JP2013021308A - 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】下地となる膜は酸化物半導体膜と同様の原子配列を有し、下地となる膜と酸化物半導体膜とが接している面において、面内の下地膜の最隣接原子間距離と酸化物半導体の格子定数の差を、下地となる膜の同面内における最隣接原子間距離で除した値は0.15以下、好ましくは0.12以下、さらに好ましくは0.10以下、さらに好ましくは0.08以下とする。例えば、立方晶系の結晶構造を有し(111)面に配向する安定化ジルコニアを含む下地となる膜上に酸化物半導体膜を成膜することで、下地となる膜の直上においても結晶化度の高い結晶領域を有する酸化物半導体膜が得られる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタの一例について図8を用いて説明する。
本実施の形態では実施の形態1に示した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うるものである。
本実施の形態では、実施の形態1で示した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で示したトランジスタまたは実施の形態3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4を適用した電子機器の例について説明する。
102 下地膜
104 ゲート電極
106 酸化物半導体膜
112 ゲート絶縁膜
116 一対の電極
136 酸化物半導体膜
204 ゲート電極
206 酸化物半導体膜
212 ゲート絶縁膜
216 一対の電極
304 ゲート電極
305 チャネル領域
306 酸化物半導体膜
307a ソース領域
307b ドレイン領域
312 ゲート絶縁膜
316 一対の電極
318 保護膜
404 ゲート電極
406 酸化物半導体膜
412 ゲート絶縁膜
416 一対の電極
418 保護膜
506 酸化物半導体膜
516 一対の電極
518 保護膜
605 チャネル領域
606 酸化物半導体膜
607a ソース領域
607b ドレイン領域
616 一対の電極
618 保護膜
638 保護膜
901 下地膜
902 第1の領域
903 第2の領域
911 下地膜
913 第3の領域
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
3002 下地絶縁膜
3004 ゲート電極
3006 酸化物半導体膜
3007 酸化物半導体膜
3012 ゲート絶縁膜
3016 一対の電極
3018 保護絶縁膜
3020 保護膜
3022 配線
3024 側壁絶縁膜
7001 原子
7002 原子
7010 破線
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
Claims (19)
- 下地膜と、
前記下地膜上に設けられた結晶領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記酸化物半導体膜に重畳するゲート電極と、
前記酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極と、を有し、
前記下地膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置。 - 請求項1において、
前記下地膜は、立方晶系の結晶構造を有し(111)面に配向した安定化ジルコニアを含むことを特徴とする半導体装置。 - ゲート電極と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重畳し、結晶領域を有する酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極と、を有し、
前記ゲート絶縁膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離で除した値0.15以下であることを特徴する半導体装置。 - 請求項3において、
前記ゲート絶縁膜は、立方晶系の結晶構造を有し(111)面に配向した安定化ジルコニアを含む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、
前記酸化物半導体膜は、六方晶系でありc軸に配向した結晶領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 下地膜を形成し、
前記下地膜上に結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記島状の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島状の酸化物半導体膜に重畳するゲート電極を形成し、
前記下地膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 下地膜を形成し、
前記下地膜上に結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記島状の酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極を形成し、
前記島状の酸化物半導体膜および前記一対の電極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島状の酸化物半導体膜に重畳するゲート電極を形成し、
前記下地膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 下地膜を形成し、
前記下地膜上に一対の電極を形成し、
前記下地膜および一対の電極上に、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して、前記一対の電極と少なくとも一部が接する島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記島状の酸化物半導体膜および前記一対の電極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島状の酸化物半導体膜に重畳するゲート電極を形成し、
前記下地膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 下地膜を形成し、
前記下地膜上に、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記下地膜および前記島状の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島状の酸化物半導体膜と重畳するゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクに用い、前記島状の酸化物半導体膜の前記ゲート電極と重畳しない領域に前記酸化物半導体膜を低抵抗化させるイオンを添加し、
前記ゲート絶縁膜および前記ゲート電極上に保護膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜および前記保護膜に、前記イオンが添加された領域を露出する開口部を形成し、
前記開口部を介して前記島状の酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極を形成し、
前記下地膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記下地膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 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と重畳し、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 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と重畳し、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記島状の酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 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、
前記ゲート絶縁膜上に一対の電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重畳し、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して、前記一対の電極と少なくとも一部が接する島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 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と重畳し、結晶領域を有する酸化物半導体膜を形成し、
前記酸化物半導体膜を加工して島状の酸化物半導体膜を形成し、
前記島状の酸化物半導体膜の一部に前記酸化物半導体膜を低抵抗化させるイオンを添加し、
前記ゲート絶縁膜および前記島状の酸化物半導体膜上に保護膜を形成し、
前記保護膜に、前記イオンが添加された領域を露出する開口部を形成し、
前記開口部を介して前記島状の酸化物半導体膜と少なくとも一部が接する一対の電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜と前記酸化物半導体膜とが接している面で、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離と前記酸化物半導体膜の格子定数の差を、前記面内における前記ゲート絶縁膜の最隣接原子間距離で除した値が0.15以下であることを特徴する半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項9のいずれか一において、
前記下地膜は、立方晶系の結晶構造を有し(111)面に配向した安定化ジルコニアを含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項10乃至請求項13のいずれか一において、
前記ゲート絶縁膜は、立方晶系の結晶構造を有し(111)面に配向した安定化ジルコニアを含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項9のいずれか一において、
前記下地膜を100℃以上500℃以下の基板表面温度で成膜することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項10乃至請求項13のいずれか一において、
前記ゲート絶縁膜を100℃以上500℃以下の基板表面温度で成膜することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項17のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜は、六方晶系でありc軸に配向した結晶領域を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項6乃至請求項18のいずれか一において、
前記酸化物半導体膜を100℃以上500℃以下の基板表面温度で成膜することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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