JP2015035597A5 - - Google Patents
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 24
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- 230000005264 electron capture Effects 0.000 claims 12
- XCCANNJCMHMXBZ-UHFFFAOYSA-N hydroxyiminosilicon Chemical compound ON=[Si] XCCANNJCMHMXBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 12
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- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N Hafnium(IV) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims 6
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 claims 4
Claims (16)
- 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有することを特徴とする半導体装置。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有す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、
前記第１の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーは、前記第２の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーよりも、真空準位に近く、
前記第２の酸化物半導体の伝導帯下端のエネルギーと前記第１の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーとの差は、０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下であり、
前記第３の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーは、前記第２の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーよりも、真空準位に近く、
前記第２の酸化物半導体の伝導帯下端のエネルギーと前記第３の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーとの差は、０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の酸化物半導体層の端部は丸みを帯びた形状を有することを特徴とする半導体装置。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きい半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記電子捕獲層に電子を捕獲させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きい半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記電子捕獲層に電子を捕獲させ、前記トランジスタのしきい値を増加させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きい半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記電子捕獲層に電子を捕獲させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の電子捕獲層と、
前記電子捕獲層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きい半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記電子捕獲層に電子を捕獲させ、前記トランジスタのしきい値を増加させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有する半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記第２の絶縁層に電子を捕獲させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第２の酸化物半導体層は、前記第１の酸化物半導体層と前記第３の酸化物半導体層とに取り囲まれた領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有する半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記第２の絶縁層に電子を捕獲させ、前記トランジスタのしきい値を増加させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有する半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記第２の絶縁層に電子を捕獲させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第１のゲート電極と、
前記第１のゲート電極上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上方の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方の第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、
前記第２の酸化物半導体層上方の第３の酸化物半導体層と、
前記第３の酸化物半導体層上方のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上方の第２のゲート電極と、を有し、
トランジスタのチャネル幅方向において、前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層の上面に接する領域と、前記第２の酸化物半導体層の側面に接する領域と、前記第１の酸化物半導体層の側面に接する領域と、を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第３の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層を構成する金属元素を一種以上有し、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第１の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第２の酸化物半導体層の電子親和力は、前記第３の酸化物半導体層の電子親和力よりも大きく、
前記第１の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有し、
前記第２の絶縁層は、酸化ハフニウムを有し、
前記第３の絶縁層は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、又は窒化シリコンを有する半導体装置の作製方法であって、
前記第１のゲート電極の電位を前記ソース電極の電位及び前記ドレイン電極の電位よりも高くして、前記第２の絶縁層に電子を捕獲させ、前記トランジスタのしきい値を増加させることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項７乃至請求項１４のいずれか一において、
前記第１の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーは、前記第２の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーよりも、真空準位に近く、
前記第２の酸化物半導体の伝導帯下端のエネルギーと前記第１の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーとの差は、０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下であり、
前記第３の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーは、前記第２の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーよりも、真空準位に近く、
前記第２の酸化物半導体の伝導帯下端のエネルギーと前記第３の酸化物半導体層の伝導帯下端のエネルギーとの差は、０．０５ｅＶ以上２ｅＶ以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項７乃至請求項１５のいずれか一において、
前記第２の酸化物半導体層の端部は丸みを帯びた形状を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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