JP2017022377A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体と、半導体と接する第1の絶縁体と、第1の絶縁体と接し、第1の絶縁体を介して半導体と重なる第1の導電体と、半導体と接する、第2の導電体および第3の導電体と、を有し、第1乃至第3の導電体のいずれか一以上は、タングステンと、シリコン、炭素、ゲルマニウム、スズ、アルミニウムまたはニッケルから選ばれた一以上の元素と、を有する領域を有する半導体装置。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の構成について、図1乃至図12を用いて説明する。
以下では、本発明の一態様に係る半導体装置の一例としてトランジスタの構成について説明する。
以下、半導体106bの詳細な構成について説明する。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
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。
以下に、トランジスタ10の半導体以外の各構成要素について詳細な説明を行う。
以下、トランジスタ10の変形例について図7乃至図12を用いて説明する。なお、図7乃至図12は、図1(B)および図1(C)と同様に、トランジスタのチャネル長方向の断面図とトランジスタのチャネル幅方向の断面図になる。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の作製方法について、図13乃至図19を用いて説明する。
以下に、図13乃至図15を用いてトランジスタ10の作製方法について説明する。
成膜装置1000は、搬入室1002と、搬出室1004と、搬送室1006と、成膜室1008と、成膜室1009と、成膜室1010と、搬送アーム1014と、を有する。ここで、搬入室1002、搬出室1004、成膜室1008乃至1010は、搬送室1006と接続されている。これにより、成膜室1008乃至1010において大気に曝すことなく、連続成膜を行うことができ、膜中に不純物が混入するのを防ぐことができる。
次に、成膜装置1000に用いることができるALD装置の構成について説明する。ALD装置は、成膜室(チャンバー1020)と、原料供給部1021a、1021bと、流量制御器である高速バルブ1022a、1022bと、原料導入口1023a、1023bと、原料排出口1024と、排気装置1025を有する。チャンバー1020内に設置される原料導入口1023a、1023bは供給管やバルブを介して原料供給部1021a、1021bとそれぞれ接続されており、原料排出口1024は、排出管やバルブや圧力調整器を介して排気装置1025と接続されている。
以下に、図17乃至図19を用いてトランジスタ29の作製方法について説明する。なお、トランジスタ29の作製方法については、適宜上述したトランジスタの作製方法を参酌することができる。
<製造装置>
以下では、本発明の一態様に係る高密度プラズマ処理を行う製造装置について説明する。
本実施の形態においては、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した半導体装置の回路の一例について説明する。
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した半導体装置の回路の一例について説明する。
図23(A)に示す回路図は、pチャネル型のトランジスタ2200とnチャネル型のトランジスタ2100を直列に接続し、かつそれぞれのゲートを接続した、いわゆるCMOSインバータの構成を示している。
図24は、図23(A)に対応する半導体装置の断面図である。図24に示す半導体装置は、トランジスタ2200と、トランジスタ2100と、を有する。また、トランジスタ2100は、トランジスタ2200の上方に配置する。なお、トランジスタ2100は、図9(A)および図9(B)に示したトランジスタ20の説明を適宜参酌すればよいが、本発明の一態様に係る半導体装置は、これに限定されるものではない。上述の実施の形態において記載したトランジスタをトランジスタ2100として用いることができる。よって、トランジスタ2100については、適宜上述したトランジスタについての記載を参酌する。
また図23(B)に示す回路図は、トランジスタ2100とトランジスタ2200のそれぞれのソースとドレインを接続した構成を示している。このような構成とすることで、いわゆるCMOSアナログスイッチとして機能させることができる。
本発明の一態様に係るトランジスタを用いた、電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置(記憶装置)の一例を図27に示す。
図28は、図27(A)に対応する半導体装置の断面図である。図28に示す半導体装置は、トランジスタ3200と、トランジスタ3300と、容量素子3400と、を有する。また、トランジスタ3300および容量素子3400は、トランジスタ3200の上方に配置する。なお、トランジスタ3300としては、上述したトランジスタ2100についての記載を参照する。また、トランジスタ3200としては、図24に示したトランジスタ2200についての記載を参照する。なお、図24では、トランジスタ2200がpチャネル型トランジスタである場合について説明したが、トランジスタ3200がnチャネル型トランジスタであっても構わない。
図27(B)に示す半導体装置は、トランジスタ3200を有さない点で図27(A)に示した半導体装置と異なる。この場合も図27(A)に示した半導体装置と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が可能である。
図27(A)に示す半導体装置(記憶装置)の変形例について、図31に示す回路図を用いて説明する。
図27(C)に示す半導体装置は、トランジスタ3500、第6の配線3006を有する点で図27(A)に示した半導体装置と異なる。この場合も図27(A)に示した半導体装置と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が可能である。また、トランジスタ3500としては上記のトランジスタ3200と同様のトランジスタを用いればよい。
本実施の形態においては、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した撮像装置の一例について説明する。
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200が有する1つの画素211を複数の副画素212で構成し、それぞれの副画素212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。
以下では、シリコンを用いたトランジスタと、酸化物半導体を用いたトランジスタと、を用いて画素を構成する一例について説明する。
本実施の形態においては、本発明の一態様に係るトランジスタや上述した記憶装置などの半導体装置を含むCPUの一例について説明する。
図40は、上述したトランジスタを一部に用いたCPUの一例の構成を示すブロック図である。
本実施の形態においては、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した表示装置について、図42および図43を用いて説明する。
表示装置に用いられる表示素子としては液晶素子(液晶表示素子ともいう。)、発光素子(発光表示素子ともいう。)などを用いることができる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機EL(Electroluminescence)、有機ELなどを含む。以下では、表示装置の一例としてEL素子を用いた表示装置(EL表示装置)および液晶素子を用いた表示装置(液晶表示装置)について説明する。
本実施の形態においては、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した電子機器について説明する。
本発明の一態様に係る半導体装置は、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半導体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44に示す。
12 トランジスタ
16 トランジスタ
18 トランジスタ
20 トランジスタ
22 トランジスタ
24 トランジスタ
26 トランジスタ
28 トランジスタ
29 トランジスタ
100 基板
101 絶縁体
102 導電体
103 絶縁体
104 絶縁体
105 絶縁体
106 絶縁体
106a 絶縁体
106b 半導体
106c 絶縁体
107 絶縁体
108 導電体
108a 導電体
108b 導電体
108c 領域
108d 領域
109 低抵抗領域
109a 低抵抗領域
109b 低抵抗領域
110 絶縁体
111 領域
112 絶縁体
113 絶縁体
114 導電体
116 絶縁体
117 絶縁体
118 絶縁体
120a 導電体
120b 導電体
126a 絶縁体
126b 半導体
126c 絶縁体
128 導電体
132 絶縁体
134 導電体
176b 半導体
186 酸素
200 撮像装置
201 スイッチ
202 スイッチ
203 スイッチ
210 画素部
211 画素
212 副画素
212B 副画素
212G 副画素
212R 副画素
220 光電変換素子
230 画素回路
231 配線
247 配線
248 配線
249 配線
250 配線
253 配線
254 フィルタ
254B フィルタ
254G フィルタ
254R フィルタ
255 レンズ
256 光
257 配線
260 周辺回路
270 周辺回路
280 周辺回路
290 周辺回路
291 光源
300 シリコン基板
310 層
320 層
330 層
340 層
351 トランジスタ
352 トランジスタ
353 トランジスタ
360 フォトダイオード
361 アノード
363 低抵抗領域
370 プラグ
371 配線
372 配線
373 配線
380 絶縁体
406b 酸化物層
450 半導体基板
452 絶縁体
454 導電体
456 領域
462 絶縁体
464 絶縁体
466 絶縁体
468 絶縁体
472a 領域
472b 領域
474a 導電体
474b 導電体
474c 導電体
476a 導電体
476b 導電体
478a 導電体
478b 導電体
478c 導電体
480a 導電体
480b 導電体
480c 導電体
489 絶縁体
490 絶縁体
491 絶縁体
492 絶縁体
493 絶縁体
494 絶縁体
496a 導電体
496b 導電体
496c 導電体
496d 導電体
498a 導電体
498b 導電体
498c 導電体
504 導電体
511 絶縁体
514 導電体
516a 導電体
516b 導電体
591 絶縁体
700 基板
704a 導電体
704b 導電体
706a 半導体
706b 半導体
712a 絶縁体
712b 絶縁体
714a 導電体
714b 導電体
716a 導電体
716b 導電体
718a 絶縁体
718b 絶縁体
718c 絶縁体
719 発光素子
720 絶縁体
721 絶縁体
731 端子
732 FPC
733a 配線
734 シール材
735 駆動回路
736 駆動回路
737 画素
741 トランジスタ
742 容量素子
743 スイッチ素子
744 信号線
750 基板
751 トランジスタ
752 容量素子
753 液晶素子
754 走査線
755 信号線
781 導電体
782 発光層
783 導電体
784 隔壁
791 導電体
792 絶縁体
793 液晶層
794 絶縁体
795 スペーサ
796 導電体
797 基板
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
1000 成膜装置
1002 搬入室
1004 搬出室
1006 搬送室
1008 成膜室
1010 成膜室
1014 搬送アーム
1020 チャンバー
1021a 原料供給部
1021b 原料供給部
1022a 高速バルブ
1022b 高速バルブ
1023a 原料導入口
1023b 原料導入口
1024 原料排出口
1025 排気装置
1026 基板ホルダ
1028 プラズマ発生装置
1030 基板
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 記憶素子
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
1400 基板
1402 絶縁体
1404 導電体
1408 絶縁体
1413 導電体
1416a 導電体
1416b 導電体
1454 導電体
460 領域
1462 絶縁体
1464 絶縁体
1464a 絶縁体
1464b 絶縁体
1476 領域
1481 絶縁体
1511 導電体
1513 導電体
1513b 導電体
1514 導電体
1516 導電体
1516b 導電体
1517 導電体
1518 導電体
1519 導電体
1541 プラグ
1543 プラグ
1544 プラグ
1544b プラグ
1545 プラグ
1547 プラグ
1547b プラグ
1548 プラグ
1571 絶縁体
1571a 絶縁体
1581 絶縁体
1581a 絶縁体
1581b 絶縁体
1584 絶縁体
1585 絶縁体
1592 絶縁体
1594 絶縁体
1595 絶縁体
1599 絶縁体
1627 層
1628 層
1629 層
1630 層
1631 層
2100 トランジスタ
2200 トランジスタ
2700 製造装置
2701 大気側基板供給室
2702 大気側基板搬送室
2703a ロードロック室
2703b アンロードロック室
2704 搬送室
2706a チャンバー
2706b チャンバー
2706c チャンバー
2706d チャンバー
2761 カセットポート
2762 アライメントポート
2763a 搬送ロボット
2763b 搬送ロボット
2801 ガス供給源
2802 バルブ
2803 高周波発生器
2804 導波管
2805 モード変換器
2806 ガス管
2807 導波管
2808 スロットアンテナ板
2809 誘電体板
2810 高密度プラズマ
2811 基板
2812 基板ステージ
2813 加熱機構
2815 マッチングボックス
2816 高周波電源
2817 真空ポンプ
2818 バルブ
2819 排気口
2820 ランプ
2821 ガス供給源
2822 バルブ
2823 ガス導入口
2824 基板
2825 基板ステージ
2826 加熱機構
2828 真空ポンプ
2829 バルブ
2830 排気口
3001 配線
3002 配線
3003 配線
3004 配線
3005 配線
3006 配線
3200 トランジスタ
3300 トランジスタ
3400 容量素子
3500 トランジスタ
3600 トランジスタ
4001 配線
4003 配線
4005 配線
4006 配線
4007 配線
4008 配線
4009 配線
4021 層
4022 層
4023 層
4100 トランジスタ
4200 トランジスタ
4300 トランジスタ
4400 トランジスタ
4500 容量素子
4600 容量素子
Claims (7)
- 半導体と、
前記半導体と接する第1の絶縁体と、
前記第1の絶縁体と接し、前記第1の絶縁体を介して前記半導体と重なる第1の導電体と、
前記半導体と接する、第2の導電体および第3の導電体と、を有し、
前記第1乃至第3の導電体のいずれか一以上は、タングステンと、シリコン、炭素、ゲルマニウム、スズ、アルミニウムまたはニッケルから選ばれた一以上の元素と、を有する領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記第1乃至第3の導電体のいずれか一以上は、ラザフォード後方散乱分析により得られるシリコン濃度が5atomic%以上70atomic%以下である領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第1乃至第3の導電体のいずれか一以上は、表面にシリコンおよび酸素を有する領域を有し、該領域の厚さは0.2nm以上20nm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3のいずれか一項において、
前記半導体と接する第2の絶縁体と、
前記第2の絶縁体と接し、前記第2の絶縁体を介して前記半導体と重なる第4の導電体と、を有し、
前記第4の導電体は、タングステンと、シリコン、炭素、ゲルマニウム、スズ、アルミニウムまたはニッケルから選ばれた一以上の元素と、を有する領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4において、
前記第4の導電体は、ラザフォード後方散乱分析により得られるシリコン濃度が5atomic%以上70atomic%以下である領域を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項4または請求項5において、
前記第4の導電体は、表面にシリコンおよび酸素を有する領域を有し、該領域の厚さは0.2nm以上20nm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6のいずれか一項において、
前記半導体は、酸化物半導体を有することを特徴とする半導体装置。
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