレイン電圧V
dが+1Vまたは+10Vの場合であって、ゲート電圧Vgが-5Vから-20Vの範囲
では、オフ電流は1×10-13A以下である。なお、上述の酸化物半導体層104a中
の水素濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mas
s Spectroscopy)で測定したものである。
い。例えば、非晶質構造、微結晶(マイクロクリスタル、ナノクリスタルなど)構造、多
結晶構造、非晶質中に微結晶や多結晶が含まれる構造、非晶質構造の表面に微結晶や多結
晶が形成された構造など、各種構造を適用することができる。
次に、トランジスタ150の作製方法について図2および図3を参照して説明する。
体層104を成膜する(図2(A)参照)。
きる。ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板
には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケ
イ酸ガラス等のガラス材料が用いられる。他にも、基板100として、セラミック基板、
石英基板、サファイア基板等の絶縁体でなる絶縁性基板、シリコン等の半導体材料でなる
半導体基板の表面を絶縁材料で被覆したもの、金属やステンレス等の導電体でなる導電性
基板の表面を絶縁材料で被覆したものを用いることができる。また、作製工程の熱処理に
耐えられることを条件に、プラスチック基板を用いることもできる。
成膜することができる。また、絶縁層102は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒
化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどを含むように形成す
るのが好適である。なお、絶縁層102は、単層構造としても良いし、積層構造としても
良い。絶縁層102の厚さは特に限定されないが、例えば、10nm以上500nm以下
とすることができる。ここで、絶縁層102は必須の構成要素ではないから、絶縁層10
2を設けない構成とすることも可能である。
素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜きなどが生じ、トランジスタの特性が悪化する
おそれがある。よって、絶縁層102は、できるだけ水素や水を含まないように成膜する
ことが望ましい。
絶縁層102を成膜することが望ましい。また、処理室内の残留水分を除去するためには
、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプなどの、吸着型の真空
ポンプを用いることが望ましい。ターボポンプにコールドトラップを加えたものを用いて
もよい。クライオポンプなどを用いて排気した処理室は、水素や水などが十分に除去され
ているため、絶縁層102に含まれる不純物の濃度を低減することができる。
しくは、濃度ppb程度)にまで低減された高純度ガスを用いることが望ましい。
、三元系金属酸化物であるIn-Ga-Zn-O、In-Sn-Zn-O、In-Al-
Zn-O、Sn-Ga-Zn-O、Al-Ga-Zn-O、Sn-Al-Zn-Oや、二
元系金属酸化物であるIn-Zn-O、Sn-Zn-O、Al-Zn-O、Zn-Mg-
O、Sn-Mg-O、In-Mg-Oや、In-O、Sn-O、Zn-Oなどを用いた酸
化物半導体層を適用することができる。また、上記酸化物半導体層にSiO2を含ませて
も良い。
料を含む薄膜を用いることができる。ここで、Mは、Ga、Al、MnおよびCoから選
ばれた一または複数の金属元素を示す。例えば、Mとしては、Ga、GaおよびAl、G
aおよびMn、GaおよびCoなどを適用することができる。なお、InMO3(ZnO
)m(m>0)で表記される材料のうち、MとしてGaを含むものを、In-Ga-Zn
-O酸化物半導体と呼び、その薄膜をIn-Ga-Zn-O酸化物半導体膜(In-Ga
-Zn-O非晶質膜)などと呼ぶ場合がある。
成膜用ターゲットを用いて、非晶質の酸化物半導体層をスパッタ法により成膜することと
する。なお、非晶質の酸化物半導体層中にシリコンを添加することで、その結晶化を抑制
することができるから、例えば、SiO2を2重量%以上10重量%以下含むターゲット
を用いて酸化物半導体層104を形成しても良い。
、酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物のターゲットを用いることができる。また、In、
Ga、およびZnを含む酸化物半導体成膜用ターゲット(組成比として、In2O3:G
a2O3:ZnO=1:1:1[mol比]、または、In:Ga:Zn=1:1:0.
5[atom比])などを用いることもできる。また、In、Ga、およびZnを含む酸
化物半導体成膜用ターゲットとして、In:Ga:Zn=1:1:1[atom比]、ま
たはIn:Ga:Zn=1:1:2[atom比]の組成比を有するターゲットなどを用
いても良い。酸化物半導体成膜用ターゲットの充填率は90%以上100%以下、好まし
くは95%以上(例えば99.9%)である。充填率の高い酸化物半導体成膜用ターゲッ
トを用いることにより、緻密な酸化物半導体層104が成膜される。
気、または、希ガス(代表的にはアルゴン)と酸素との混合雰囲気とするのが好適である
。具体的には、例えば、水素、水、水酸基、水素化物などの不純物が、濃度ppm程度(
望ましくは濃度ppb程度)にまで除去された高純度ガス雰囲気を用いるのが好適である
。
基板温度を100℃以上600℃以下好ましくは200℃以上400℃以下に熱する。そ
して、処理室内の残留水分を除去しつつ水素および水が除去されたスパッタガスを導入し
、金属酸化物をターゲットとして酸化物半導体層104を成膜する。基板を熱しながら酸
化物半導体層104を成膜することにより、酸化物半導体層104に含まれる不純物濃度
を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。処理室内の残
留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプを用いることが好ましい。例えば、クラ
イオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプなどを用いることができる。
また、ターボポンプにコールドトラップを加えたものを用いてもよい。クライオポンプを
用いて排気した処理室は、水素や水などが除去されており、酸化物半導体層104中の不
純物濃度を低減できる。
mm、圧力が0.6Pa、直流(DC)電力が0.5kW、雰囲気が酸素(酸素流量比率
100%)雰囲気、といった条件を適用することができる。なお、パルス直流(DC)電
源を用いると、成膜時に発生する粉状物質(パーティクル、ゴミともいう)が軽減でき、
膜厚分布も均一となるため好ましい。酸化物半導体層104の厚さは、2nm以上200
nm以下、好ましくは5nm以上30nm以下とする。ただし、適用する酸化物半導体材
料や用途などにより適切な厚さは異なるから、その厚さは、用いる材料や用途などに応じ
て選択すればよい。
てプラズマを発生させる逆スパッタを行い、絶縁層102の表面の付着物を除去するのが
好適である。ここで、逆スパッタとは、通常のスパッタにおいては、スパッタターゲット
にイオンを衝突させるところ、逆に、処理表面にイオンを衝突させることによってその表
面を改質する方法のことをいう。処理表面にイオンを衝突させる方法としては、アルゴン
雰囲気下で処理表面側に高周波電圧を印加して、基板付近にプラズマを生成する方法など
がある。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などによる雰囲気を適用し
てもよい。
島状の酸化物半導体層104aを形成する(図2(B)参照)。
れを用いても良い。もちろん、その両方を組み合わせて用いることもできる。酸化物半導
体層104を所望の形状にエッチングできるよう、材料に合わせてエッチング条件(エッ
チングガスやエッチング液、エッチング時間、温度等)は適宜設定する。
ng)法や、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結
合型プラズマ)エッチング法などを用いることができる。この場合にも、エッチング条件
(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極
温度等)は適宜設定する必要がある。
塩素系ガス、例えば塩素(Cl2)、塩化硼素(BCl3)、四塩化珪素(SiCl4)
、四塩化炭素(CCl4)などがある。また、フッ素を含むガス(フッ素系ガス、例えば
四弗化炭素(CF4)、弗化硫黄(SF6)、弗化窒素(NF3)、トリフルオロメタン
(CHF3)など)、臭化水素(HBr)、酸素(O2)、これらのガスにヘリウム(H
e)やアルゴン(Ar)などの希ガスを添加したガス、などを用いても良い。
ぜた溶液、アンモニア-過酸化水素水混合液(31重量%過酸化水素水:28重量%アン
モニア水:水=5:2:2)などがある。また、ITO07N(関東化学社製)などのエ
ッチング液を用いてもよい。
1の熱処理によって酸化物半導体層104a中の水(水酸基を含む)や水素などを除去す
ることができる。第1の熱処理の温度は、300℃以上750℃以下、好ましくは400
℃以上700℃以下とする。例えば、抵抗発熱体などを用いた電気炉に基板100を導入
し、酸化物半導体層104aに対して窒素雰囲気下450℃において1時間の熱処理を行
う。この間、酸化物半導体層104aは大気に触れさせず、水や水素の混入が行われない
ようにする。
によって、被処理物を加熱する装置であっても良い。例えば、GRTA(Gas Rap
id Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid The
rmal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anneal
)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ
、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ラン
プなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。
GRTA装置は、高温のガスを用いて熱処理を行う装置である。気体としては、アルゴン
などの希ガス、または窒素のような、熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が
用いられる。
気中に基板を投入し、数分間熱した後、当該不活性ガス雰囲気から基板を取り出すGRT
A処理を行ってもよい。GRTA処理を用いると短時間での高温熱処理が可能となる。ま
た、短時間の熱処理であるため、基板の耐熱温度を超える温度条件であっても適用が可能
となる。例えば、ガラス基板を用いる場合、耐熱温度(歪み点)を超える温度では基板の
シュリンクが問題となるが、短時間の熱処理の場合にはこれは問題とならない。なお、処
理中に、不活性ガスを、酸素を含むガスに切り替えても良い。酸素を含む雰囲気において
第1の熱処理を行うことで、酸素欠損に起因する欠陥を低減することができるためである
。
)を主成分とする雰囲気であって、水、水素などが含まれない雰囲気を適用するのが望ま
しい。例えば、熱処理装置に導入する窒素や、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの
純度を、6N(99.9999%)以上、好ましくは7N(99.99999%)以上(
すなわち、不純物濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)とする。
が結晶化し、微結晶または多結晶となる場合もある。例えば、結晶化率が90%以上、ま
たは80%以上の微結晶の酸化物半導体層となる場合もある。また、第1の熱処理の条件
、または酸化物半導体層を構成する材料によっては、結晶成分を含まない非晶質の酸化物
半導体層となる場合もある。
上20nm以下(代表的には2nm以上4nm以下))が混在する酸化物半導体層となる
場合もある。このように、非晶質中に微結晶を混在させ、配列させることで、酸化物半導
体層の電気的特性を変化させることも可能である。
層を形成する場合には、電気的異方性を有するIn2Ga2ZnO7の結晶粒が配向した
微結晶領域を形成することで、酸化物半導体層の電気的特性を変化させることができる。
上記微結晶領域は、例えば、In2Ga2ZnO7結晶のc軸が酸化物半導体層の表面に
垂直な方向をとるように配向した領域とするのが好適である。このように結晶粒を配向さ
せた領域を形成することで、酸化物半導体層の表面に平行な方向の導電性を向上させ、酸
化物半導体層の表面に垂直な方向の絶縁性を向上させることができる。また、このような
微結晶領域は、酸化物半導体層中への水や水素などの不純物の侵入を抑制する機能を有す
る。
の表面加熱によって形成することができる。また、Znの含有量がInまたはGaの含有
量より小さいスパッタターゲットを用いることで、より好適に形成することが可能である
。
酸化物半導体層104に行うこともできる。その場合には、第1の熱処理後に、加熱装置
から基板100を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行うことになる。
水化処理、脱水素化処理は、酸化物半導体層の形成後、酸化物半導体層104a上にソー
ス電極またはドレイン電極を積層させた後、ソース電極またはドレイン電極上にゲート絶
縁層を形成した後、などのタイミングにおいて行うことが可能である。また、このような
脱水化処理、脱水素化処理は、一回に限らず複数回行っても良い。
上に絶縁層108を形成する(図2(C)参照)。なお、絶縁層108は必須の構成要素
ではないが、後に形成されるソース電極またはドレイン電極の側面を選択的に酸化させる
ためには有効である。
法を用いて形成することができる。また、導電層106は、アルミニウム、クロム、銅、
タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた元素や、上述した元素を成分
とする合金等を用いて形成することができる。マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、
ベリリウム、トリウムのいずれか一または複数を含む材料を用いてもよい。また、アルミ
ニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジ
ウムから選ばれた元素を一または複数含有させた材料を用いてもよい。
物としては、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO
)、酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する場合がある
)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、または、これらの金属酸化物
材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含有させたものを用いることができる。
、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜が積層された
2層構造、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とが積層された3層構造などが挙げられ
る。ここでは、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜の3層構造を適用することとする。
い。酸化物導電層と導電層106は、連続して形成すること(連続成膜)が可能である。
このような酸化物導電層を設けることで、ソース領域またはドレイン領域の低抵抗化を図
ることができるため、トランジスタの高速動作が実現される。
絶縁層108は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム
、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどを含むように成膜するのが好適である。なお、絶縁
層108は、単層構造としても良いし、積層構造としても良い。絶縁層108の厚さは特
に限定されないが、例えば、10nm以上500nm以下とすることができる。
レイン電極106a、ソース電極またはドレイン電極106b、絶縁層108a、絶縁層
108bを形成する。そして、酸化物半導体層104aに酸素を供給すべく酸化処理を行
う。当該酸化処理によって、ソース電極またはドレイン電極106a、および、ソース電
極またはドレイン電極106bの一部には酸化領域110が形成される(図2(D)参照
)。また、点線で示すように、酸化物半導体層104a中には酸素が供給された領域が形
成される。なお、上記酸素が供給された領域の範囲は、酸化物半導体層104aを構成す
る材料や、酸化処理の条件などによって様々に変化する。例えば、酸化物半導体層104
aの下部界面にまで酸素を供給することも可能である。
を用いるのが好適である。特に、チャネル長(L)が25nm未満の露光を行う場合には
、数nm以上数10nm以下と極めて波長が短い超紫外線(Extreme Ultra
violet)を用いてマスク形成の露光を行うのが好適である。超紫外線による露光は
、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長(
L)を10nm以上1000nm以下とすることも可能である。このような方法でチャネ
ル長(L)を小さくすることにより、動作速度を向上させることができる。また、上記酸
化物半導体を用いたトランジスタはオフ電流が僅かであるため、微細化による消費電力の
増大を抑制できる。
れぞれの材料およびエッチング条件を適宜調節する。なお、材料およびエッチング条件に
よっては、当該工程において、酸化物半導体層104aの一部がエッチングされ、溝部(
凹部)を有する酸化物半導体層となることもある。
マスクである多階調マスクによってレジストマスクを形成し、これを用いてエッチング工
程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマスクは、複数の厚みを有す
る形状(階段状)となり、アッシングによりさらに形状を変形させることができるため、
複数のエッチング工程に用いることができる。つまり、一枚の多階調マスクによって、少
なくとも二種類以上の異なるパターンに対応するレジストマスクを形成することができる
。よって、露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減
できるため、工程の簡略化が図れる。
プラズマを用いた酸化処理(プラズマ酸化処理)とするのが好適である。マイクロ波によ
ってプラズマを励起することで、高密度プラズマが実現され、酸化物半導体層104aへ
のダメージを十分に低減することができるからである。
45GHz)、圧力を50Pa以上5000Pa以下(代表的には500Pa)、基板温
度を200℃以上400℃以下(代表的には300℃)とし、酸素とアルゴンとの混合ガ
スを用いて上記処理を行うことができる。
化物半導体層104aへのダメージを十分に低減しつつ、酸素欠損に起因する局在準位を
減少させることができる。つまり、酸化物半導体層104aの特性を一層向上させること
ができる。
aに酸素を供給することができる方法であれば、マイクロ波を用いたプラズマ酸化処理に
限定する必要は無い。例えば、酸素を含む雰囲気における熱処理などの方法を用いること
もできる。
を行ってもよい。例えば、窒素やアルゴンなどのガスを用いたプラズマ処理を行うことが
できる。
電極またはドレイン電極106bの一部(特に、その側面に相当する部分)には酸化領域
110が形成されることになる。この酸化領域110は、トランジスタ150が微細化さ
れている場合(例えば、チャネル長が1000nm未満である場合)には、特に有効であ
る。トランジスタの微細化に伴い、ゲート絶縁層に対してはその厚みを小さくすることが
要求されるが、酸化領域110を有することで、ゲート絶縁層の薄膜化やカバレッジ不良
などに起因して生じ得る、ゲート電極と、ソース電極またはドレイン電極のショートを防
止できるためである。なお、当該酸化領域110は、5nm以上(好ましくは10nm以
上)の厚みを有していれば、十分に効果的である。
bの上部の酸化を防止する役割を有する点で、絶縁層108aおよび絶縁層108bは重
要である。エッチングの際に用いたマスクを残存させたまま、上記プラズマ処理をするに
は大きな困難が伴うからである。
ッチングして、ソース電極またはドレイン電極106a、ソース電極またはドレイン電極
106b、絶縁層108a、絶縁層108bを一度に形成する場合を例示しているが、開
示する発明の一態様はこれに限定されない。
を選択的にエッチングして、トランジスタのチャネル形成領域にまで達する開口を形成し
た後に、当該領域に対して上記プラズマ処理を行って、酸化物半導体層104aに酸素を
供給し、また、導電層106の露出した部分を酸化し、その後、再度のエッチングによっ
て、ソース電極またはドレイン電極106a、ソース電極またはドレイン電極106b、
絶縁層108a、絶縁層108bを完成させても良い。このような工程を採用する場合に
は、目的とする部分にのみ酸化処理を適用することができるため、他の部分に対して、酸
化処理に起因する悪影響を与えずに済むというメリットがある。
112を形成する(図3(A)参照)。ゲート絶縁層112は、CVD法やスパッタリン
グ法等を用いて形成することができる。また、ゲート絶縁層112は、酸化珪素、窒化珪
素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルな
どを含むように形成するのが好適である。なお、ゲート絶縁層112は、単層構造として
も良いし、積層構造としても良い。ゲート絶縁層112の厚さは特に限定されないが、例
えば、10nm以上500nm以下とすることができる。
(高純度化された酸化物半導体)は、界面準位や界面電荷に対して極めて敏感であるため
、ゲート絶縁層112には、高い品質が要求されることになる。
密で絶縁耐圧の高い高品質なゲート絶縁層112を形成できる点で好適である。高純度化
された酸化物半導体層と高品質なゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減
して界面特性を良好なものとすることができるからである。
ング法やプラズマCVD法など他の方法を適用することも可能である。また、形成後の熱
処理によって、膜質や界面特性などが改質される絶縁層を適用しても良い。いずれにして
も、ゲート絶縁層112としての膜質が良好であると共に、酸化物半導体層との界面準位
密度を低減し、良好な界面を形成できるものを設ければよい。
に水素や水などを排除することで、ゲートバイアス・熱ストレス試験(BT試験:例えば
、85℃、2×106V/cm、12時間など)に対してしきい値電圧(Vth)が変動
しない、安定なトランジスタを得ることが可能である。
は、200℃以上400℃以下、望ましくは250℃以上350℃以下である。例えば、
窒素雰囲気下で250℃、1時間の熱処理を行えばよい。第2の熱処理を行うと、トラン
ジスタの電気的特性のばらつきを軽減することができる。なお、本実施の形態では、ゲー
ト絶縁層112の形成後に第2の熱処理を行っているが、第2の熱処理のタイミングは、
第1の熱処理の後であれば特に限定されない。
4を形成する(図3(B)参照)。ゲート電極114は、ゲート絶縁層112上に導電層
を成膜した後に、当該導電層を選択的にパターニングすることによって形成することがで
きる。
を用いて成膜することができる。また、導電層は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル
、チタン、モリブデン、タングステンからから選ばれた元素や、上述した元素を成分とす
る合金等を用いて成膜することができる。マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリ
リウム、トリウムのいずれか一または複数を含む材料を用いてもよい。また、アルミニウ
ムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウム
から選ばれた元素を一または複数含有させた材料を用いてもよい。
ては酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化
インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する場合がある)、酸化
インジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)、または、これらの金属酸化物材料にシ
リコン若しくは酸化シリコンを含有させたものを用いることができる。
コンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜が積層された2層構
造、チタン膜とアルミニウム膜とチタン膜とが積層された3層構造などが挙げられる。こ
こでは、チタンを含む材料を用いて導電層を成膜し、ゲート電極114に加工する。
縁層118を成膜する(図3(C)参照)。層間絶縁層116および層間絶縁層118は
、PVD法やCVD法などを用いて成膜することができる。また、酸化シリコン、窒化酸
化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル等の無機
絶縁材料を含む材料を用いて成膜することができる。なお、本実施の形態では、層間絶縁
層116と層間絶縁層118の積層構造としているが、開示する発明の一態様はこれに限
定されない。1層としても良いし、3層以上の積層構造としても良い。
表面が平坦になるように層間絶縁層118を形成することで、層間絶縁層118上に、電
極や配線などを好適に形成することができるためである。
濃度は5×1019/cm3以下となり、また、トランジスタ150のオフ電流は1×1
0-13A以下となる。このように、水素濃度が十分に低減され、酸素が供給されること
により高純度化された酸化物半導体層104aを適用することで、優れた特性のトランジ
スタ150を得ることができる。なお、水素濃度を低減した直後に、酸素の供給を行う場
合には、酸化物半導体層に水素や水などが混入するおそれがないため、極めて良好な特性
の酸化物半導体層を実現することができるという点で好適である。もちろん、良好な特性
の酸化物半導体層を実現できるのであれば、水素濃度の低減処理と、酸素の供給処理は、
連続的に行われる必要はない。例えば、これらの処理の間に別の処理を含んでいても良い
。また、これらの処理を、同時に行っても良い。
104aに酸素プラズマ処理を施している。このため、トランジスタ150の特性はさら
に高いものとなる。また、ソース電極またはドレイン電極の側面に相当する領域が酸化さ
れることになるため、ゲート絶縁層の薄膜化に起因して生じるおそれのある、ゲート電極
-ソース電極(またはドレイン電極)間の短絡を防止することができる。
位そのものを十分に減らすという思想を含まない。開示する発明の一態様では、局在準位
の原因になり得る水や水素を酸化物半導体中より除去することで、高純度化した酸化物半
導体を作製する。これは、局在準位そのものを十分に減らすという思想に立脚するもので
ある。そして、これによって極めて優れた工業製品の製造を可能とするものである。
ため、酸素欠乏により発生する金属の未結合手に対して酸素を供給し、酸素欠陥による局
在準位を減少させることにより、酸化物半導体をさらに高純度化(i型化)するのは好適
である。たとえば、チャネル形成領域に密接して酸素過剰の酸化膜を形成し、200℃以
上400℃以下、代表的には250℃程度の温度条件での熱処理を行うことで、当該酸化
膜から酸素を供給して、酸素欠陥による局在準位を減少させることが可能である。また、
第2の熱処理中に、不活性ガスを、酸素を含むガスに切り替えても良い。第2の熱処理に
続けて、酸素雰囲気、または水素や水を十分に除去した雰囲気における降温過程を経るこ
とで、酸化物半導体中に酸素を供給することも可能である。
2eV以下の浅い準位や、酸素欠損による深い準位、などに起因するものと考えられる。
これらの欠陥を無くすために、水素を徹底的に除去し、酸素を十分に供給するという技術
思想は正しいものであろう。
などの不純物を除去すると共に、酸化物半導体の構成元素である酸素を供給することでi
型化を実現する。この点、シリコンなどのように不純物を添加してのi型化ではなく、従
来にない技術思想を含むものといえる。
ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタの電導機構につき、図4乃至図7を用いて説
明する。なお、以下の説明では、理解の容易のため理想的な状況を仮定しており、そのす
べてが現実の様子を反映しているとは限らない。また、以下の説明はあくまでも一考察に
過ぎず、発明の有効性に影響を与えるものではないことを付記する。
ト電極(GE1)上にゲート絶縁層(GI)を介して酸化物半導体層(OS)が設けられ
、その上にソース電極(S)およびドレイン電極(D)が設けられ、ソース電極(S)お
よびドレイン電極(D)を覆うように絶縁層が設けられている。
5中の黒丸(●)は電子を示し、白丸(○)は正孔を示し、それぞれは電荷(-q、+q
)を有している。ドレイン電極に正の電圧(VD>0)を印加した上で、破線はゲート電
極に電圧を印加しない場合(VG=0)、実線はゲート電極に正の電圧(VG>0)を印
加する場合を示す。ゲート電極に電圧を印加しない場合は高いポテンシャル障壁のために
電極から酸化物半導体側へキャリア(電子)が注入されず、電流を流さないオフ状態を示
す。一方、ゲートに正の電圧を印加するとポテンシャル障壁が低下し、電流を流すオン状
態を示す。
図6(A)は、ゲート電極(GE1)に正の電圧(VG>0)が与えられた状態であり、
ソース電極とドレイン電極との間にキャリア(電子)が流れるオン状態を示している。ま
た、図6(B)は、ゲート電極(GE1)に負の電圧(VG<0)が印加された状態であ
り、オフ状態(少数キャリアは流れない状態)である場合を示す。
示す。
従来の酸化物半導体はn型であり、そのフェルミ準位(EF)は、バンドギャップ中央に
位置する真性フェルミ準位(Ei)から離れて、伝導帯寄りに位置している。なお、酸化
物半導体において水素の一部はドナーとなりn型化する要因の一つであることが知られて
いる。
化物半導体から除去し、酸化物半導体の主成分以外の元素(不純物元素)が極力含まれな
いように高純度化することにより真性(i型)とし、または真性とせんとしたものである
。すなわち、不純物元素を添加してi型化するのではなく、水素や水等の不純物を極力除
去することにより、高純度化されたi型(真性半導体)またはそれに近づけることを特徴
としている。これにより、フェルミ準位(EF)は真性フェルミ準位(Ei)と同程度と
することができる。
と言われている。ソース電極およびドレイン電極を構成するチタン(Ti)の仕事関数は
、酸化物半導体の電子親和力(χ)とほぼ等しい。この場合、金属-酸化物半導体界面に
おいて、電子に対してショットキー型の障壁は形成されない。
との界面付近(酸化物半導体のエネルギー的に安定な最低部)を移動する。
キャリアであるホールは実質的にゼロであるため、電流は限りなくゼロに近い値となる。
純度化することにより、真性(i型)とし、または実質的に真性となるため、ゲート絶縁
層との界面特性が顕在化する。そのため、ゲート絶縁層には、酸化物半導体と良好な界面
を形成できるものが要求される。具体的には、例えば、VHF帯~マイクロ波帯の電源周
波数で生成される高密度プラズマを用いたCVD法で作製される絶縁層や、スパッタリン
グ法で作製される絶縁層などを用いることが好ましい。
ることにより、例えば、トランジスタのチャネル幅(W)が1×104μm、チャネル長
(L)が3μmの場合には、10-13A以下のオフ電流、0.1V/dec.のサブス
レッショルドスイング値(S値)(ゲート絶縁層の厚さ:100nm)が実現され得る。
純度化することにより、トランジスタの動作を良好なものとすることができる。
次に、酸化物半導体を用いたトランジスタのホットキャリア劣化耐性につき、図8乃至図
10を用いて説明する。なお、以下の説明では、理解の容易のため理想的な状況を仮定し
ており、そのすべてが現実の様子を反映しているとは限らない。また、以下の説明はあく
までも一考察に過ぎないことを付記する。
とドレインアバランシェホットキャリア注入(DAHC注入)がある。なお、以下では簡
単のため、電子のみを考慮する。
になった電子が、ゲート絶縁層などに注入される現象をいう。電子へのエネルギーの授与
は、電子が低電界で加速される事で行われる。
ト絶縁層などに注入される現象を言う。DAHC注入とCHE注入との相違は、衝突イオ
ン化によるアバランシェ降伏を伴うか否かにある。なお、DAHC注入では、半導体のバ
ンドギャップ以上の運動エネルギーを持つ電子が必要となる。
エネルギーを示し、図9に、In-Ga-Zn-O系の酸化物半導体(IGZO)のバン
ド構造から見積もった各種ホットキャリア注入に要するエネルギーを示す。また、図8(
A)および図9(A)はCHE注入を表し、図8(B)および図9(B)はDAHC注入
を表す。
ン中において衝突せずに加速されるキャリア(例えば電子)はごく僅かであるのに対して
、シリコンはバンドギャップが小さく、アバランシェ降伏が生じやすいことに起因してい
る。アバランシェ降伏によりゲート絶縁層の障壁を越えられる電子の数は増加し、CHE
注入の確率を容易に上回る。
の場合と大きく異ならず、やはりその確率は低いものである。また、DAHC注入に必要
なエネルギーは、バンドギャップの広さからCHE注入に必要なエネルギーと同程度とな
る。
ャリア劣化の耐性は高い。
注目される炭化シリコン(SiC)と同程度である。図10に、4H-SiCについての
各種ホットキャリア注入に必要なエネルギーを示す。また、図10(A)はCHE注入を
表し、図10(B)はDAHC注入を表す。CHE注入に関しては、In-Ga-Zn-
O系の酸化物半導体の方が若干そのしきいが高く、有利といえる。
への耐性やソース-ドレイン破壊への耐性が非常に高いということが分かる。また、炭化
シリコンと比較しても遜色のない耐圧が得られるといえる。
次に、酸化物半導体を用いたトランジスタにおける短チャネル効果に関し、図11および
図12を用いて説明する。なお、以下の説明では、理解の容易のため理想的な状況を仮定
しており、そのすべてが現実の様子を反映しているとは限らない。また、以下の説明はあ
くまでも一考察に過ぎないことを付記する。
する電気特性の劣化をいう。短チャネル効果は、ドレインの効果がソースにまでおよぶこ
とに起因するものである。短チャネル効果の具体例としては、しきい値電圧の低下、S値
の増大、漏れ電流の増大などがある。
造に関して検証した。具体的には、キャリア濃度および酸化物半導体層の厚さを異ならせ
た4種類のモデルを用意して、チャネル長(L)としきい値電圧(Vth)の関係を確認
した。モデルとしては、ボトムゲート構造のトランジスタを採用し、酸化物半導体のキャ
リア濃度を1.7×10-8/cm3、または1.0×1015/cm3のいずれかとし
、酸化物半導体層の厚さを1μm、または30nmのいずれかとした。なお、酸化物半導
体としてIn-Ga-Zn-O系の酸化物半導体を用い、ゲート絶縁層として100nm
の厚さの酸化窒化珪素膜を用いた。酸化物半導体のバンドギャップを3.15eV、電子
親和力を4.3eV、比誘電率を15、電子移動度を10cm2/Vsと仮定した。酸化
窒化珪素膜の比誘電率を4.0と仮定した。計算にはシルバコ社製デバイスシミュレーシ
ョンソフト「Atlas」を使用した。
m3の場合、図12は、キャリア濃度が1.0×1015/cm3の場合である。図11
および図12には、チャネル長(L)が10μmのトランジスタを基準とし、チャネル長
(L)を10μmから1μmまで変化させたときのしきい値電圧(Vth)の変化量(Δ
Vth)を示している。図11に示すとおり、酸化物半導体のキャリア濃度が1.7×1
0-8/cm3であり、酸化物半導体層の厚さが1μmの場合は、しきい値電圧の変化量
(ΔVth)は-3.6Vであった。また、図11に示すとおり、酸化物半導体のキャリ
ア濃度が1.7×10-8/cm3であり、酸化物半導体層の厚さが30nmの場合は、
しきい値電圧の変化量(ΔVth)は-0.2Vであった。また、図12に示すとおり、
酸化物半導体のキャリア濃度が1.0×1015/cm3であり、酸化物半導体層の厚さ
が1μmの場合は、しきい値電圧の変化量(ΔVth)は-3.6Vであった。また、図
12に示すとおり、酸化物半導体のキャリア濃度が1.0×1015/cm3であり、酸
化物半導体層の厚さが30nmの場合は、しきい値電圧の変化量(ΔVth)は-0.2
Vであった。当該結果は、酸化物半導体を用いたトランジスタにおいて、酸化物半導体層
の厚さを小さくすることで、短チャネル効果を抑制できることを示すものといえる。例え
ば、チャネル長(L)が1μm程度の場合、キャリア濃度が十分に大きい酸化物半導体層
であっても、その厚さを30nm程度とすれば、短チャネル効果を十分に抑制することが
できることが理解される。
開示する発明に係る技術思想は、酸化物半導体層におけるキャリア濃度を十分に小さくし
、できるだけ真性(i型)に近づけようとするものである。以下、キャリア濃度の求め方
、および、実際に測定したキャリア濃度に関し、図13および図14を参照して説明する
。
タを作製し、MOSキャパシタのCV測定の結果(CV特性)を評価することで求めるこ
とが可能である。
-V特性を取得し、当該C-V特性からゲート電圧Vgと(1/C)2との関係を表すグ
ラフを取得し、当該グラフにおいて弱反転領域での(1/C)2の微分値を求め、当該微
分値を式(1)に代入することによりキャリア濃度Ndの大きさが求められる。なお、式
(1)において、eは電気素量、ε0は真空の誘電率、εは酸化物半導体の比誘電率であ
る。
ラス基板上にチタン膜を300nmの厚さで形成し、チタン膜上に窒化チタン膜を100
nmの厚さで形成し、窒化チタン膜上に、In-Ga-Zn-O系の酸化物半導体を用い
た酸化物半導体層を2μmの厚さで形成し、酸化物半導体層上に銀膜を300nmの厚さ
で形成した試料(MOSキャパシタ)を用いた。なお、酸化物半導体層は、In、Ga、
およびZnを含む酸化物半導体成膜用ターゲット(In:Ga:Zn=1:1:0.5[
atom比])を用いたスパッタリング法により成膜した。また、酸化物半導体層の成膜
雰囲気は、アルゴンと酸素の混合雰囲気(流量比は、Ar:O2=30(sccm):1
5(sccm))とした。
14の弱反転領域における(1/C)2の微分値から式(1)を用いて得られたキャリア
濃度は、6.0×1010/cm3であった。
1×1012/cm3未満、望ましくは、1×1011/cm3以下)を用いることで、
極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることが可能である。
宜組み合わせて用いることができる。
本実施の形態では、先の実施の形態で得られる半導体装置を搭載した電子機器の例につい
て図15を用いて説明する。先の実施の形態で得られる半導体装置は、従来にない優れた
特性を有するものである。このため、当該半導体装置を用いて新たな構成の電子機器を提
供することが可能である。なお、先の実施の形態に係る半導体装置は、集積化されて回路
基板などに実装され、各電子機器の内部に搭載されることになる。
ータであり、本体301、筐体302、表示部303、キーボード304などによって構
成されている。開示する発明に係る半導体装置をパーソナルコンピュータに適用すること
で、優れた性能のパーソナルコンピュータを提供することができる。
、本体311には表示部313と、外部インターフェイス315と、操作ボタン314等
が設けられている。また、操作用の付属品としてスタイラス312がある。開示する発明
に係る半導体装置を携帯情報端末(PDA)に適用することで、優れた性能の携帯情報端
末(PDA)を提供することができる。
電子書籍320を示す。電子書籍320は、筐体321および筐体323の2つの筐体で
構成されている。筐体321および筐体323は、軸部337により一体とされており、
該軸部337を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、電子書籍
320は、紙の書籍のように用いることが可能である。
いる。表示部325および表示部327は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異
なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば
右側の表示部(図15(C)では表示部325)に文章を表示し、左側の表示部(図15
(C)では表示部327)に画像を表示することができる。
体321は、電源331、操作キー333、スピーカー335などを備えている。操作キ
ー333により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポ
インティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部
接続用端子(イヤホン端子、USB端子、またはACアダプタおよびUSBケーブルなど
の各種ケーブルと接続可能な端子など)、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい
。さらに、電子書籍320は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも
可能である。
である。例えば、電子書籍以外にも、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレジッ
トカード等の各種カードにおける表示などに適用することができる。開示する発明に係る
半導体装置を電子ペーパーに適用することで、優れた性能の電子ペーパーを提供すること
ができる。
話機は、筐体340および筐体341の二つの筐体で構成されている。筐体341は、表
示パネル342、スピーカー343、マイクロフォン344、ポインティングデバイス3
46、カメラ用レンズ347、外部接続端子348などを備えている。また、筐体340
は、当該携帯電話機の充電を行う太陽電池セル349、外部メモリスロット350などを
備えている。また、アンテナは筐体341内部に内蔵されている。
る複数の操作キー345を点線で示している。なお、当該携帯電話は、太陽電池セル34
9で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路を実装している。ま
た、上記構成に加えて、非接触ICチップ、小型記録装置などを内蔵した構成とすること
もできる。
42と同一面上にカメラ用レンズ347を備えているため、テレビ電話が可能である。ス
ピーカー343およびマイクロフォン344は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再
生などが可能である。さらに、筐体340と筐体341はスライドし、図15(D)のよ
うに展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可
能である。
り、充電やデータ通信が可能になっている。また、外部メモリスロット350に記録媒体
を挿入し、より大量のデータの保存および移動に対応できる。また、上記機能に加えて、
赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。開示する発明に係る
半導体装置を携帯電話機に適用することで、優れた性能の携帯電話機を提供することがで
きる。
ジタルカメラは、本体361、表示部(A)367、接眼部363、操作スイッチ364
、表示部(B)365、バッテリー366などによって構成されている。開示する発明に
係る半導体装置をデジタルカメラに適用することで、優れた性能のデジタルカメラを提供
することができる。
ビジョン装置370では、筐体371に表示部373が組み込まれている。表示部373
により、映像を表示することが可能である。なお、ここでは、スタンド375により筐体
371を支持した構成を示している。
操作機380により行うことができる。リモコン操作機380が備える操作キー379に
より、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部373に表示される映像を操作
することができる。また、リモコン操作機380に、当該リモコン操作機380から出力
する情報を表示する表示部377を設ける構成としてもよい。
る。受信機により、一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して
有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信
者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うこ
とが可能である。開示する発明に係る半導体装置をテレビジョン装置に適用することで、
優れた性能のテレビジョン装置を提供することができる。
合わせて用いることができる。
される様子を確認した。以下、詳細に説明する。
ゴンとの混合ガスからプラズマを励起し、これを用いて導電層を処理した。また、処理時
間を1分(60秒)、3分(180秒)、10分(600秒)の3条件とすることで、処
理時間と酸化領域の厚みとの関係を調査した。
ルミニウム膜をそれぞれ用意した。また、基板温度をそれぞれ300℃、325℃として
上記プラズマ処理を行った。つまり、基板温度が300℃におけるチタン膜、基板温度が
325℃におけるチタン膜、基板温度が300℃におけるアルミニウム膜、基板温度が3
25℃におけるアルミニウム膜、の4条件に関して、処理時間と酸化領域の厚みとの関係
を調査した。
度が大きいことが分かる。また、チタンでは酸化速度の温度依存が大きいのに対して、ア
ルミニウムでは酸化速度の温度依存が小さい。さらに、アルミニウムでは、酸化領域の厚
さが、短時間で飽和する傾向にあるといえる。
制するために十分な厚み(5nm以上)の酸化領域を得ることが可能である。
マ処理による酸化処理を適用する場合と比較して、酸化物半導体層へのダメージを軽減し
つつ、酸素欠損に起因する局在準位を減少させることができる。つまり、酸化物半導体層
の特性を一層向上させることができる。
相当する部分)に酸化領域が形成されるため、ゲート電極と、ソース電極またはドレイン
電極のショートを防止できる。
の他の特性の向上に、極めて効果的であることが理解される。
102 絶縁層
104 酸化物半導体層
104a 酸化物半導体層
106 導電層
106a ソース電極またはドレイン電極
106b ソース電極またはドレイン電極
108 絶縁層
108a 絶縁層
108b 絶縁層
110 酸化領域
112 ゲート絶縁層
114 ゲート電極
116 層間絶縁層
118 層間絶縁層
150 トランジスタ
301 本体
302 筐体
303 表示部
304 キーボード
311 本体
312 スタイラス
313 表示部
314 操作ボタン
315 外部インターフェイス
320 電子書籍
321 筐体
323 筐体
325 表示部
327 表示部
331 電源
333 操作キー
335 スピーカー
337 軸部
340 筐体
341 筐体
342 表示パネル
343 スピーカー
344 マイクロフォン
345 操作キー
346 ポインティングデバイス
347 カメラ用レンズ
348 外部接続端子
349 太陽電池セル
350 外部メモリスロット
361 本体
363 接眼部
364 操作スイッチ
365 表示部(B)
366 バッテリー
367 表示部(A)
370 テレビジョン装置
371 筐体
373 表示部
375 スタンド
377 表示部
379 操作キー
380 リモコン操作機
Claims (3)
- トランジスタを有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、
酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方に配置されたゲート電極層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ソース電極層としての機能を有する第1の導電層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ドレイン電極層としての機能を有する第2の導電層と、
前記第1の導電層と接する領域を有する第1の絶縁層と、
前記第2の導電層と接する領域を有する第2の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第2の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第1の導電層の側面に接する領域と、前記第2の導電層の側面に接する領域と、前記酸化物半導体層の上面に接する領域とを有する第3の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、In、Ga及びZnを有し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、マンガン、マグネシウムの少なくとも一を含む積層構造を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、テーパー形状を有し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、その側面が酸化された酸化領域を有し、
前記第1乃至前記第3の絶縁層の各々は、酸化珪素又は酸化窒化珪素を有する、半導体装置。 - トランジスタを有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、
酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方に配置されたゲート電極層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ソース電極層としての機能を有する第1の導電層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ドレイン電極層としての機能を有する第2の導電層と、
前記第1の導電層と接する領域を有する第1の絶縁層と、
前記第2の導電層と接する領域を有する第2の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第2の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第1の導電層の側面に接する領域と、前記第2の導電層の側面に接する領域と、前記酸化物半導体層の上面に接する領域とを有する第3の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、In、Ga及びZnを有し、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、マンガン、マグネシウムの少なくとも一を含む積層構造を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、テーパー形状を有し、
前記第1乃至前記第3の絶縁層の各々は、酸化珪素又は酸化窒化珪素を有する、半導体装置。 - トランジスタを有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、
酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層の上方に配置されたゲート電極層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ソース電極層としての機能を有する第1の導電層と、
前記酸化物半導体層の上面と接する領域を有し、且つ、ドレイン電極層としての機能を有する第2の導電層と、
前記第1の導電層と接する領域を有する第1の絶縁層と、
前記第2の導電層と接する領域を有する第2の絶縁層と、
前記第1の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第2の絶縁層の上面及び側面に接する領域と、前記第1の導電層の側面に接する領域と、前記第2の導電層の側面に接する領域と、前記酸化物半導体層の上面に接する領域とを有する第3の絶縁層と、を有し、
前記酸化物半導体層は、In、Ga及びZnを有し、
前記酸化物半導体層は、前記第3の絶縁層と接する第1の領域と、前記第1の導電層と接する第2の領域と、前記第2の導電層と接する第3の領域とを有し、
前記第1の領域の膜厚は、前記第2の領域の膜厚及び前記第3の領域の膜厚よりも小さく、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、マンガン、マグネシウムの少なくとも一を含む積層構造を有し、
前記トランジスタのチャネル長方向における断面視において、前記第1の導電層及び前記第2の導電層の各々は、テーパー形状を有し、
前記第1乃至前記第3の絶縁層の各々は、酸化珪素又は酸化窒化珪素を有する、半導体装置。
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