JP2016174144A - 装置およびその作製方法、ならびに電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、素子と素子との電気的接続を担う導電層を有する装置の作製方法について説明する。ここで導電層とは、例えば導電体を有する層である。また導電層は、例えば電極やプラグ等を指す。本発明の一態様の装置は例えば、素子と、電極と、を有し、該電極は素子と接続する領域を有する。
図1(A)に本発明の一態様の装置500の断面の一例を示す。図1(A)に示す装置500は、層621と、層622と、層621と層622との間の層620と、を有する。層620は、層621の上面に接する絶縁膜571と、導電層543と、絶縁膜571の上面および導電層543の上面に接する導電層513と、絶縁膜571の上面に接する絶縁膜585と、絶縁膜585の上面に接する絶縁膜586と有する。また、絶縁膜586の上面および導電層513の上面には層622が接して設けられる。
ここで絶縁膜571は、水素および水をブロックする機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜584乃至絶縁膜586の少なくともいずれか一よりも、水素透過性および水透過性が低いことが好ましい。また、絶縁膜571は、酸素をブロックする機能を有することが好ましい。例えば、絶縁膜584乃至絶縁膜586の少なくともいずれか一よりも、酸素透過性が低いことが好ましい。ここで、水および水素の透過性が低いとは、例えば一般的な絶縁体として用いられる酸化シリコン等と比較して、水および水素の透過性が低いことを示す。また、酸素透過性が低いとは、一般的な絶縁体として用いられる酸化シリコン等と比較して、酸素の透過性が低いことを示す。
図1乃至図4に示す絶縁膜581乃至絶縁膜588として、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよく、積層または単層で設ける。
図1乃至図4に示す導電層511乃至導電層514や、導電層542乃至導電層544として、金属材料、合金材料、または金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いる。また、窒化タングステン、窒化モリブデン、窒化チタンなどの金属窒化物を用いることができる。
次に図5乃至図8を用いて、図2(B)に示す装置500の作製方法の一例について説明する。
次に、装置500において、層620が容量素子150を有する例を示す。図20(C)に示す装置500は、図4に示す装置500と比較して、層621上の導電層521と、導電層513と同じ層に形成される導電層523と、層621が有する導電層と導電層523を接続する導電層522と、を有する点が異なる。また、図4が有する導電層413は図20(C)においては図示されないが、図20(C)は導電層413を有してもよい。
層622が有する素子として、トランジスタを用いる例を説明する。層622が有するトランジスタ490の一例を図9に示す。図9(A)はトランジスタ490の上面図である。図9(B)には、図9(A)に示す一点鎖線E1−E2と、一点鎖線E3−E4とにそれぞれ対応する断面を示す。
次に、トランジスタ490の作製方法の一例について説明する。図9(B)に示すトランジスタ490は、層625上に設けられる。まず層625上に絶縁膜402、半導体406aとなる膜、および半導体406bとなる膜を順に成膜する。その後、第1の加熱処理を行うことが好ましい。第1の加熱処理は、250℃以上650℃以下、好ましくは300℃以上500℃以下で行えばよい。第1の加熱処理は、不活性ガス雰囲気、または酸化性ガスを10ppm以上、1%以上もしくは10%以上含む雰囲気で行う。第1の加熱処理は減圧状態で行ってもよい。または、第1の加熱処理は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを10ppm以上、1%以上または10%以上含む雰囲気で加熱処理を行ってもよい。第1の加熱処理によって、半導体406a、および半導体406bの結晶性を高めることや、水素や水などの不純物を除去することなどができる。
図26(A)はトランジスタ490の上面図である。図26(B)には、図26(A)に示す一点鎖線C1−C2と、一点鎖線C3−C4とにそれぞれ対応する断面を示す。
本発明の一態様の装置500が半導体装置である場合の一例を図10に示す。また、図10に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図を図13(A)に示す。また、図13(B)には、図13(A)において、導電層511乃至導電層513、および導電層542乃至導電層544が2層で積層される例を示す。
層621について説明する。トランジスタ491は、チャネル形成領域407と、基板400上の絶縁膜462と、絶縁膜462上の導電層454と、導電層454の側面に接する絶縁膜470と、基板400中に位置し、導電層454および絶縁膜470と重ならない領域である領域476と、絶縁膜470と重なる領域である領域474と、を有する。領域476は低抵抗層であり、トランジスタ491のソース領域またはドレイン領域として機能することが好ましい。また、領域474はLDD(ライトドープドレイン)領域として機能することが好ましい。
層622について説明する。層622が有するトランジスタ490については図9や、図26乃至図32を参照すればよい。
層620は、層621と層622を接続する配線層を有する。図10の層620に示す導電層543、導電層513、導電層413、絶縁膜584乃至絶縁膜586等は、図1乃至4に示す層620の記載を参照することができる。
次に、本発明の一態様である装置に適用することができる回路の一例を示す。
図15(A)、(B)、(C)および図16(A)に示す回路は、記憶装置として機能することができる。
本実施の形態では、酸化物半導体の構造について説明する。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体とに分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物半導体、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a−like OS:amorphous like Oxide Semiconductor)、非晶質酸化物半導体などがある。
まずは、CAAC−OSについて説明する。
次に、nc−OSについて説明する。
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
本実施の形態では、少なくとも実施の形態で説明したトランジスタを用いることができ、先の実施の形態で説明した記憶装置を含むCPUについて説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で例示した記憶装置を含むRFタグについて、図40を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様に係るRFタグの使用例について図41を用いながら説明する。RFタグの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等、図41(A)参照)、記録媒体(DVDやビデオテープ等、図41(B)参照)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図41(C)参照)、乗り物類(自転車等、図41(D)参照)、身の回り品(鞄や眼鏡等)、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、薬品や薬剤を含む医療品、または電子機器(液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置、または携帯電話)等の物品、若しくは各物品に取り付ける荷札(図41(E)、図41(F)参照)等に設けて使用することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示パネルの構成例について説明する。
図42(A)は、本発明の一態様の表示パネルの上面図であり、図42(B)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に液晶素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。また、図42(C)は、本発明の一態様の表示パネルの画素に有機EL素子を適用する場合に用いることができる画素回路を説明するための回路図である。
また、画素の回路構成の一例を図42(B)に示す。ここでは、VA型液晶表示パネルの画素に適用することができる画素回路を示す。
画素の回路構成の他の一例を図42(C)に示す。ここでは、有機EL素子を用いた表示パネルの画素構造を示す。
本発明の一態様に係る装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図43に示す。
以下では、本発明の一態様に係る撮像装置について説明する。
撮像装置2000が有する1つの画素2011を複数の副画素2012で構成し、それぞれの副画素2012に特定の波長域の光を透過するフィルタ(カラーフィルタ)を組み合わせることで、カラー画像表示を実現するための情報を取得することができる。
図47は、撮像装置を構成する素子の断面図である。図47に示す撮像装置は、層621、層621上に設けられる層620、および層620上に設けられる層622を有する。層621は、基板400上に設けられたトランジスタ491、ならびに基板400に設けられたフォトダイオード2360を有する。層622は、トランジスタ490と、トランジスタ490bとを有する。トランジスタ490bについては、トランジスタ490の記載を参照することができる。
以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。
本明細書等において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化する。そのため、配置を示す語句は、明細書で説明した記載に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、ソースとドレインとの一方を、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)と表記し、ソースとドレインとの他方を「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)と表記している。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子や、ソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
以下では、上記実施の形態中で言及しなかった語句の定義について説明する。
本明細書等において、スイッチとは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有するものをいう。または、スイッチとは、電流を流す経路を選択して切り替える機能を有するものをいう。
本明細書等において、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲートとが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとの間の距離をいう。
本明細書等において、チャネル幅とは、例えば、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。
本明細書等において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、AとBとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
まず、基板400として126.6mm角のシリコンウェハを準備した。次に、シリコンウェハ上に絶縁膜464hとして、厚さの100nm酸化窒化シリコンを成膜した。その後、酸化窒化シリコン上に150nmのタングステンを成膜した。
次に、作製した試料1および試料2に被覆層633として、炭素と、炭素上の白金とを形成した。その後、FIB(Focused Ion beam)を用いて断面を加工した。
まず、試料T−1乃至試料T−4を準備した。試料T−1乃至試料T−4において、基板400上に複数の半導体素子を形成した。基板400としてシリコンウエハを用いた。半導体素子として、シリコンをチャネル領域に用いたトランジスタ等を形成した。次に、導電層512を形成し、導電層512の上面に絶縁膜584を成膜した。以下、特に記載がない場合には、試料T−1乃至試料T−4について同様の処理を行ったものとする。
ここで、本実施例で測定に使用した素子120の断面の模式図を図56(A)に示す。図56(A)に示す構造は、(m+2)個の導電層513と、(m+1)個の導電層512と、(2m+2)個の導電層543と、を有する。例えば第mの導電層512は、第(2m−1)の導電層543および第(2m)の導電層543と接続する。第(2m−1)の導電層543は第mの導電層513と接続し、第(2m)の導電層543は、第(m+1)の導電層513と接続する。本実施例で測定に使用した素子は、導電層543を1488個有する。
150 容量素子
400 基板
402 絶縁膜
404 導電層
406 半導体
406a 半導体
406b 半導体
406c 半導体
407 チャネル形成領域
408 絶縁膜
412 絶縁膜
413 導電層
416a 導電層
416b 導電層
418 絶縁膜
423a 低抵抗領域
423b 低抵抗領域
426a 導電層
426b 導電層
454 導電層
460 素子分離領域
462 絶縁膜
464a 絶縁膜
464b 絶縁膜
464h 絶縁膜
470 絶縁膜
474 領域
476 領域
490 トランジスタ
490b トランジスタ
491 トランジスタ
492 トランジスタ
493 トランジスタ
500 装置
511 導電層
512 導電層
512b 導電層
512c 導電層
513 導電層
513a 導電層
513b 導電層
513c 導電膜
513d 導電膜
513e 導電層
514 導電層
515 導電層
516 導電層
516b 導電層
517 導電層
518 導電層
519 導電層
521 導電層
522 導電層
522a 導電層
522b 導電層
523 導電層
523a 導電層
523b 導電層
524 導電層
526 導電膜
527 導電層
528 導電層
529 導電層
530 導電層
530b 導電層
541 導電層
541c 導電層
542 導電層
543 導電層
543a 導電層
543b 導電層
543c 導電膜
543d 導電膜
543e 導電層
544 導電層
544b 導電層
544c 導電層
545 導電層
546 導電層
547 導電層
547b 導電層
548 導電層
571 絶縁膜
572 絶縁膜
581 絶縁膜
581a 絶縁膜
581b 絶縁膜
582 絶縁膜
583 絶縁膜
583a 絶縁膜
583b 絶縁膜
584 絶縁膜
584b 絶縁膜
585 絶縁膜
586 絶縁膜
587 絶縁膜
588 絶縁膜
589 絶縁膜
590 絶縁膜
591 絶縁膜
591b 絶縁膜
592 絶縁膜
593 絶縁膜
594 絶縁膜
595 絶縁膜
598 絶縁膜
599 絶縁膜
601 開口部
602 開口部
603 開口部
604 導電層
605 開口部
606 凸部
606a 半導体
606b 半導体
606c 半導体
607 マスク
608 マスク
610 厚さ
611 マスク
612 絶縁膜
613 導電層
614 マスク
616a 導電層
616b 導電層
618 絶縁膜
619 絶縁膜
620 層
621 層
622 層
623 層
624 層
625 層
631 絶縁膜
632 絶縁膜
633 被覆層
660a 容量素子
660b 容量素子
661a トランジスタ
661b トランジスタ
662a トランジスタ
662b トランジスタ
663a インバータ
663b インバータ
700 基板
701 画素部
702 走査線駆動回路
703 走査線駆動回路
704 信号線駆動回路
710 容量配線
712 ゲート配線
713 ゲート配線
714 ソース電極層又はドレイン電極層
716 トランジスタ
717 トランジスタ
718 液晶素子
719 液晶素子
720 画素
721 スイッチング用トランジスタ
722 駆動用トランジスタ
723 容量素子
724 発光素子
725 信号線
726 走査線
727 電源線
728 共通電極
800 RFタグ
801 通信器
802 アンテナ
803 無線信号
804 アンテナ
805 整流回路
806 定電圧回路
807 復調回路
808 変調回路
809 論理回路
810 記憶回路
811 ROM
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 表示部
905 マイクロフォン
906 スピーカー
907 操作キー
908 スタイラス
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 接続部
916 操作キー
921 筐体
922 表示部
923 キーボード
924 ポインティングデバイス
931 筐体
932 冷蔵室用扉
933 冷凍室用扉
941 筐体
942 筐体
943 表示部
944 操作キー
945 レンズ
946 接続部
951 車体
952 車輪
953 ダッシュボード
954 ライト
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
1200 記憶装置
1201 回路
1202 回路
1203 スイッチ
1204 スイッチ
1206 論理素子
1207 容量素子
1208 容量素子
1209 トランジスタ
1210 トランジスタ
1213 トランジスタ
1214 トランジスタ
1220 回路
2000 撮像装置
2001 スイッチ
2002 スイッチ
2003 スイッチ
2010 画素部
2011 画素
2012 副画素
2012B 副画素
2012G 副画素
2012R 副画素
2020 光電変換素子
2030 画素回路
2031 配線
2047 配線
2048 配線
2049 配線
2050 配線
2053 配線
2054 フィルタ
2054B フィルタ
2054G フィルタ
2054R フィルタ
2055 レンズ
2056 光
2057 配線
2060 周辺回路
2070 周辺回路
2080 周辺回路
2090 周辺回路
2091 光源
2100 トランジスタ
2200 トランジスタ
2360 フォトダイオード
2361 電極
2362 電極
2363 低抵抗層
4000 RFタグ
5100 ペレット
5120 基板
5161 領域
Claims (14)
- 基板上に第1の絶縁膜を成膜し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を成膜し、
前記第1の絶縁膜の一部および前記第2の絶縁膜の一部を除去することにより第1の開口部を形成し、
前記第1の開口部内および前記第2の絶縁膜の上面に第1の導電体を形成し、
前記第1の導電体の表面を平坦化して前記第1の導電体の一部を除去することにより、第2の導電体を形成し、
前記第2の絶縁膜および前記第2の導電体上に第3の絶縁膜を成膜し、
前記第2の絶縁膜の一部と前記第3の絶縁膜の一部を除去することにより、前記第2の導電体の上面の一部と、側面の一部とを露出させるように第2の開口部を設け、
前記第2の導電体に接するように、第3の絶縁膜の上面および第2の開口部内へ第3の導電体を形成し、
前記第3の導電体の一部を除去することにより第4の導電体を形成する装置の作製方法。 - 基板上に第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を成膜し、
前記第1の絶縁膜の一部および前記第2の絶縁膜の一部を除去することにより第1の開口部を形成し、
前記第1の開口部内および前記第2の絶縁膜の上面に第1の導電体を形成し、
化学機械研磨法を用いて、前記第1の導電体の一部を、前記第1の導電体の表面が前記基板の下面と平行になるように除去することにより前記第1の開口部内に第2の導電体を形成し、
前記第2の絶縁膜および前記第2の導電体上に第3の絶縁膜を成膜し、
前記第2の絶縁膜の一部と前記第3の絶縁膜の一部を除去することにより、前記第2の導電体の上面の一部と、側面の一部とを露出させるように第2の開口部を設け、
前記第2の導電体に接するように、第3の絶縁膜の上面および第2の開口部内へ第3の導電体を形成し、
前記第3の導電体の一部を除去することにより第4の導電体を形成する装置の作製方法。 - 基板上に第1の絶縁膜を成膜し、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を成膜し、
前記第1の絶縁膜の一部および前記第2の絶縁膜の一部を除去することにより第1の開口部を形成し、
前記第1の開口部内および前記第2の絶縁膜の上面に第1の導電体を形成し、
化学機械研磨法を用いて、前記第1の導電体の一部を、前記第1の導電体の表面が前記基板の下面と平行になるように除去することにより前記第1の開口部内に第2の導電体を形成し、
前記第2の絶縁膜および前記第2の導電体上に第3の絶縁膜を成膜し、
前記第2の絶縁膜の一部と前記第3の絶縁膜の一部を除去することにより、前記第2の導電体の上面の一部と、側面の一部とを露出させるように第2の開口部を設け、
前記第2の導電体に接するように、第3の絶縁膜の上面および第2の開口部内へ第3の導電体を形成し、
化学機械研磨法を用いて、前記第3の導電体の一部を、前記第3の導電体の表面が前記基板の下面と平行になるように除去することにより前記第2の開口部内に第4の導電体を形成する装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第4の導電体上に素子を形成し、
前記素子は、酸化物半導体を有する装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第2の絶縁膜は、アルミニウムを有し、
前記第1の絶縁膜は、シリコンを有する装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜よりも水素の透過性が低い装置の作製方法。 - 第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、を有し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜の上面に接する領域と、前記第2の導電体の側面に接する領域と、を有し、
前記第2の導電体の側面は、前記第1の絶縁膜に接する領域を有し、
前記第2の導電体は、前記第1の導電体の側面と、前記第1の導電体の上面と、前記第1の絶縁膜の上面とに接する装置。 - 第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、を有し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜の上面に接する領域と、前記第2の導電体の側面に接する領域と、を有し、
前記第2の導電体は、第1の厚さを有する第1の領域と、第2の厚さを有する第2の領域と、を有し、
前記第1の領域は、前記第1の導電体の上面に接し、
前記第2の領域は、前記第1の絶縁膜の上面に接し、
前記第1の厚さは、前記第2の厚さより小さい装置。 - 第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、を有し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜の上面に接する領域と、前記第2の導電体の側面に接する領域と、を有し、
前記第1の導電体は、第3の導電体と、第4の導電体と、を有し、
前記第3の導電体の側面は、前記第1の絶縁膜に接する領域を有し、
前記第4の導電体は、前記第3の導電体の上面に接し、
前記第2の導電体は、前記第3の導電体の側面と、前記第4の導電体の上面と、前記第1の絶縁膜の上面とに接する装置。 - 請求項7乃至請求項9のいずれか一において、
前記装置は、酸化物半導体を有し、
前記第2の導電体の上に積層された前記酸化物半導体を有する装置。 - 請求項7乃至請求項10のいずれか一において、
前記第1の絶縁膜は、アルミニウムを有し、
前記第2の絶縁膜は、シリコンを有する装置。 - 請求項7乃至請求項10のいずれか一において、
前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも水素の透過性が低い装置。 - 第1の導電体と、第2の導電体と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、を有し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜の上面に接する領域を有し、
前記第2の導電体は、前記第1の導電体上に位置する領域を有し、
前記第1の導電体の上面のうち、最も高い領域の高さは、前記第2の絶縁膜の上面のうち、最も高い領域の高さよりも高く、
前記第2の導電体の底面のうち、最も低い領域の高さは、前記第2の絶縁膜の上面のうち、最も高い領域の高さよりも低い、装置。 - 請求項7乃至請求項13のいずれか一の装置が搭載された電子機器。
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