JP2018198343A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
マニュファクチャ、または組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本
発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、記憶装置、演算装置、撮像装置、そ
れらの駆動方法、または、それらの作製方法に関する。
全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、
表示装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
タ(TFT)ともいう)を構成する技術が注目されている。当該トランジスタは集積回路
(IC)や画像表示装置(表示装置)のような電子デバイスに広く応用されている。トラ
ンジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、そ
の他の材料として酸化物半導体が注目されている。
亜鉛(Zn)を含む非晶質酸化物半導体を用いたトランジスタが特許文献1に開示されて
いる。
スタの微細化によって作製工程の難度が上昇するとともに、オン電流、しきい値電圧、S
値(サブスレッショルド値)などのトランジスタの電気特性が悪化することが知られてい
る。すなわち、トランジスタの微細化によって集積化回路の歩留まりは低下しやすくなる
。
を有する半導体装置を提供することを目的の一つとする。または、微細化に伴う歩留まり
の低下を抑えることのできる構造を有する半導体装置を提供することを目的の一つとする
。または、微細化に伴い顕著となる電気特性の低下を抑制できる構成の半導体装置を提供
することを目的の一つとする。または、集積度の高い半導体装置を提供することを目的の
一つとする。または、オン電流の悪化を低減した半導体装置を提供することを目的の一つ
とする。または、低消費電力の半導体装置を提供することを目的の一つとする。または、
信頼性の高い半導体装置を提供することを目的の一つとする。または、電源が遮断されて
もデータが保持される半導体装置を提供することを目的の一つとする。
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
層がサイドコンタクトによって配線層と電気的に接続された半導体装置に関する。
側壁が、当該開口部に形成される他方の要素の一部と接触することによって、一方の要素
と他方の要素との電気的な接続が得られる状態を指す。
1の導電物と、第1の導電物に接して設けられた絶縁物と、を有し、酸化物半導体層、第
1の導電物および絶縁物に開口部が設けられ、開口部において、酸化物半導体層、第1の
導電物および絶縁物の側面が連なり、酸化物半導体層および第1の導電物は第2の導電物
と電気的に接続され、第2の導電物は絶縁面に接することを特徴とする半導体装置である
。なお、開口部は、底に向かって径が小さくなる円錐台形状を有する。
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。
層の順で形成された積層と、積層の一部と接するソース電極層およびドレイン電極層と、
絶縁表面および積層と接して形成され、ソース電極層およびドレイン電極層のそれぞれと
一部が接する第3の酸化物半導体層と、第3の酸化物半導体層上に形成されたゲート絶縁
膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極層と、ソース電極層、ドレイン電極層、お
よびゲート電極層上に形成された絶縁層を有し、積層、ソース電極層および絶縁層に第1
の開口部が設けられ、積層、ドレイン電極層および絶縁層に第2の開口部が設けられ、ゲ
ート電極層および絶縁層に第3の開口部が設けられ、第1の開口部において、積層、ソー
ス電極層および絶縁層の側面が連なり、第2の酸化物半導体層およびソース電極層は第1
の配線と電気的に接続され、第2の開口部において、積層、ドレイン電極層および絶縁層
の側面が連なり、第2の酸化物半導体層およびドレイン電極層は第2の配線と電気的に接
続され、第3の開口部において、ゲート電極層および絶縁層の側面が連なり、ゲート電極
層は第3の配線と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置である。また、第
1の開口部、第2の開口部、および第3の開口部のそれぞれは底に向かって径が小さくな
る円錐台形状を有してもよい。
してもよい。
重ならない領域、およびドレイン電極層と重ならない領域は、第3の酸化物半導体層と接
している構造とすることが好ましい。
も伝導帯下端のエネルギーが0.05eV以上2eV以下の範囲で真空準位に近いことが
好ましい。
はAl、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)であり、第1の酸化物半
導体層および第3の酸化物半導体層は、Inに対するMの原子数比が第2の酸化物半導体
層よりも大きいことが好ましい。
ことが好ましい。
構造を有する半導体装置を提供することができる。または、微細化に伴う歩留まりの低下
を抑えることのできる構造を有する半導体装置を提供することができる。または、微細化
に伴い顕著となる電気特性の低下を抑制できる構成の半導体装置を提供することができる
。または、集積度の高い半導体装置を提供することができる。または、オン電流の悪化を
低減した半導体装置を提供することができる。または、低消費電力の半導体装置を提供す
ることができる。または、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。または、電
源が遮断されてもデータが保持される半導体装置を提供することができる。
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
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。したがって、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。なお、以下に説明する発明の構成
において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通
して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。
とYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、X
とYとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、X、Yは、対象物(例え
ば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。したがっ
て、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または
文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが
可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイ
ッチは、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している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択し
て切り替える機能を有している。
とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変
換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電
源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)
、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る
回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成
回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能であ
る。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号
がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。
されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟んで接続されてい
る場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路
を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり
、XとYとの間に別の素子または別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含むもの
とする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続され
ている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
る場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もあ
る。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び
電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電
気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場
合も、その範疇に含める。
。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体
基板(例えば単結晶基板またはシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プ
ラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有
する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合
わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、または基材フィルムなどがある。ガラス基板の一
例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、またはソーダライ
ムガラスなどがある。可撓性基板の一例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET
)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表さ
れるプラスチック、またはアクリル等の可撓性を有する合成樹脂などがある。貼り合わせ
フィルムの一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、またはポ
リ塩化ビニルなどがある。基材フィルムの一例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リイミド、無機蒸着フィルム、または紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、
またはSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、ま
たは形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造
することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電
力化、または回路の高集積化を図ることができる。
し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板の一例
としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファ
ン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、
ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再
生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、またはゴム基板などがある。これらの基板を
用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形
成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、または薄型化を図ることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置について図面を用いて説明する。
1(A)は上面図であり、図1(A)に示す一点鎖線A1−A2の断面が図1(B)に相
当する。また、図2は、図1(A)に示す一点鎖線A3−A4の断面図である。なお、図
1(A)の上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。また、一
点鎖線A1−A2方向をチャネル長方向、一点鎖線A3−A4方向をチャネル幅方向と呼
称する場合がある。
下地絶縁膜120と、当該下地絶縁膜上に形成された、第1の酸化物半導体層131、第
2の酸化物半導体層132の順で形成された積層と、当該積層の一部と接するように形成
されたソース電極層140およびドレイン電極層150と、下地絶縁膜120および当該
積層上に形成され、ソース電極層140およびドレイン電極層150のそれぞれと一部が
接する第3の酸化物半導体層133と、当該第3の酸化物半導体層上に形成されたゲート
絶縁膜160と、当該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極層170と、ソース電極層
140、ドレイン電極層150、およびゲート電極層170上に形成された絶縁層180
を有する。
絶縁層185は必要に応じて設ければよく、さらにその上部に他の絶縁層を形成してもよ
い。また、第1の酸化物半導体層131、第2の酸化物半導体層132、および第3の酸
化物半導体層133を総称して酸化物半導体層130と呼称する。
1の開口部147において上記積層、ソース電極層140および絶縁層180の側面が連
なる。また、上記積層、ドレイン電極層150および絶縁層180に第2の開口部157
が設けられ、第2の開口部157において、上記積層、ドレイン電極層150および絶縁
層180の側面が連なる。また、ゲート電極層170および絶縁層180に第3の開口部
177が設けられ、第3の開口部177において、ゲート電極層170および絶縁層18
0の側面が連なる。第1の開口部147、第2の開口部157、第3の開口部177のそ
れぞれは、底に向かって径が小さくなる円錐台形状を有していてもよい。
140は第1の配線145とサイドコンタクトによって電気的に接続される。また、第2
の開口部157において、第2の酸化物半導体層132およびドレイン電極層150は第
2の配線155とサイドコンタクトによって電気的に接続される。また、第3の開口部1
77において、ゲート電極層170は第3の配線175とサイドコンタクトによって電気
的に接続される。
採用する場合や、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。
ドコンタクトによって電気的に接続される。従来においては、電極層を貫通する開口部が
設けられることはなく、電極層の上部に形成された絶縁層等に開口部を設け、当該開口部
に形成される配線の一部と電極層の一部が接することにより電気的接続を得ていた。
等に設けられる開口部の開口不良や開口部の深さ方向のばらつきなどが生じていた。その
ため、素子間において電極層と配線とのコンタクト抵抗にばらつきが生じやすくなってい
た。つまり、トランジスタの微細化に伴う製造工程の難度上昇は、トランジスタの電気特
性のばらつきの一要因となっていた。
の側壁と開口部に形成する配線の一部とを接触させて電気的接続を得るため、電極層と配
線との接触面積にばらつきを生じにくくすることができる。つまり、素子間における電極
層と配線とのコンタクト抵抗のばらつきを抑えることができるため、当該ばらつきに起因
したトランジスタの電気特性のばらつきも抑えることができる。
制御して電極層を貫通しないように開口部を形成するよりも、電極層を貫通するように開
口部を形成するほうが製造工程の難度が低い。例えば、エッチング工程において、電極層
のエッチングレートが絶縁層のエッチングレートよりも十分に小さい場合であっても、電
極層の過度のエッチングを許容して開口部を形成する場合はエッチング条件の自由度を大
きくすることができる。したがって、トランジスタの歩留まりを向上させることができる
。
導体層132および第1の酸化物半導体層131を貫通するように開口部を形成すること
が好ましい。詳細は後述するが、第2の酸化物半導体層132および第1の酸化物半導体
層131を貫通する開口部に配線層の一部が形成されることにより、当該配線層が電極層
の一部となり、第2の酸化物半導体層132におけるソースまたはドレインとして機能す
るn型化領域を拡大することができる。
イドコンタクトとすることで、電極層と配線との接触面積にばらつきを生じにくくするこ
とができ、コンタクト抵抗のばらつきを抑えることができる。
らない。例えば、図3(A)に示すように、第2の酸化物半導体層132を貫通しない構
成であってもよい。また、図3(B)に示すように、第2の酸化物半導体層132を貫通
し、第1の酸化物半導体層131を貫通しない構成であってもよい。また、第1の開口部
147および第2の開口部157の底が第1の酸化物半導体層131中または第2の酸化
物半導体層132中のいずれかに位置する構成であってもよい。また、図3(C)に示す
ように、第1の開口部147および第2の開口部157の底が下地絶縁膜120に達する
構成であってもよい。また、第3の開口部177の底は図2に示した例に限らず、ゲート
絶縁膜160中、第3の酸化物半導体層133中、または下地絶縁膜120中のいずれか
に位置する構成であってもよい。
てもよい。図4(A)は上面図であり、図4(A)に示す一点鎖線B1−B2の断面が図
4(B)に相当する。また、図4(A)に示す一点鎖線B3−B4の断面が図4(C)に
相当する。
地絶縁膜120、当該下地絶縁膜上に形成された第1の酸化物半導体層131、当該第1
の酸化物半導体層上に形成された上面面積が第1の酸化物半導体層131よりも小さく、
全体が第1の酸化物半導体層131と重なる第2の酸化物半導体層132、第1の酸化物
半導体層131および第2の酸化物半導体層132のそれぞれの一部と接するソース電極
層140およびドレイン電極層150、第1の酸化物半導体層131および第2の酸化物
半導体層132上に形成され、ソース電極層140およびドレイン電極層150と一部が
接する第3の酸化物半導体層133、当該第3の酸化物半導体層上に形成されたゲート絶
縁膜160、当該ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極層170を有する。
電極層150と接する領域の膜厚が、第1の酸化物半導体層131の第2の酸化物半導体
層132と重なる領域の膜厚よりも薄い構成とする。
い。図16(A)は上面図であり、図16(A)に示す一点鎖線A1−A2の断面が図1
6(B)に相当する。図1に示すトランジスタでは、ゲート電極層170、ゲート絶縁膜
160、第3の酸化物半導体層133のそれぞれの上面形状が略同じであるが、図16に
示すトランジスタでは、ゲート電極層170と、ゲート絶縁膜160および第3の酸化物
半導体層133とでは上面形状が異なる。また、ゲート電極層170の上面面積は、ゲー
ト絶縁膜160および第3の酸化物半導体層133の上面面積よりも小さい。このような
構成にすることで、ゲートリーク電流を少なくすることができる。
異なり、その他の点では同じである。トランジスタ101では、ゲート電極層170の形
成工程まで第1の酸化物半導体層131が基板全面に残るため、高温を要するトランジス
タ101の製造工程中において下地絶縁膜120から酸素の不必要な放出を抑えることが
できる。したがって、下地絶縁膜120からチャネルが形成される第2の酸化物半導体層
132に酸素を有効に供給することができ、トランジスタの電気特性を向上させることが
できる。
および第2の酸化物半導体層132)と重なるソース電極層140またはドレイン電極層
150において、図1(A)および図16(A)の上面図に示す酸化物半導体層の端部か
らソース電極層140またはドレイン電極層150の端部までの距離(ΔW)を50nm
以下、好ましくは25nm以下とする。ΔWを小さくすることで、下地絶縁膜120に含
まれる酸素のソース電極層140およびドレイン電極層150の構成材料である金属材料
への拡散量を抑えることができる。したがって、下地絶縁膜120に含まれる酸素、特に
過剰に含まれている酸素の不必要な放出を抑えることができ、酸化物半導体層に対して下
地絶縁膜120から効率よく酸素を供給することができる。
該構成要素はトランジスタ101にも適用可能である。
基板であってもよい。この場合、トランジスタ100のゲート電極層170、ソース電極
層140、およびドレイン電極層150の少なくとも一つは、上記の他のデバイスと電気
的に接続されていてもよい。
物半導体層130に酸素を供給する役割を担うことができる。したがって、下地絶縁膜1
20は酸素を含む絶縁膜であることが好ましく、化学量論組成よりも多い酸素を含む絶縁
膜であることがより好ましい。また、上述のように基板110が他のデバイスが形成され
た基板である場合、下地絶縁膜120は、層間絶縁膜としての機能も有する。その場合は
、表面が平坦になるようにCMP(Chemical Mechanical Poli
shing)法等で平坦化処理を行うことが好ましい。
、基板110側から第1の酸化物半導体層131、第2の酸化物半導体層132、第3の
酸化物半導体層133が積層された構造を有している。また、第1の酸化物半導体層13
1の第2の酸化物半導体層132と重ならない領域、ソース電極層140と重ならない領
域、およびドレイン電極層150と重ならない領域は、第3の酸化物半導体層133と接
しているため、第2の酸化物半導体層132は第1の酸化物半導体層131および第3の
酸化物半導体層133で取り囲まれている構造となっている。
および第3の酸化物半導体層133よりも電子親和力(真空準位から伝導帯下端までのエ
ネルギー)が大きい酸化物半導体を用いる。電子親和力は、真空準位と価電子帯上端との
エネルギー差(イオン化ポテンシャル)から、伝導帯下端と価電子帯上端とのエネルギー
差(エネルギーギャップ)を差し引いた値として求めることができる。
るが、酸化物半導体層130が一層、二層または四層以上であってもよい。図15(A)
に示すような酸化物半導体層130が一層の場合は、例えば、第2の酸化物半導体層13
2に相当する層を用いればよい。また、図15(B)に示すような酸化物半導体層130
が二層の場合は、例えば、第3の酸化物半導体層133を設けない構成とすればよい。こ
の構成の場合、第2の酸化物半導体層132と第1の酸化物半導体層131を入れ替える
こともできる。また、図15(C)に示すように酸化物半導体層130が三層の場合であ
っても、図1とは異なる構成とすることができる。また、四層以上である場合は、例えば
、本実施の形態で説明する三層構造の積層に対して他の酸化物半導体層を積む構成や当該
三層構造におけるいずれかの界面に他の酸化物半導体層を挿入する構成とすることができ
る。
層132を構成する金属元素を一種以上含み、例えば、伝導帯下端のエネルギーが第2の
酸化物半導体層132よりも、0.05eV、0.07eV、0.1eV、0.15eV
のいずれか以上であって、2eV、1eV、0.5eV、0.4eVのいずれか以下の範
囲で真空準位に近い酸化物半導体で形成することが好ましい。
0のうち、伝導帯下端のエネルギーが最も小さい第2の酸化物半導体層132にチャネル
が形成される。すなわち、第2の酸化物半導体層132とゲート絶縁膜160との間に第
3の酸化物半導体層133が形成されていることよって、トランジスタのチャネルがゲー
ト絶縁膜と接しない構造となる。
を一種以上含んで構成されるため、第2の酸化物半導体層132と下地絶縁膜120が接
した場合の界面と比較して、第2の酸化物半導体層132と第1の酸化物半導体層131
の界面に界面準位を形成しにくくなる。該界面準位はチャネルを形成することがあるため
、トランジスタのしきい値電圧が変動することがある。したがって、第1の酸化物半導体
層131を設けることにより、トランジスタのしきい値電圧などの電気特性のばらつきを
低減することができる。また、当該トランジスタの信頼性を向上させることができる。
を一種以上含んで構成されるため、第2の酸化物半導体層132とゲート絶縁膜160が
接した場合の界面と比較して、第2の酸化物半導体層132と第3の酸化物半導体層13
3との界面ではキャリアの散乱が起こりにくくなる。したがって、第3の酸化物半導体層
133を設けることにより、トランジスタの電界効果移動度を高くすることができる。
i、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHfを第2の酸化物半導体層132
よりも高い原子数比で含む材料を用いることができる。具体的には、当該原子数比を1.
5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上とする。前述の元素は酸素と
強く結合するため、酸素欠損が酸化物半導体層に生じることを抑制する機能を有する。す
なわち、第1の酸化物半導体層131および第3の酸化物半導体層133は、第2の酸化
物半導体層132よりも酸素欠損が生じにくいということができる。
層133が、少なくともインジウム、亜鉛およびM(Al、Ti、Ga、Ge、Y、Zr
、Sn、La、CeまたはHf等の金属)を含むIn−M−Zn酸化物層であるとき、第
1の酸化物半導体層131をIn:M:Zn=x1:y1:z1[原子数比]、第2の酸
化物半導体層132をIn:M:Zn=x2:y2:z2[原子数比]、第3の酸化物半
導体層133をIn:M:Zn=x3:y3:z3[原子数比]とすると、y1/x1お
よびy3/x3がy2/x2よりも大きくなることが好ましい。y1/x1およびy3/
x3はy2/x2よりも1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上
とする。このとき、第2の酸化物半導体層132において、y2がx2以上であるとトラ
ンジスタの電気特性を安定させることができる。ただし、y2がx2の3倍以上になると
、トランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、y2はx2の3倍未満であるこ
とが好ましい。
比を示す意味も含まれる。酸化物半導体材料をターゲットとしてスパッタ法で成膜を行っ
た場合、スパッタガス種やその比率、ターゲットの密度、および成膜条件によって、成膜
される酸化物半導体膜の組成が母材料のターゲットとは異なってしまうことがある。した
がって、本明細書では酸化物半導体層の組成を説明する原子数比には、母材料の原子数比
を含めることとする。例えば、成膜方法にスパッタ法を用いた場合に、原子数比が1:1
:1のIn−Ga−Zn酸化物膜とは、原子数比が1:1:1のIn−Ga−Zn酸化物
材料をターゲットに用いて成膜したIn−Ga−Zn酸化物膜と言い換えることができる
。
除いた場合のInおよびMの原子数比率は、好ましくはInが50atomic%未満、
Mが50atomic%以上、さらに好ましくはInが25atomic%未満、Mが7
5atomic%以上とする。また、第2の酸化物半導体層132におけるZnおよびO
を除いた場合のInおよびMの原子数比率は、好ましくはInが25atomic%以上
、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%以上、Mが
66atomic%未満とする。
00nm以下、好ましくは3nm以上50nm以下とする。また、第2の酸化物半導体層
132の厚さは、1nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さ
らに好ましくは10nm以上50nm以下とする。
層133には、例えば、インジウム、亜鉛およびガリウムを含んだ酸化物半導体を用いる
ことができる。特に、第2の酸化物半導体層132にインジウムを含ませると、キャリア
移動度が高くなるため好ましい。
には、酸化物半導体層中の不純物濃度を低減し、酸化物半導体層を真性または実質的に真
性にすることが有効である。ここで、実質的に真性とは、酸化物半導体層のキャリア密度
が、1×1017/cm3未満であること、好ましくは1×1015/cm3未満である
こと、さらに好ましくは1×1013/cm3未満であることを指す。
元素は不純物となる。例えば、水素および窒素はドナー準位の形成に寄与し、キャリア密
度を増大させてしまう。また、シリコンは酸化物半導体層中で不純物準位の形成に寄与す
る。当該不純物準位はトラップとなり、トランジスタの電気特性を劣化させることがある
。したがって、第1の酸化物半導体層131、第2の酸化物半導体層132および第3の
酸化物半導体層133の層中や、それぞれの界面において不純物濃度を低減させることが
好ましい。
y Ion Mass Spectrometry)分析において、例えば、酸化物半導
体層のある深さにおいて、または、酸化物半導体層のある領域において、シリコン濃度を
1×1019atoms/cm3未満、好ましくは5×1018atoms/cm3未満
、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満とする部分を有していることが
好ましい。また、水素濃度は、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、酸
化物半導体層のある領域において、2×1020atoms/cm3以下、好ましくは5
×1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以
下、さらに好ましくは5×1018atoms/cm3以下とする部分を有していること
が好ましい。また、窒素濃度は、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、
酸化物半導体層のある領域において、5×1019atoms/cm3未満、好ましくは
5×1018atoms/cm3以下、より好ましくは1×1018atoms/cm3
以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm3以下とする部分を有しているこ
とが好ましい。
半導体層の結晶性を低下させることがある。酸化物半導体層の結晶性を低下させないため
には、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または、酸化物半導体層のある領域
において、シリコン濃度を1×1019atoms/cm3未満、好ましくは5×101
8atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm3未満とす
る部分を有していればよい。また、例えば、酸化物半導体層のある深さにおいて、または
、酸化物半導体層のある領域において、炭素濃度を1×1019atoms/cm3未満
、好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×1018at
oms/cm3未満とする部分を有していればよい。
スタのオフ電流は極めて小さい。例えば、ソースとドレインとの間の電圧を0.1V、5
V、または、10V程度とした場合に、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流
を数yA/μm乃至数zA/μmにまで低減することが可能となる。
め、上記理由により酸化物半導体層のチャネルとなる領域は、本発明の一態様のトランジ
スタのようにゲート絶縁膜と接しない構造が好ましいということができる。また、ゲート
絶縁膜と酸化物半導体層との界面にチャネルが形成される場合、該界面でキャリアの散乱
が起こり、トランジスタの電界効果移動度が低くなることがある。このような観点からも
、酸化物半導体層のチャネルとなる領域はゲート絶縁膜から離すことが好ましいといえる
。
層132、第3の酸化物半導体層133の積層構造とすることで、第2の酸化物半導体層
132にチャネルを形成することができ、高い電界効果移動度および安定した電気特性を
有したトランジスタを形成することができる。
物半導体層131および第3の酸化物半導体層133に相当する層としてエネルギーギャ
ップが3.5eVであるIn−Ga−Zn酸化物、第2の酸化物半導体層132に相当す
る層としてエネルギーギャップが3.15eVであるIn−Ga−Zn酸化物を用い、酸
化物半導体層130に相当する積層を作製して行っている。
3の膜厚はそれぞれ10nmとし、エネルギーギャップは、分光エリプソメータ(HOR
IBA JOBIN YVON社 UT−300)を用いて測定した。また、真空準位と
価電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析(UPS:Ultraviole
t Photoelectron Spectroscopy)装置(PHI社 Ver
saProbe)を用いて測定した。
の差分として算出される真空準位と伝導帯下端のエネルギー差(電子親和力)から模式的
に示されるバンド構造の一部である。図5(A)は、第1の酸化物半導体層131および
第3の酸化物半導体層133と接して、酸化シリコン膜を設けた場合のバンド図である。
ここで、Evacは真空準位のエネルギー、EcI1およびEcI2は酸化シリコン膜の
伝導帯下端のエネルギー、EcS1は第1の酸化物半導体層131の伝導帯下端のエネル
ギー、EcS2は第2の酸化物半導体層132の伝導帯下端のエネルギー、EcS3は第
3の酸化物半導体層133の伝導帯下端のエネルギーである。
第3の酸化物半導体層133において、伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化する。こ
れは、第1の酸化物半導体層131、第2の酸化物半導体層132、第3の酸化物半導体
層133の組成が近似することにより、酸素が相互に拡散しやすい点からも理解される。
したがって、第1の酸化物半導体層131、第2の酸化物半導体層132、第3の酸化物
半導体層133は組成が異なる層の積層体ではあるが、物性的に連続であるということも
でき、図面において、当該積層体のそれぞれの界面は点線で表している。
連続接合(ここでは特に伝導帯下端のエネルギーが各層の間で連続的に変化するU字型の
井戸構造(U Shape Well))が形成されるように作製する。すなわち、各層
の界面にトラップ中心や再結合中心のような欠陥準位を形成するような不純物が存在しな
いように積層構造を形成する。仮に、積層された酸化物半導体層の層間に不純物が混在し
ていると、エネルギーバンドの連続性が失われ、界面でキャリアがトラップあるいは再結
合により消滅してしまう。
れが異なっていてもよい。例えば、EcS3よりもEcS1が高いエネルギーを有する場
合、バンド構造の一部は、図5(B)のように示される。
化物半導体層133にIn:Ga:Zn=1:3:2、1:3:3、1:3:4、1:3
:6、1:6:4または1:9:6(原子数比)、第2の酸化物半導体層132にIn:
Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、または3:1:2(原子数比)のIn−Ga−Z
n酸化物などを用いることができる。また、EcS1>EcS3である場合は、第1の酸
化物半導体層131にIn:Ga:Zn=1:6:4または1:9:6(原子数比)、第
2の酸化物半導体層132にIn:Ga:Zn=1:1:1、5:5:6、または3:1
:2(原子数比)、第3の酸化物半導体層133にIn:Ga:Zn=1:3:2、1:
3:3、1:3:4または1:3:6(原子数比)のIn−Ga−Zn酸化物などを用い
ることができる。
ウェル(井戸)となり、酸化物半導体層130を用いたトランジスタにおいて、チャネル
が第2の酸化物半導体層132に形成されることがわかる。なお、酸化物半導体層130
は伝導帯下端のエネルギーが連続的に変化しているため、U字型井戸とも呼ぶことができ
る。また、このような構成で形成されたチャネルを埋め込みチャネルということもできる
。
膜などの絶縁膜との界面近傍には、不純物や欠陥に起因したトラップ準位が形成され得る
。第1の酸化物半導体層131および第3の酸化物半導体層133があることにより、第
2の酸化物半導体層132と当該トラップ準位とを遠ざけることができる。ただし、Ec
S1またはEcS3と、EcS2とのエネルギー差が小さい場合、第2の酸化物半導体層
132の電子が該エネルギー差を越えてトラップ準位に達することがある。電子がトラッ
プ準位に捕獲されることで、絶縁膜界面にマイナスの固定電荷が生じ、トランジスタのし
きい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。
3と、EcS2との間にエネルギー差を設けることが必要となる。それぞれの当該エネル
ギー差は、0.1eV以上が好ましく、0.15eV以上がより好ましい。
導体層133には、結晶部が含まれることが好ましい。特にc軸に配向した結晶を用いる
ことでトランジスタに安定した電気特性を付与することができる。
縁膜への拡散を防ぐために、第3の酸化物半導体層133は第2の酸化物半導体層132
よりもInが少ない組成とすることが好ましい。
よび第3の配線175には、酸素と結合し易い導電材料を用いることが好ましい。例えば
、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wなどを用いることができる。上記材料におい
て、特に酸素と結合しやすいTiや、後のプロセス温度が比較的高くできることなどから
、融点の高いWを用いることがより好ましい。なお、酸素と結合しやすい導電材料には、
酸素が拡散しやすい材料も含まれる。なお、第1の配線145、第2の配線155、およ
び第3の配線175はTi/Al/Tiのような積層であってもよい。
が、酸素と結合しやすい導電材料側に拡散する現象が起こる。当該現象は、温度が高いほ
ど顕著に起こる。トランジスタの作製工程には、いくつかの加熱工程があることから、上
記現象により、酸化物半導体層のソース電極層またはドレイン電極層と接触した近傍の領
域に酸素欠損が発生し、膜中に僅かに含まれる水素と当該酸素欠損が結合することにより
当該領域はn型化する。したがって、n型化した当該領域はトランジスタのソースまたは
ドレインとして作用させることができる。
、ソース電極層140近傍)に示される。第1の酸化物半導体層131中および第2の酸
化物半導体層132中に点線で示される境界135は、真性半導体領域とn型半導体領域
の境界である。第1の酸化物半導体層131および第2の酸化物半導体層132において
、ソース電極層140および第1の配線145に接触した近傍の領域がn型化した領域と
なる。なお、境界135は模式的に示したものであり、実際には明瞭ではない場合がある
。また、図6では、境界135の一部が第2の酸化物半導体層132中で横方向に延びて
いるように位置している状態を示したが、第1の酸化物半導体層131および第2の酸化
物半導体層132のソース電極層140と下地絶縁膜120で挟まれた領域の膜厚方向全
体がn型化することもある。
導体層131中および第2の酸化物半導体層132中に埋設されているような構成である
ため、第1の酸化物半導体層131中および第2の酸化物半導体層132中に形成される
n型化領域を拡大させることができる。当該n型化領域はトランジスタのソース(または
ドレイン)として機能する領域であり、当該n型化領域を拡大させることで、チャネル形
成領域とソース電極(またはドレイン電極)、またはチャネル形成領域と第1の配線14
5(または第2の配線155)の間における直列抵抗成分を低減させることができ、トラ
ンジスタの電気特性を向上させることができる。
型化した領域がトランジスタのチャネル長方向に延在してしまうことがある。この場合、
トランジスタの電気特性には、しきい値電圧のシフトやゲート電圧でオンオフの制御が困
難な場合(導通状態)が現れる。そのため、チャネル長が極短いトランジスタを形成する
場合は、ソース電極層およびドレイン電極層に酸素と結合しやすい導電材料を用いること
が必ずしも好ましいとはいえない。
よりも酸素と結合しにくい導電材料を用いることもできる。当該導電材料としては、例え
ば、窒化タンタル、窒化チタン、金、白金、パラジウムまたはルテニウムを含む材料など
を用いることができる。なお、当該導電材料が第2の酸化物半導体層132と接触する場
合は、ソース電極層140およびドレイン電極層150を、当該導電材料と前述した酸素
と結合しやすい導電材料を積層する構成としてもよい。
化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化
イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび
酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を用いることができる。また、ゲート絶縁膜160は
上記材料の積層であってもよい。
、Ag、TaおよびWなどの導電膜を用いることができる。また、当該ゲート電極層は、
上記材料の積層であってもよい。また、当該ゲート電極層には、窒素を含んだ導電膜を用
いてもよい。
とが好ましい。当該絶縁層には、酸化アルミニウムを用いることが好ましい。酸化アルミ
ニウム膜は、水素、水分などの不純物、および酸素の両方に対して膜を透過させない遮断
効果が高い。したがって、酸化アルミニウム膜は、トランジスタの作製工程中および作製
後において、トランジスタの電気特性の変動要因となる水素、水分などの不純物の酸化物
半導体層130への混入防止、酸化物半導体層130を構成する主成分材料である酸素の
酸化物半導体層からの放出防止、下地絶縁膜120からの酸素の不必要な放出防止の効果
を有する保護膜として用いることに適している。また、酸化アルミニウム膜に含まれる酸
素を酸化物半導体層中に拡散させることもできる。
85には、酸化マグネシウム、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、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、
酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜
を用いることができる。また、当該絶縁層185は上記材料の積層であってもよい。
加熱処理などによって酸素を放出することができる絶縁層をいう。好ましくは、昇温脱離
ガス分光法分析にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量が1.0×1019atoms
/cm3以上である膜とする。当該絶縁層から放出される酸素はゲート絶縁膜160を経
由して酸化物半導体層130のチャネル形成領域に拡散させることができることから、チ
ャネル形成領域に酸素欠損が形成された場合においても酸素を補填することができる。し
たがって、安定したトランジスタの電気特性を得ることができる。
の微細化によりトランジスタの電気特性が悪化することが知られており、特にチャネル幅
の縮小に直接起因するオン電流は著しく低下する。
れる第2の酸化物半導体層132とゲート絶縁膜160との間に第3の酸化物半導体層1
33が形成された構造を有している。そのため、チャネル形成層とゲート絶縁膜との界面
で生じるキャリアの散乱を抑えることができ、トランジスタの電界効果移動度を高くする
ことができる。
132を覆うように第3の酸化物半導体層133が形成されているため、第2の酸化物半
導体層132の側面においても上面と同様にキャリアの散乱を抑えることができる。
うな、チャネル幅方向における第2の酸化物半導体層132の上面の長さ(WT)が当該
酸化物半導体層の膜厚と同じ程度、またはそれ以下にまで縮小された構造において、顕著
に電気特性が向上する。
、ゲート電極層170から第2の酸化物半導体層132の側面に印加される電界は第2の
酸化物半導体層132の全体に及ぶため、第2の酸化物半導体層132の側面にも上面に
形成されるチャネルと同等のチャネルが形成される。すなわち、本発明の一態様のトラン
ジスタは、従来のトランジスタよりもオン電流を高くすることができる。
Tとチャネル幅方向における第2の酸化物半導体層132の側面の長さ(WS1、WS2
)の和(WT+WS1+WS2)と定義することができ、当該トランジスタには当該チャ
ネル幅に応じたオン電流が流れる。また、WTが十分に小さい場合は第2の酸化物半導体
層132全体に電流が流れるようになる。
には0.3WS≦WT≦3WS(WTは0.3WS以上3WS以下)とする。また、好ま
しくはWT/WS=0.5以上1.5以下とし、より好ましくはWT/WS=0.7以上
1.3以下とする。WT/WS>3の場合は、S値やオフ電流が増加することがある。
ても十分に高いオン電流を得ることができる。
導体層131上に形成することで界面準位を形成しにくくする効果や、第2の酸化物半導
体層132を三層構造の中間層とすることで上下からの不純物混入の影響を排除できる効
果などを併せて有する。そのため、第2の酸化物半導体層132は第1の酸化物半導体層
131と第3の酸化物半導体層133で取り囲まれた構造となり、上述したトランジスタ
のオン電流の向上に加えて、しきい値電圧の安定化や、S値を小さくすることができる。
したがって、Icut(ゲート電圧VGが0V時の電流)を下げることができ、消費電力
を低減させることができる。また、トランジスタのしきい値電圧が安定化することから、
半導体装置の長期信頼性を向上させることができる。
板110との間に導電膜172を備えていてもよい。当該導電膜を第2のゲート電極とし
て用いることで、更なるオン電流の増加や、しきい値電圧の制御を行うことができる。オ
ン電流を増加させるには、例えば、ゲート電極層170と導電膜172を同電位とし、デ
ュアルゲートトランジスタとして駆動させればよい。また、しきい値電圧の制御を行うに
は、ゲート電極層170とは異なる定電位を導電膜172に供給すればよい。
。
本実施の形態では、実施の形態1で説明した図1に示すトランジスタ100の作製方法に
ついて、図9乃至図11を用いて説明する。
ことができる。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基
板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI(Silicon On I
nsulator)基板などを用いることも可能であり、これらの基板上に半導体素子が
設けられたものを用いてもよい。
ion)法またはスパッタ法等により、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリ
コン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルなどの酸
化物絶縁膜、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウ
ムなどの窒化物絶縁膜、または上記材料を混合した膜を用いて形成することができる。ま
た、上記材料の積層であってもよく、少なくとも酸化物半導体層130と接する上層は酸
化物半導体層130への酸素の供給源となりえる過剰な酸素を含む材料で形成することが
好ましい。
オンインプランテーション法などを用いて酸素を添加してもよい。酸素を添加することに
よって、下地絶縁膜120から酸化物半導体層130への酸素の供給をさらに容易にする
ことができる。
散の影響が無い場合は、下地絶縁膜120を設けない構成とすることができる。
31および第2の酸化物半導体層132となる第2の酸化物半導体膜332をスパッタリ
ング法、CVD法、MBE法、ALD(Atomic Layer Depositio
n)法またはPLD法を用いて成膜する(図9(A)参照)。
ングすることで第1の酸化物半導体層131および第2の酸化物半導体層132を形成す
る(図9(B)参照)。
を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(例えば
スパッタ装置)を用いて各層を大気に触れさせることなく連続して積層することが好まし
い。スパッタ装置における各チャンバーは、酸化物半導体にとって不純物となる水等を可
能な限り除去すべく、クライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排
気(5×10−7Pa乃至1×10−4Pa程度まで)できること、かつ、成膜される基
板を100℃以上、好ましくは500℃以上に加熱できることが好ましい。または、ター
ボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に炭素成分や水
分等を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。
ッタガスの高純度化も必要である。スパッタガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは
、露点が−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下にまで
高純度化したガスを用いることで酸化物半導体層に水分等が取り込まれることを可能な限
り防ぐことができる。
る第3の酸化物半導体層133には、実施の形態1で説明した材料を用いることができる
。例えば、第1の酸化物半導体層131にIn:Ga:Zn=1:3:6、1:3:4、
1:3:3または1:3:2[原子数比]のIn−Ga−Zn酸化物、第2の酸化物半導
体層132にIn:Ga:Zn=1:1:1、または5:5:6[原子数比]のIn−G
a−Zn酸化物、第3の酸化物半導体層133にIn:Ga:Zn=1:3:6、1:3
:4、1:3:3または1:3:2[原子数比]のIn−Ga−Zn酸化物を用いること
ができる。
半導体層133として用いることのできる酸化物半導体は、少なくともインジウム(In
)もしくは亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。または、InとZnの双方を含むことが
好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすた
め、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
ミニウム(Al)、またはジルコニウム(Zr)等がある。また、他のスタビライザーと
しては、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(P
r)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(
Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウ
ム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等がある
。
、Sn−Zn酸化物、Al−Zn酸化物、Zn−Mg酸化物、Sn−Mg酸化物、In−
Mg酸化物、In−Ga酸化物、In−Ga−Zn酸化物、In−Al−Zn酸化物、I
n−Sn−Zn酸化物、Sn−Ga−Zn酸化物、Al−Ga−Zn酸化物、Sn−Al
−Zn酸化物、In−Hf−Zn酸化物、In−La−Zn酸化物、In−Ce−Zn酸
化物、In−Pr−Zn酸化物、In−Nd−Zn酸化物、In−Sm−Zn酸化物、I
n−Eu−Zn酸化物、In−Gd−Zn酸化物、In−Tb−Zn酸化物、In−Dy
−Zn酸化物、In−Ho−Zn酸化物、In−Er−Zn酸化物、In−Tm−Zn酸
化物、In−Yb−Zn酸化物、In−Lu−Zn酸化物、In−Sn−Ga−Zn酸化
物、In−Hf−Ga−Zn酸化物、In−Al−Ga−Zn酸化物、In−Sn−Al
−Zn酸化物、In−Sn−Hf−Zn酸化物、In−Hf−Al−Zn酸化物を用いる
ことができる。
有する酸化物という意味である。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていても
よい。また、本明細書においては、In−Ga−Zn酸化物で構成した膜をIGZO膜と
も呼ぶ。
いてもよい。なお、Mは、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNdから選ばれた一つの
金属元素または複数の金属元素を示す。また、In2SnO5(ZnO)n(n>0、且
つ、nは整数)で表記される材料を用いてもよい。
化物半導体層131および第3の酸化物半導体層133よりも電子親和力が大きくなるよ
うに形成する。
ては、RFスパッタ法、DCスパッタ法、ACスパッタ法等を用いることができる。
3としてIn−Ga−Zn酸化物を用いる場合、In、Ga、Znの原子数比としては、
例えば、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=2:2:1、In:Ga:
Zn=3:1:2、In:Ga:Zn=5:5:6、In:Ga:Zn=1:3:2、I
n:Ga:Zn=1:3:3、In:Ga:Zn=1:3:4、In:Ga:Zn=1:
3:6、In:Ga:Zn=1:4:3、In:Ga:Zn=1:5:4、In:Ga:
Zn=1:6:6、In:Ga:Zn=1:6:4、In:Ga:Zn=1:9:6、I
n:Ga:Zn=1:1:4、In:Ga:Zn=1:1:2のいずれかの材料を用いる
ことができる。
c=1)である酸化物の組成が、原子数比がIn:Ga:Zn=A:B:C(A+B+C
=1)の酸化物の組成の近傍であるとは、a、b、cが、(a−A)2+(b−B)2+
(c−C)2≦r2を満たすことをいう。rとしては、例えば、0.05とすればよい。
他の酸化物でも同様である。
半導体層133よりもインジウムの含有量を多くするとよい。酸化物半導体では主として
重金属のs軌道がキャリア伝導に寄与しており、Inの含有率を多くすることにより、よ
り多くのs軌道が重なるため、InがGaよりも多い組成となる酸化物はInがGaと同
等または少ない組成となる酸化物と比較して移動度が高くなる。そのため、第2の酸化物
半導体層132にインジウムの含有量が多い酸化物を用いることで、高い移動度のトラン
ジスタを実現することができる。
配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、
「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう
。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。
。
単結晶酸化物半導体膜とは、CAAC−OS(C Axis Aligned Crys
talline Oxide Semiconductor)膜、多結晶酸化物半導体膜
、微結晶酸化物半導体膜、非晶質酸化物半導体膜などをいう。
晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさである。したがって、CAAC
−OS膜に含まれる結晶部は、一辺が10nm未満、5nm未満または3nm未満の立方
体内に収まる大きさの場合も含まれる。
ron Microscope)によって観察すると、明確な結晶部同士の境界、即ち結
晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CA
AC−OS膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
)すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子
の各層は、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸
を反映した形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
M観察)すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列しているこ
とを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られな
い。
いることがわかる。
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
ane法による解析では、2θが56°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは
、InGaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。InGaZnO4の単結晶酸化
物半導体膜であれば、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)と
して試料を回転させながら分析(φスキャン)を行うと、(110)面と等価な結晶面に
帰属されるピークが6本観察される。これに対し、CAAC−OS膜の場合は、2θを5
6°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
規則であるが、c軸配向性を有し、かつc軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行
な方向を向いていることがわかる。したがって、前述の断面TEM観察で確認された層状
に配列した金属原子の各層は、結晶のab面に平行な面である。
った際に形成される。上述したように、結晶のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面また
は上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。したがって、例えば、CAAC−OS膜
の形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のc軸がCAAC−OS膜の被形
成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
の結晶部が、CAAC−OS膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面
近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、CAA
C−OS膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分
的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
の変動が小さい。
ない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下
、または1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、1nm以上10nm
以下、または1nm以上3nm以下の微結晶であるナノ結晶(nc:nanocryst
al)を有する酸化物半導体膜を、nc−OS(nanocrystalline Ox
ide Semiconductor)膜と呼ぶ。また、nc−OS膜は、例えば、TE
Mによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc−OS膜は、異なる
結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。し
たがって、nc−OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かな
い場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXR
D装置を用いて構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面
を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ
径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子線回折(制限視野電子線回折ともいう。
)を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に
対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径(例えば1nm以上30nm
以下)の電子線を用いる電子線回折(ナノビーム電子線回折ともいう。)を行うと、スポ
ットが観測される。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描く
ように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また、nc−OS膜に対
しナノビーム電子線回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合
がある。
ため、nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、
nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc−O
S膜は、CAAC−OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
AC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
スパッタ法によって成膜することができる。当該スパッタ用ターゲットにイオンが衝突す
ると、スパッタ用ターゲットに含まれる結晶領域がa−b面から劈開し、a−b面に平行
な面を有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子として剥離することがある。この場
合、当該平板状またはペレット状のスパッタ粒子は帯電しているためプラズマ中で凝集せ
ず、結晶状態を維持したまま基板に到達し、CAAC−OS膜を成膜することができる。
e、またはNd)で形成される場合、第2の酸化物半導体層132を成膜するために用い
るスパッタ用ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=a1:b1:
c1とすると、a1/b1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、c1
/b1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、c1
/b1を1以上6以下とすることで、第2の酸化物半導体層132としてCAAC−OS
膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M
:Zn=1:1:1、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=5:5:6等があ
る。
(Mは、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNd)で形成される場合、第1の酸化物半
導体層131および第3の酸化物半導体層133を成膜するために用いるスパッタ用ター
ゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=a2:b2:c2とすると、a
2/b2<a1/b1であって、c2/b2は、1/3以上6以下、さらには1以上6以
下であることが好ましい。なお、c2/b2を1以上6以下とすることで、第1の酸化物
半導体層131および第3の酸化物半導体層133としてCAAC−OS膜が形成されや
すくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3
:2、In:M:Zn=1:3:3、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1
:3:6等がある。
理は、250℃以上650℃以下、好ましくは300℃以上500℃以下の温度で、不活
性ガス雰囲気、酸化性ガスを10ppm以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。
また、第1の加熱処理の雰囲気は、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以上含む雰囲気で行ってもよい。第1の加熱処理に
よって、第2の酸化物半導体層132の結晶性を高め、さらに下地絶縁膜120、第1の
酸化物半導体層131から水素や水などの不純物を除去することができる。なお、第2の
酸化物半導体層132を形成するエッチングの前に第1の加熱工程を行ってもよい。
140およびドレイン電極層150となる第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として
は、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W、またはこれらを主成分とする合金材料を
用いることができる。例えば、スパッタ法などにより100nmのチタン膜を形成する。
またCVD法によりタングステン膜を形成してもよい。
ース電極層140およびドレイン電極層150を形成する(図9(C)参照)。このとき
、第1の導電膜のオーバーエッチングによって、第2の酸化物半導体層132の一部がエ
ッチングされた形状となってもよい。
およびドレイン電極層150上に、第3の酸化物半導体層133となる第3の酸化物半導
体膜333を形成する。
熱処理は、第1の加熱処理と同様の条件で行うことができる。第2の加熱処理により、第
3の酸化物半導体膜333から水素や水などの不純物を除去することができる。また、第
1の酸化物半導体層131および第2の酸化物半導体層132から、さらに水素や水など
の不純物を除去することができる。
る。絶縁膜360には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、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、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イ
ットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸
化タンタルなどを用いることができる。なお、絶縁膜360は、上記材料の積層であって
もよい。絶縁膜360は、スパッタ法、CVD法、MBE法、ALD法またはPLD法な
どを用いて形成することができる。
0(A)参照)。第2の導電膜370としては、Al、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、
Y、Zr、Mo、Ru、Ag、Ta、W、またはこれらを主成分とする合金材料を用いる
ことができる。第2の導電膜370は、スパッタ法やCVD法などにより形成することが
できる。また、第2の導電膜370としては、窒素を含んだ導電膜を用いてもよく、上記
材料を含む導電膜と窒素を含んだ導電膜の積層を用いてもよい。
0を選択的にエッチングし、ゲート電極層170を形成する。
択的にエッチングし、ゲート絶縁膜160を形成する。
体膜333をエッチングし、第3の酸化物半導体層133を形成する(図10(B)参照
)。
ングは各層毎に行ってもよいし、連続で行ってもよい。
層180および絶縁層185を形成する(図10(C)参照)。絶縁層180および絶縁
層185は、下地絶縁膜120と同様の材料、方法を用いて形成することができる。なお
、絶縁層180には酸化アルミニウムを用いることが特に好ましい。
インプランテーション法などを用いて酸素を添加してもよい。酸素を添加することによっ
て、絶縁層180から酸化物半導体層130への酸素の供給をさらに容易にすることがで
きる。
で行うことができる。第3の加熱処理により、下地絶縁膜120、ゲート絶縁膜160、
絶縁層180から過剰酸素が放出されやすくなり、酸化物半導体層130の酸素欠損を低
減することができる。
層140、ドレイン電極層150、第2の酸化物半導体層132、および第1の酸化物半
導体層131を選択的にエッチングし、開口部147、開口部157を形成する(図11
(A)参照)。このとき、図2に示す開口部177も同様に形成する。
の酸化物半導体層132、および第1の酸化物半導体層131のエッチングは各層毎に行
ってもよいし、連続で行ってもよい。また、エッチング方法はドライエッチング、ウエッ
トエッチングのどちらを用いてもよく、各層毎に異なるエッチング方法を用いてもよい。
を形成し、第1の配線145に第2の酸化物半導体層132とソース電極層140とを電
気的に接続し、第2の配線155に第2の酸化物半導体層132とドレイン電極層150
とを電気的に接続する(図11(B)参照)。また、このとき、図2に示す開口部177
を覆うように第3の配線175を形成し、第3の配線175とゲート電極層170を電気
的に接続する。
140、ドレイン電極層150、またはゲート電極層170と同様の材料、方法を用いて
形成することができる。
により形成することができるが、他の方法、例えば、熱CVD法により形成してもよい。
熱CVD法の例としては、MOCVD(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法やALD法などがある。
されることが無いという利点を有する。
大気圧または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで
成膜を行ってもよい。
ャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。例えば
、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上の原料
ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原料ガス
と同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第2の原
料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリア
ガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。ま
た、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後、第2
の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層を成膜し
、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層されて薄膜
が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すこと
で、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰
り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なF
ETを作製する場合に適している。
スとB2H6ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、WF6
ガスとH2ガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、B2H6ガスに代え
てSiH4ガスを用いてもよい。
。
本実施の形態では、本発明の一態様であるトランジスタを使用し、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、図面を用いて説明する。
。
トランジスタ3200を有し、上部に第2の半導体材料を用いたトランジスタ3300、
および容量素子3400を有している。なお、トランジスタ3300としては、実施の形
態1で説明したトランジスタ101を用いることができる。
レイン電極層と電気的に接続する配線層、他方の電極をトランジスタ3300のゲート電
極層、誘電体をトランジスタ3300の絶縁層180および絶縁層185と同じ材料を用
いる構造とすることで、トランジスタ3300と同時に形成することができる。
することが望ましい。例えば、第1の半導体材料を酸化物半導体以外の半導体材料(シリ
コンなど)とし、第2の半導体材料を実施の形態1で説明した酸化物半導体とすることが
できる。酸化物半導体以外の材料を用いたトランジスタは、高速動作が容易である。一方
で、酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が低い電気特性により長時間の電荷
保持を可能とする。
るが、pチャネル型トランジスタを用いることができるのはいうまでもない。また、情報
を保持するために酸化物半導体を用いた実施の形態1に示すようなトランジスタを用いる
他は、半導体装置に用いられる材料や半導体装置の構造など、半導体装置の具体的な構成
をここで示すものに限定する必要はない。
ど)を含む基板3000に設けられたチャネル形成領域と、チャネル形成領域を挟むよう
に設けられた不純物領域と、不純物領域に接する金属間化合物領域と、チャネル形成領域
上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極層と、を有する
。なお、図において、明示的にはソース電極層やドレイン電極層を有しない場合があるが
、便宜上、このような状態を含めてトランジスタと呼ぶ場合がある。また、この場合、ト
ランジスタの接続関係を説明するために、ソース領域やドレイン領域を含めてソース電極
層やドレイン電極層と表現することがある。つまり、本明細書において、ソース電極層と
の記載には、ソース領域が含まれうる。
れており、トランジスタ3200を覆うように絶縁層3150が設けられている。なお、
素子分離絶縁層3100は、LOCOS(Local Oxidation of Si
licon)や、STI(Shallow Trench Isolation)などの
素子分離技術を用いて形成することができる。
る。このため、当該トランジスタを読み出し用のトランジスタとして用いることで、情報
の読み出しを高速に行うことができる。
ン電極層と電気的に接続する配線は、容量素子3400の一方の電極として作用する。ま
た、当該電極は、トランジスタ3200のゲート電極層と電気的に接続される。
ップゲート型トランジスタである。トランジスタ3300は、オフ電流が小さいため、こ
れを用いることにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフ
レッシュ動作を必要としない、或いは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ない半導体記
憶装置とすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができる。
けられている。当該電極を第2のゲート電極として適切な電位を供給することで、トラン
ジスタ3300のしきい値電圧を制御することができる。また、トランジスタ3300の
長期信頼性を高めることができる。また、当該電極をトランジスタ3300のゲート電極
と同電位として動作させることでオン電流を増加させることができる。なお、電極325
0を設けない構成とすることもできる。
00および容量素子3400を形成することができるため、半導体装置の集積度を高める
ことができる。
気的に接続され、第2の配線3002はトランジスタ3200のドレイン電極層と電気的
に接続されている。また、第3の配線3003はトランジスタ3300のソース電極層ま
たはドレイン電極層の一方と電気的に接続され、第4の配線3004はトランジスタ33
00のゲート電極層と電気的に接続されている。そして、トランジスタ3200のゲート
電極層、およびトランジスタ3300のソース電極層またはドレイン電極層の他方は、容
量素子3400の電極の一方と電気的に接続され、第5の配線3005は容量素子340
0の電極の他方と電気的に接続されている。なお、電極3250に相当する要素は図示し
ていない。
可能という特徴を活かすことで、次のように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能で
ある。
ンジスタ3300がオン状態となる電位にして、トランジスタ3300をオン状態とする
。これにより、第3の配線3003の電位が、トランジスタ3200のゲート電極層、お
よび容量素子3400に与えられる。すなわち、トランジスタ3200のゲート電極層に
は、所定の電荷が与えられる(書き込み)。ここでは、異なる二つの電位レベルを与える
電荷(以下Lowレベル電荷、Highレベル電荷という)のいずれかが与えられるもの
とする。その後、第4の配線3004の電位を、トランジスタ3300がオフ状態となる
電位にして、トランジスタ3300をオフ状態とすることにより、トランジスタ3200
のゲート電極層に与えられた電荷が保持される(保持)。
極層の電荷は長時間にわたって保持される。
えた状態で、第5の配線3005に適切な電位(読み出し電位)を与えると、トランジス
タ3200のゲート電極層に保持された電荷量に応じて、第2の配線3002は異なる電
位をとる。一般に、トランジスタ3200をnチャネル型とすると、トランジスタ320
0のゲート電極層にHighレベル電荷が与えられている場合の見かけのしきい値電圧V
th_Hは、トランジスタ3200のゲート電極層にLowレベル電荷が与えられている
場合の見かけのしきい値電圧Vth_Lより低くなるためである。ここで、見かけのしき
い値電圧とは、トランジスタ3200を「オン状態」とするために必要な第5の配線30
05の電位をいうものとする。したがって、第5の配線3005の電位をVth_HとV
th_Lの間の電位V0とすることにより、トランジスタ3200のゲート電極層に与え
られた電荷を判別できる。例えば、書き込みにおいて、Highレベル電荷が与えられて
いた場合には、第5の配線3005の電位がV0(>Vth_H)となれば、トランジス
タ3200は「オン状態」となる。Lowレベル電荷が与えられていた場合には、第5の
配線3005の電位がV0(<Vth_L)となっても、トランジスタ3200は「オフ
状態」のままである。このため、第2の配線3002の電位を判別することで、保持され
ている情報を読み出すことができる。
出せることが必要になる。このように情報を読み出さない場合には、ゲート電極層の状態
にかかわらずトランジスタ3200が「オフ状態」となるような電位、つまり、Vth_
Hより小さい電位を第5の配線3005に与えればよい。または、ゲート電極層の状態に
かかわらずトランジスタ3200が「オン状態」となるような電位、つまり、Vth_L
より大きい電位を第5の配線3005に与えればよい。
の極めて小さいトランジスタを適用することで、極めて長期にわたり記憶内容を保持する
ことが可能である。つまり、リフレッシュ動作が不要となるか、または、リフレッシュ動
作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、消費電力を十分に低減することができ
る。また、電力の供給がない場合(ただし、電位は固定されていることが望ましい)であ
っても、長期にわたって記憶内容を保持することが可能である。
子の劣化の問題もない。例えば、従来の不揮発性メモリのように、フローティングゲート
への電子の注入や、フローティングゲートからの電子の引き抜きを行う必要がないため、
ゲート絶縁膜の劣化といった問題が生じにくい。すなわち、開示する発明に係る半導体装
置では、従来の不揮発性メモリで問題となっている書き換え可能回数に制限はなく、信頼
性が飛躍的に向上する。さらに、トランジスタのオン状態、オフ状態によって、情報の書
き込みが行われるため、高速な動作も容易に実現しうる。
装置を提供することができる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様であるトランジスタを使用し、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について
、実施の形態3に示した構成と異なる半導体装置の説明を行う。
500とトランジスタ4300のソース電極層とは電気的に接続され、第2の配線460
0とトランジスタ4300のゲート電極層とは電気的に接続され、トランジスタ4300
のドレイン電極層と容量素子4400の第1の端子とは電気的に接続されている。なお、
当該半導体装置に含まれるトランジスタ4300としては、実施の形態1で説明したトラ
ンジスタ100を用いることができる。なお、第1の配線4500はビット線、第2の配
線4600はワード線としての機能を有することができる。
量素子3400と同様の接続形態とすることができる。したがって、容量素子4400は
、実施の形態3で説明した容量素子3400と同様に、トランジスタ4300の作製工程
にて同時に作製することができる。
行う場合について説明する。
ンジスタ4300をオン状態とする。これにより、第1の配線4500の電位が、容量素
子4400の第1の端子に与えられる(書き込み)。その後、第2の配線4600の電位
を、トランジスタ4300がオフ状態となる電位として、トランジスタ4300をオフ状
態とすることにより、容量素子4400の第1の端子の電位が保持される(保持)。
している。このため、トランジスタ4300をオフ状態とすることで、容量素子4400
の第1の端子の電位(あるいは、容量素子4400に蓄積された電荷)を極めて長時間に
わたって保持することが可能である。
遊状態である第1の配線4500と容量素子4400とが導通し、第1の配線4500と
容量素子4400の間で電荷が再分配される。その結果、第1の配線4500の電位が変
化する。第1の配線4500の電位の変化量は、容量素子4400の第1の端子の電位(
あるいは容量素子4400に蓄積された電荷)によって、異なる値をとる。
の配線4500が有する容量成分をCB、電荷が再分配される前の第1の配線4500の
電位をVB0とすると、電荷が再分配された後の第1の配線4500の電位は、(CB×
VB0+C×V)/(CB+C)となる。したがって、メモリセル4250の状態として
、容量素子4400の第1の端子の電位がV1とV0(V1>V0)の2状態をとるとす
ると、電位V1を保持している場合の第1の配線4500の電位(=(CB×VB0+C
×V1)/(CB+C))は、電位V0を保持している場合の第1の配線4500の電位
(=(CB×VB0+C×V0)/(CB+C))よりも高くなることがわかる。
ができる。
のオフ電流が極めて小さいという特徴から、容量素子4400に蓄積された電荷は長時間
にわたって保持することができる。つまり、リフレッシュ動作が不要となるか、または、
リフレッシュ動作の頻度を極めて低くすることが可能となるため、消費電力を十分に低減
することができる。また、電力の供給がない場合であっても、長期にわたって記憶内容を
保持することが可能である。
が形成された基板を積層することが好ましい。メモリセル4250と駆動回路を積層する
ことで、半導体装置の小型化を図ることができる。なお、積層するメモリセル4250お
よび駆動回路の数は限定しない。
ることが好ましい。例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリ
コン、またはガリウムヒ素等を用いることができ、単結晶半導体を用いることがより好ま
しい。このような半導体材料を用いたトランジスタは、酸化物半導体を用いたトランジス
タよりも高速動作が可能であり、メモリセル4250の駆動回路の構成に用いることが適
している。
装置を提供することができる。
。
実施の形態1で説明したトランジスタは、表示装置、記憶装置、CPU、DSP(Dig
ital Signal Processor)、カスタムLSI、PLD(Progr
ammable Logic Device)等のLSI、RF−ID(Radio F
requency Identification)などの半導体装置に応用することが
できる。本実施の形態では、上記半導体装置を有する電子機器の例について説明する。
ーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、画像再生装置、ポータブルオーディオプレー
ヤ、ラジオ、テープレコーダ、ステレオ、電話、コードレス電話、携帯電話、自動車電話
、トランシーバ、無線機、ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻
訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、ICチップ
、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、エアコンディ
ショナーなどの空調設備、食器洗い機、食器乾燥機、衣類乾燥機、布団乾燥機、電気冷蔵
庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、DNA保存用冷凍庫、放射線測定器、透析装置、X線
診断装置等の医療機器、などが挙げられる。また、煙感知器、熱感知器、ガス警報装置、
防犯警報装置などの警報装置も挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、
エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム等の産業機器も挙げられ
る。また、燃料を用いたエンジンや、非水系二次電池からの電力を用いて電動機により推
進する移動体なども、電子機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば
、電気自動車(EV)、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車(HEV)、プラ
グインハイブリッド車(PHEV)、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、
電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、
小型または大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機
や惑星探査機、宇宙船が挙げられる。これらの電子機器の一部の具体例を図14に示す。
込まれており、表示部8002により映像を表示し、スピーカ部8003から音声を出力
することが可能である。本発明の一態様のトランジスタを有する記憶装置は、表示部80
02を動作するための駆動回路に用いることが可能である。
備えていてもよい。CPU8004やメモリに、本発明の一態様のトランジスタを有する
CPU、記憶装置を用いることができる。
8102と、マイクロコンピュータ8101を用いた電子機器の一例である。マイクロコ
ンピュータ8101は、本発明の一態様のトランジスタを有する記憶装置、CPUを含む
。
ョナーは、先の実施の形態に示したトランジスタ、記憶装置、またはCPU等を含む電子
機器の一例である。具体的に、室内機8200は、筐体8201、送風口8202、CP
U8203等を有する。図14(A)においては、CPU8203が、室内機8200に
設けられている場合を例示しているが、CPU8203は室外機8204に設けられてい
てもよい。または、室内機8200と室外機8204の両方に、CPU8203が設けら
れていてもよい。本発明の一態様のトランジスタをエアコンディショナーのCPUに用い
ることによって省電力化を図ることができる。
スタ、記憶装置、またはCPU等を含む電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵
庫8300は、筐体8301、冷蔵室用扉8302、冷凍室用扉8303、CPU830
4等を有する。図14(A)では、CPU8304が、筐体8301の内部に設けられて
いる。本発明の一態様のトランジスタを電気冷凍冷蔵庫8300のCPU8304に用い
ることによって省電力化が図れる。
700には、二次電池9701が搭載されている。二次電池9701の電力は、回路97
02により出力が調整されて、駆動装置9703に供給される。回路9702は、図示し
ないROM、RAM、CPU等を有する処理装置9704によって制御される。本発明の
一態様のトランジスタを電気自動車9700のCPUに用いることによって省電力化が図
れる。
を組み合わせて構成される。処理装置9704は、電気自動車9700の運転者の操作情
報(加速、減速、停止など)や走行時の情報(上り坂や下り坂等の情報、駆動輪にかかる
負荷情報など)の入力情報に基づき、回路9702に制御信号を出力する。回路9702
は、処理装置9704の制御信号により、二次電池9701から供給される電気エネルギ
ーを調整して駆動装置9703の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合は、図
示していないが、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。
。
101 トランジスタ
110 基板
120 下地絶縁膜
130 酸化物半導体層
131 第1の酸化物半導体層
132 第2の酸化物半導体層
133 第3の酸化物半導体層
135 境界
137 チャネル領域
140 ソース電極層
145 第1の配線
147 開口部
150 ドレイン電極層
155 第2の配線
157 開口部
160 ゲート絶縁膜
170 ゲート電極層
172 導電膜
175 第3の配線
177 開口部
180 絶縁層
185 絶縁層
331 第1の酸化物半導体膜
332 第2の酸化物半導体膜
333 第3の酸化物半導体膜
360 絶縁膜
370 第2の導電膜
3000 基板
3001 第1の配線
3002 第2の配線
3003 第3の配線
3004 第4の配線
3005 第5の配線
3100 素子分離絶縁層
3150 絶縁層
3200 トランジスタ
3250 電極
3300 トランジスタ
3400 容量素子
4250 メモリセル
4300 トランジスタ
4400 容量素子
4500 第1の配線
4600 第2の配線
8000 テレビジョン装置
8001 筐体
8002 表示部
8003 スピーカ部
8004 CPU
8100 警報装置
8101 マイクロコンピュータ
8102 検出部
8200 室内機
8201 筐体
8202 送風口
8203 CPU
8204 室外機
8300 電気冷凍冷蔵庫
8301 筐体
8302 冷蔵室用扉
8303 冷凍室用扉
8304 CPU
9700 電気自動車
9701 二次電池
9702 回路
9703 駆動装置
9704 処理装置
Claims (2)
- 基板上の第1の導電層と、
前記第1の導電層上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の第2の導電層と、
前記第2の導電層上の第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜上の第3の導電層と、を有し、
前記第2の導電層は、ゲート電極としての機能を有し、
前記第2の導電層は、前記第1の絶縁膜、前記酸化物半導体層、及び前記第2の絶縁膜を介して、前記第1の導電層と重なる領域を有し、
前記第3の導電層は、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有し、
前記第3の導電層は、前記酸化物半導体層及び前記第3の絶縁膜を貫通する開口部を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、
前記開口部の底は、前記第1の絶縁膜に到達しており、
前記第2の絶縁膜は、前記開口部と重ならない、半導体装置。 - 基板上の第1の導電層と、
前記第1の導電層上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の第2の導電層と、
前記第2の導電層上の第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜上の第3の導電層と、を有し、
前記第2の導電層は、ゲート電極としての機能を有し、
前記第2の導電層は、前記第1の絶縁膜、前記酸化物半導体層、及び前記第2の絶縁膜を介して、前記第1の導電層と重なる領域を有し、
前記第3の導電層は、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有し、
前記第3の導電層は、前記酸化物半導体層及び前記第3の絶縁膜を貫通する開口部を介して、前記酸化物半導体層と電気的に接続され、
前記開口部の底は、前記第1の絶縁膜中に位置しており、
前記第2の絶縁膜は、前記開口部と重ならない、半導体装置。
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---|---|---|---|---|
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WO2015181997A1 (en) | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9831238B2 (en) | 2014-05-30 | 2017-11-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including insulating film having opening portion and conductive film in the opening portion |
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JP6417125B2 (ja) * | 2014-06-25 | 2018-10-31 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 半導体装置 |
TWI669819B (zh) | 2014-11-28 | 2019-08-21 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置、模組以及電子裝置 |
WO2016092427A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
WO2016099580A2 (en) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Lupino James John | Three dimensional integrated circuits employing thin film transistors |
US9954112B2 (en) | 2015-01-26 | 2018-04-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
TWI683365B (zh) | 2015-02-06 | 2020-01-21 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 裝置及其製造方法以及電子裝置 |
US9660100B2 (en) | 2015-02-06 | 2017-05-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US9954113B2 (en) * | 2015-02-09 | 2018-04-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor including oxide semiconductor, semiconductor device including the transistor, and electronic device including the transistor |
TWI718125B (zh) | 2015-03-03 | 2021-02-11 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置及其製造方法 |
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KR20240069807A (ko) * | 2015-04-13 | 2024-05-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
US10056497B2 (en) | 2015-04-15 | 2018-08-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US10181531B2 (en) * | 2015-07-08 | 2019-01-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including transistor having low parasitic capacitance |
US10985278B2 (en) * | 2015-07-21 | 2021-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
US10978489B2 (en) | 2015-07-24 | 2021-04-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, display panel, method for manufacturing semiconductor device, method for manufacturing display panel, and information processing device |
US9825177B2 (en) | 2015-07-30 | 2017-11-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of a semiconductor device using multiple etching mask |
CN105261638A (zh) * | 2015-08-04 | 2016-01-20 | 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 | 一种具有鳍型沟道结构的薄膜晶体管及其制备方法 |
SG10201608814YA (en) | 2015-10-29 | 2017-05-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
WO2017081579A1 (en) | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
WO2017103737A1 (en) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display panel, input/output device, data processing device, and method for manufacturing display panel |
JP6851814B2 (ja) | 2015-12-29 | 2021-03-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | トランジスタ |
US10096720B2 (en) * | 2016-03-25 | 2018-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor, semiconductor device, and electronic device |
JP6462035B2 (ja) * | 2016-04-29 | 2019-01-30 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | バックプレーン基板及びそれを用いた有機発光表示装置 |
KR102675913B1 (ko) | 2016-04-29 | 2024-06-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 백플레인 기판 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치 |
TW202343784A (zh) | 2016-07-11 | 2023-11-01 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 金屬氧化物及半導體裝置 |
TW201804613A (zh) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 聯華電子股份有限公司 | 氧化物半導體裝置 |
US10411003B2 (en) | 2016-10-14 | 2019-09-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR102384624B1 (ko) | 2016-10-21 | 2022-04-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
JP2018148145A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 株式会社リコー | 電界効果型トランジスタ、表示素子、表示装置、システム |
CN107425073A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板 |
KR102344003B1 (ko) * | 2017-05-31 | 2021-12-28 | 엘지디스플레이 주식회사 | 이중층 산화물 반도체 물질을 구비한 박막 트랜지스터 기판 |
CN108987482B (zh) | 2017-05-31 | 2022-05-17 | 乐金显示有限公司 | 薄膜晶体管、包括其的栅极驱动器、以及包括该栅极驱动器的显示装置 |
CN109148592B (zh) | 2017-06-27 | 2022-03-11 | 乐金显示有限公司 | 包括氧化物半导体层的薄膜晶体管,其制造方法和包括其的显示设备 |
JP2019091794A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | シャープ株式会社 | 半導体装置 |
US11209877B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrical module, display panel, display device, input/output device, data processing device, and method of manufacturing electrical module |
JP2020136400A (ja) * | 2019-02-15 | 2020-08-31 | 株式会社Joled | 半導体装置および表示装置 |
CN110289083A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-27 | 苏州泓迅生物科技股份有限公司 | 一种图像重构方法及装置 |
KR20210009000A (ko) * | 2019-07-16 | 2021-01-26 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 |
JP7026717B2 (ja) * | 2020-04-01 | 2022-02-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005109347A (ja) * | 2003-10-01 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2007013091A (ja) * | 2005-05-31 | 2007-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
CN101276840A (zh) * | 2007-03-26 | 2008-10-01 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其制造方法 |
US20120032173A1 (en) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Top gate thin film transistor and display apparatus including the same |
JP2012151460A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
JP2012151461A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
KR20120137463A (ko) * | 2011-06-10 | 2012-12-21 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치의 제작 방법 |
Family Cites Families (143)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60198861A (ja) | 1984-03-23 | 1985-10-08 | Fujitsu Ltd | 薄膜トランジスタ |
JPH0244256B2 (ja) | 1987-01-28 | 1990-10-03 | Kagaku Gijutsucho Mukizaishitsu Kenkyushocho | Ingazn2o5deshimesarerurotsuhoshokeinosojokozoojusurukagobutsuoyobisonoseizoho |
JPS63210023A (ja) | 1987-02-24 | 1988-08-31 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | InGaZn↓4O↓7で示される六方晶系の層状構造を有する化合物およびその製造法 |
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JPH0783127B2 (ja) * | 1989-04-20 | 1995-09-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JPH04275436A (ja) * | 1991-03-04 | 1992-10-01 | Nec Corp | Soimosトランジスタ |
JPH05251705A (ja) | 1992-03-04 | 1993-09-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
KR0138307B1 (ko) | 1994-12-14 | 1998-06-01 | 김광호 | 반도체 장치의 측면콘택 형성방법 |
JP3540044B2 (ja) * | 1995-01-26 | 2004-07-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | エッチング方法および半導体装置の作製方法 |
JP3479375B2 (ja) | 1995-03-27 | 2003-12-15 | 科学技術振興事業団 | 亜酸化銅等の金属酸化物半導体による薄膜トランジスタとpn接合を形成した金属酸化物半導体装置およびそれらの製造方法 |
WO1997006554A2 (en) | 1995-08-03 | 1997-02-20 | Philips Electronics N.V. | Semiconductor device provided with transparent switching element |
JP3625598B2 (ja) | 1995-12-30 | 2005-03-02 | 三星電子株式会社 | 液晶表示装置の製造方法 |
US6362027B1 (en) * | 1998-07-08 | 2002-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, active matrix substrate, method of manufacturing the semiconductor device and method of manufacturing the active matrix substrate |
JP4170454B2 (ja) | 1998-07-24 | 2008-10-22 | Hoya株式会社 | 透明導電性酸化物薄膜を有する物品及びその製造方法 |
JP2000150861A (ja) | 1998-11-16 | 2000-05-30 | Tdk Corp | 酸化物薄膜 |
JP3276930B2 (ja) | 1998-11-17 | 2002-04-22 | 科学技術振興事業団 | トランジスタ及び半導体装置 |
TW460731B (en) | 1999-09-03 | 2001-10-21 | Ind Tech Res Inst | Electrode structure and production method of wide viewing angle LCD |
JP5112577B2 (ja) | 1999-10-13 | 2013-01-09 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP4089858B2 (ja) | 2000-09-01 | 2008-05-28 | 国立大学法人東北大学 | 半導体デバイス |
KR20020038482A (ko) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | 모리시타 요이찌 | 박막 트랜지스터 어레이, 그 제조방법 및 그것을 이용한표시패널 |
JP3997731B2 (ja) | 2001-03-19 | 2007-10-24 | 富士ゼロックス株式会社 | 基材上に結晶性半導体薄膜を形成する方法 |
JP2002289859A (ja) | 2001-03-23 | 2002-10-04 | Minolta Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
JP4090716B2 (ja) | 2001-09-10 | 2008-05-28 | 雅司 川崎 | 薄膜トランジスタおよびマトリクス表示装置 |
JP3925839B2 (ja) | 2001-09-10 | 2007-06-06 | シャープ株式会社 | 半導体記憶装置およびその試験方法 |
US7061014B2 (en) | 2001-11-05 | 2006-06-13 | Japan Science And Technology Agency | Natural-superlattice homologous single crystal thin film, method for preparation thereof, and device using said single crystal thin film |
JP4164562B2 (ja) | 2002-09-11 | 2008-10-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ホモロガス薄膜を活性層として用いる透明薄膜電界効果型トランジスタ |
JP4083486B2 (ja) | 2002-02-21 | 2008-04-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | LnCuO(S,Se,Te)単結晶薄膜の製造方法 |
US7049190B2 (en) | 2002-03-15 | 2006-05-23 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method for forming ZnO film, method for forming ZnO semiconductor layer, method for fabricating semiconductor device, and semiconductor device |
JP3933591B2 (ja) | 2002-03-26 | 2007-06-20 | 淳二 城戸 | 有機エレクトロルミネッセント素子 |
US7339187B2 (en) | 2002-05-21 | 2008-03-04 | State Of Oregon Acting By And Through The Oregon State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Transistor structures |
JP2004022625A (ja) | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体デバイス及び該半導体デバイスの製造方法 |
US7105868B2 (en) | 2002-06-24 | 2006-09-12 | Cermet, Inc. | High-electron mobility transistor with zinc oxide |
US7067843B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-06-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Transparent oxide semiconductor thin film transistors |
JP4166105B2 (ja) | 2003-03-06 | 2008-10-15 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2004273732A (ja) | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sharp Corp | アクティブマトリクス基板およびその製造方法 |
JP4108633B2 (ja) | 2003-06-20 | 2008-06-25 | シャープ株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス |
US7262463B2 (en) | 2003-07-25 | 2007-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transistor including a deposited channel region having a doped portion |
JP4118209B2 (ja) * | 2003-08-26 | 2008-07-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、その製造方法および回路の製造方法 |
US7297977B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-11-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Semiconductor device |
US7145174B2 (en) | 2004-03-12 | 2006-12-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp. | Semiconductor device |
US7282782B2 (en) | 2004-03-12 | 2007-10-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Combined binary oxide semiconductor device |
EP2246894B2 (en) | 2004-03-12 | 2018-10-10 | Japan Science and Technology Agency | Method for fabricating a thin film transistor having an amorphous oxide as a channel layer |
US7211825B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-05-01 | Yi-Chi Shih | Indium oxide-based thin film transistors and circuits |
JP2006100760A (ja) | 2004-09-02 | 2006-04-13 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
US7285501B2 (en) | 2004-09-17 | 2007-10-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming a solution processed device |
US7298084B2 (en) | 2004-11-02 | 2007-11-20 | 3M Innovative Properties Company | Methods and displays utilizing integrated zinc oxide row and column drivers in conjunction with organic light emitting diodes |
US7453065B2 (en) | 2004-11-10 | 2008-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Sensor and image pickup device |
US7791072B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Display |
US7829444B2 (en) | 2004-11-10 | 2010-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor manufacturing method |
US7868326B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Field effect transistor |
JP5126729B2 (ja) | 2004-11-10 | 2013-01-23 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
WO2006051994A2 (en) | 2004-11-10 | 2006-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting device |
RU2369940C2 (ru) | 2004-11-10 | 2009-10-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Аморфный оксид и полевой транзистор с его использованием |
US7863611B2 (en) | 2004-11-10 | 2011-01-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Integrated circuits utilizing amorphous oxides |
US7579224B2 (en) | 2005-01-21 | 2009-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film semiconductor device |
TWI412138B (zh) | 2005-01-28 | 2013-10-11 | Semiconductor Energy Lab | 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法 |
TWI481024B (zh) | 2005-01-28 | 2015-04-11 | Semiconductor Energy Lab | 半導體裝置,電子裝置,和半導體裝置的製造方法 |
US7858451B2 (en) | 2005-02-03 | 2010-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electronic device, semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7948171B2 (en) | 2005-02-18 | 2011-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
US20060197092A1 (en) | 2005-03-03 | 2006-09-07 | Randy Hoffman | System and method for forming conductive material on a substrate |
US8681077B2 (en) | 2005-03-18 | 2014-03-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, and display device, driving method and electronic apparatus thereof |
WO2006105077A2 (en) | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Low voltage thin film transistor with high-k dielectric material |
US7645478B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-01-12 | 3M Innovative Properties Company | Methods of making displays |
US8300031B2 (en) | 2005-04-20 | 2012-10-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device comprising transistor having gate and drain connected through a current-voltage conversion element |
JP2006344849A (ja) | 2005-06-10 | 2006-12-21 | Casio Comput Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
US7691666B2 (en) | 2005-06-16 | 2010-04-06 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7402506B2 (en) | 2005-06-16 | 2008-07-22 | Eastman Kodak Company | Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby |
US7507618B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-03-24 | 3M Innovative Properties Company | Method for making electronic devices using metal oxide nanoparticles |
KR100711890B1 (ko) | 2005-07-28 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광표시장치 및 그의 제조방법 |
JP2007059128A (ja) | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Canon Inc | 有機el表示装置およびその製造方法 |
JP4850457B2 (ja) | 2005-09-06 | 2012-01-11 | キヤノン株式会社 | 薄膜トランジスタ及び薄膜ダイオード |
JP4280736B2 (ja) | 2005-09-06 | 2009-06-17 | キヤノン株式会社 | 半導体素子 |
JP5116225B2 (ja) | 2005-09-06 | 2013-01-09 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体デバイスの製造方法 |
JP2007073705A (ja) | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Canon Inc | 酸化物半導体チャネル薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
EP1995787A3 (en) | 2005-09-29 | 2012-01-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method therof |
JP5037808B2 (ja) | 2005-10-20 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | アモルファス酸化物を用いた電界効果型トランジスタ、及び該トランジスタを用いた表示装置 |
CN101577231B (zh) | 2005-11-15 | 2013-01-02 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体器件及其制造方法 |
TWI292281B (en) | 2005-12-29 | 2008-01-01 | Ind Tech Res Inst | Pixel structure of active organic light emitting diode and method of fabricating the same |
KR20070070382A (ko) | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법 |
US7867636B2 (en) | 2006-01-11 | 2011-01-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Transparent conductive film and method for manufacturing the same |
JP4977478B2 (ja) | 2006-01-21 | 2012-07-18 | 三星電子株式会社 | ZnOフィルム及びこれを用いたTFTの製造方法 |
US7576394B2 (en) | 2006-02-02 | 2009-08-18 | Kochi Industrial Promotion Center | Thin film transistor including low resistance conductive thin films and manufacturing method thereof |
US7977169B2 (en) | 2006-02-15 | 2011-07-12 | Kochi Industrial Promotion Center | Semiconductor device including active layer made of zinc oxide with controlled orientations and manufacturing method thereof |
JP5110803B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 酸化物膜をチャネルに用いた電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
KR20070101595A (ko) | 2006-04-11 | 2007-10-17 | 삼성전자주식회사 | ZnO TFT |
US20070252928A1 (en) | 2006-04-28 | 2007-11-01 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure, transmission type liquid crystal display, reflection type display and manufacturing method thereof |
JP5028033B2 (ja) | 2006-06-13 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
JP4999400B2 (ja) | 2006-08-09 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | 酸化物半導体膜のドライエッチング方法 |
JP4609797B2 (ja) | 2006-08-09 | 2011-01-12 | Nec液晶テクノロジー株式会社 | 薄膜デバイス及びその製造方法 |
JP4332545B2 (ja) | 2006-09-15 | 2009-09-16 | キヤノン株式会社 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
JP4274219B2 (ja) | 2006-09-27 | 2009-06-03 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイス、有機エレクトロルミネッセンス装置、有機薄膜半導体装置 |
JP5164357B2 (ja) | 2006-09-27 | 2013-03-21 | キヤノン株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
US7622371B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fused nanocrystal thin film semiconductor and method |
US7772021B2 (en) | 2006-11-29 | 2010-08-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays |
JP2008140684A (ja) | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Toppan Printing Co Ltd | カラーelディスプレイおよびその製造方法 |
KR101303578B1 (ko) | 2007-01-05 | 2013-09-09 | 삼성전자주식회사 | 박막 식각 방법 |
US8207063B2 (en) | 2007-01-26 | 2012-06-26 | Eastman Kodak Company | Process for atomic layer deposition |
US7569886B2 (en) * | 2007-03-08 | 2009-08-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacture method thereof |
KR100851215B1 (ko) | 2007-03-14 | 2008-08-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터 및 이를 이용한 유기 전계 발광표시장치 |
US7795613B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-09-14 | Toppan Printing Co., Ltd. | Structure with transistor |
KR101325053B1 (ko) | 2007-04-18 | 2013-11-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법 |
KR20080094300A (ko) | 2007-04-19 | 2008-10-23 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법과 박막 트랜지스터를포함하는 평판 디스플레이 |
KR101334181B1 (ko) | 2007-04-20 | 2013-11-28 | 삼성전자주식회사 | 선택적으로 결정화된 채널층을 갖는 박막 트랜지스터 및 그제조 방법 |
US8274078B2 (en) | 2007-04-25 | 2012-09-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxynitride semiconductor containing zinc |
KR101345376B1 (ko) | 2007-05-29 | 2013-12-24 | 삼성전자주식회사 | ZnO 계 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
JP5215158B2 (ja) | 2007-12-17 | 2013-06-19 | 富士フイルム株式会社 | 無機結晶性配向膜及びその製造方法、半導体デバイス |
JP4555358B2 (ja) | 2008-03-24 | 2010-09-29 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜電界効果型トランジスタおよび表示装置 |
KR100941850B1 (ko) | 2008-04-03 | 2010-02-11 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 박막 트랜지스터를구비하는 평판 표시 장치 |
KR100963026B1 (ko) | 2008-06-30 | 2010-06-10 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 박막 트랜지스터를구비하는 평판 표시 장치 |
KR100963027B1 (ko) | 2008-06-30 | 2010-06-10 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 박막 트랜지스터를구비하는 평판 표시 장치 |
JP5345456B2 (ja) | 2008-08-14 | 2013-11-20 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜電界効果型トランジスタ |
JP4623179B2 (ja) | 2008-09-18 | 2011-02-02 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
JP5451280B2 (ja) | 2008-10-09 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | ウルツ鉱型結晶成長用基板およびその製造方法ならびに半導体装置 |
US8106400B2 (en) * | 2008-10-24 | 2012-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP5606682B2 (ja) | 2009-01-29 | 2014-10-15 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜トランジスタ、多結晶酸化物半導体薄膜の製造方法、及び薄膜トランジスタの製造方法 |
JP4571221B1 (ja) | 2009-06-22 | 2010-10-27 | 富士フイルム株式会社 | Igzo系酸化物材料及びigzo系酸化物材料の製造方法 |
JP4415062B1 (ja) | 2009-06-22 | 2010-02-17 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法 |
JP5497417B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2014-05-21 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法、並びにその薄膜トランジスタを備えた装置 |
CN105023942B (zh) | 2009-12-28 | 2018-11-02 | 株式会社半导体能源研究所 | 制造半导体装置的方法 |
JP2011138934A (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sony Corp | 薄膜トランジスタ、表示装置および電子機器 |
JP2011187506A (ja) | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Sony Corp | 薄膜トランジスタおよびその製造方法、並びに表示装置 |
CN106098788B (zh) | 2010-04-02 | 2020-10-16 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置 |
KR20180122756A (ko) | 2010-04-02 | 2018-11-13 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
JP2011253898A (ja) | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置及び製造方法 |
KR102110496B1 (ko) * | 2010-12-03 | 2020-05-13 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 산화물 반도체막 및 반도체 장치 |
JP2012155076A (ja) | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Sony Corp | 半導体装置、表示装置、及び、電子機器 |
JP2012160679A (ja) | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sony Corp | 薄膜トランジスタ、表示装置および電子機器 |
US8797303B2 (en) * | 2011-03-21 | 2014-08-05 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Amorphous oxide semiconductor thin film transistor fabrication method |
US8946066B2 (en) * | 2011-05-11 | 2015-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
JP6104522B2 (ja) * | 2011-06-10 | 2017-03-29 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
US20120319113A1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
WO2013005604A1 (ja) | 2011-07-07 | 2013-01-10 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US9385238B2 (en) * | 2011-07-08 | 2016-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor using oxide semiconductor |
KR102108572B1 (ko) * | 2011-09-26 | 2020-05-07 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작 방법 |
US8981367B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-03-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
TWI569446B (zh) | 2011-12-23 | 2017-02-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體元件、半導體元件的製造方法、及包含半導體元件的半導體裝置 |
WO2013179922A1 (en) | 2012-05-31 | 2013-12-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR102316107B1 (ko) | 2012-05-31 | 2021-10-21 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
TWI620324B (zh) | 2013-04-12 | 2018-04-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置 |
WO2014181785A1 (en) | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
2014
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-
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2024
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005109347A (ja) * | 2003-10-01 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2007013091A (ja) * | 2005-05-31 | 2007-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
CN101276840A (zh) * | 2007-03-26 | 2008-10-01 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其制造方法 |
US20080237875A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2008270759A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-11-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
US20120032173A1 (en) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Top gate thin film transistor and display apparatus including the same |
JP2012151460A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
JP2012151461A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-08-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
KR20120137463A (ko) * | 2011-06-10 | 2012-12-21 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치의 제작 방법 |
JP2013016783A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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