JP2021184465A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2021184465A
JP2021184465A JP2021095742A JP2021095742A JP2021184465A JP 2021184465 A JP2021184465 A JP 2021184465A JP 2021095742 A JP2021095742 A JP 2021095742A JP 2021095742 A JP2021095742 A JP 2021095742A JP 2021184465 A JP2021184465 A JP 2021184465A
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Abstract

To provide a transistor using an oxide semiconductor film which reduces contact resistance between an oxide semiconductor film and a metal film and has excellent on-state characteristics.SOLUTION: A semiconductor device has a pair of electrodes on an insulating surface, an oxide semiconductor film provided in contact with the pair of electrodes, a gate insulation film on the oxide semiconductor film and a gate electrode which overlaps the oxide semiconductor film via the gate insulation film, in which the pair of electrode contains a halogen element in a region contacting the oxide semiconductor film. In addition, a plasma treatment in a fluorine-containing atmosphere can be used as a method of impregnating the region of the pair of electrodes, which contacts the oxide semiconductor film with the halogen element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

半導体装置および半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置
全般をいい、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。
In the present specification, the semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing the semiconductor characteristics, and the electro-optical device, the semiconductor circuit, and the electronic device are all semiconductor devices.

トランジスタに適用可能な半導体薄膜の材料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。
Silicon-based semiconductor materials are widely known as materials for semiconductor thin films applicable to transistors, but oxide semiconductors are attracting attention as other materials.

表示装置には、製造技術の確立されている非晶質シリコンを用いたトランジスタを利用す
ることが多いが、非晶質シリコンを用いたトランジスタは電界効果移動度が低く、表示装
置の高精細化および低消費電力化などに課題がある。
Transistors using amorphous silicon, for which manufacturing technology has been established, are often used for the display device, but transistors using amorphous silicon have low field-effect mobility, and the display device has higher definition. And there are problems such as low power consumption.

また、非晶質シリコンを用いたトランジスタは、温度変化や繰り返しの動作に伴う電気特
性の劣化が著しい(信頼性が低い)といった問題もある。
Further, the transistor using amorphous silicon has a problem that the electrical characteristics are significantly deteriorated (low reliability) due to temperature changes and repeated operations.

また、高い電界効果移動度を有する単結晶シリコンを用いたトランジスタを利用する半導
体装置(半導体記憶装置など)は、スケーリング則に沿った高集積化や回路の複雑化に伴
い、消費電力の増大が問題となっている。
In addition, semiconductor devices (semiconductor storage devices, etc.) that use transistors using single crystal silicon with high field-effect mobility have increased power consumption due to high integration and circuit complexity according to the scaling law. It is a problem.

酸化物半導体を用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いたトランジスタと比較して
、高い電界効果移動度を有することが知られている。また、スパッタリング法などにより
、大面積であるマザーガラスへの成膜が容易であるため、表示装置への応用の検討が盛ん
になっている。
Transistors using oxide semiconductors are known to have higher field-effect mobilities than transistors using amorphous silicon. Further, since it is easy to form a film on mother glass having a large area by a sputtering method or the like, application to a display device is being actively studied.

一方で、酸化物半導体とアルミニウム系合金配線とを直接接続すると、高抵抗のアルミニ
ウム酸化物が生成し、接触抵抗が増大することが指摘されている(特許文献1参照。)。
On the other hand, it has been pointed out that when an oxide semiconductor and an aluminum alloy wiring are directly connected, a high-resistance aluminum oxide is generated and the contact resistance increases (see Patent Document 1).

また、比較的酸化しにくい金属や酸化物が導電性を有する金属を用いた場合にも、後の工
程における加熱処理などにより酸化物半導体との界面に高抵抗の金属酸化物が形成され、
少なからず接触抵抗が増大することがある。
Further, even when a metal that is relatively difficult to oxidize or a metal having conductivity is used as the oxide, a high-resistance metal oxide is formed at the interface with the oxide semiconductor by heat treatment in a later step.
Contact resistance may increase not a little.

このように、金属と酸化物半導体との接触抵抗が高いことで、トランジスタのオン特性が
低下してしまうことが問題となっている。
As described above, the high contact resistance between the metal and the oxide semiconductor causes a problem that the on-characteristics of the transistor are deteriorated.

また、接触抵抗を低減させるために、酸化物半導体と金属との間に低抵抗のバッファ層を
設ける技術が開示されている。また、バッファ層として窒素を含む酸化物半導体が開示さ
れている(特許文献2参照。)。
Further, in order to reduce the contact resistance, a technique of providing a low resistance buffer layer between the oxide semiconductor and the metal is disclosed. Further, an oxide semiconductor containing nitrogen as a buffer layer is disclosed (see Patent Document 2).

特開2011−49542号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-49542 特開2011−9724号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-9724

上記のように、酸化物半導体膜を用いたトランジスタにおいて、金属膜および酸化物半導
体膜間の接触抵抗によってトランジスタのオン特性の低下が起こるため、当該トランジス
タを用いた半導体装置の性能を十分に引き出すことができなくなる可能性がある。
As described above, in a transistor using an oxide semiconductor film, the on-characteristics of the transistor deteriorate due to the contact resistance between the metal film and the oxide semiconductor film, so that the performance of the semiconductor device using the transistor is sufficiently brought out. It may not be possible.

つまり、キャリアの移動を阻害する要因によって、本来得られるはずのトランジスタのオ
ン特性に対し、30%から70%程度、場合によっては10%以下までトランジスタのオ
ン特性が低下することがある。
That is, due to a factor that hinders the movement of the carrier, the on-characteristics of the transistor may be lowered to about 30% to 70%, and in some cases, 10% or less with respect to the on-characteristics of the transistor that should be originally obtained.

このように、酸化物半導体膜を用いたトランジスタにおいて、オン特性を低下させる要因
となる、酸化物半導体膜と金属膜との接触抵抗を低減することが望まれている。
As described above, in a transistor using an oxide semiconductor film, it is desired to reduce the contact resistance between the oxide semiconductor film and the metal film, which is a factor of lowering the on-characteristics.

本発明の一態様では、酸化物半導体膜と金属膜との接触抵抗を低減することを課題の一と
する。
One of the problems in one aspect of the present invention is to reduce the contact resistance between the oxide semiconductor film and the metal film.

また本発明の一態様では、オン特性の優れた酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提供
することを課題の一とする。
Further, in one aspect of the present invention, it is an object of the present invention to provide a transistor using an oxide semiconductor film having excellent on-characteristics.

本発明の一態様は、絶縁表面上の一対の電極と、一対の電極と接して設けられる酸化物半
導体膜と、酸化物半導体膜上のゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して酸化物半導体膜と
重畳するゲート電極と、を有し、一対の電極において、酸化物半導体膜と接する領域にハ
ロゲン元素を含むことを特徴とする半導体装置である。
One aspect of the present invention is a pair of electrodes on an insulating surface, an oxide semiconductor film provided in contact with the pair of electrodes, a gate insulating film on the oxide semiconductor film, and an oxide semiconductor via the gate insulating film. It is a semiconductor device having a gate electrode superimposing on a film, and having a pair of electrodes containing a halogen element in a region in contact with the oxide semiconductor film.

本発明の一態様は、絶縁表面上のゲート電極と、ゲート電極上のゲート絶縁膜と、ゲート
絶縁膜上の一対の電極と、一対の電極と接して設けられる酸化物半導体膜と、を有し、一
対の電極において、酸化物半導体膜と接する領域にハロゲン元素を含むことを特徴とする
半導体装置である。
One aspect of the present invention includes a gate electrode on an insulating surface, a gate insulating film on the gate electrode, a pair of electrodes on the gate insulating film, and an oxide semiconductor film provided in contact with the pair of electrodes. The semiconductor device is characterized in that the region in contact with the oxide semiconductor film contains a halogen element in the pair of electrodes.

本発明の一態様は、絶縁表面上に一対の電極を形成し、一対の電極に対してハロゲン化処
理を行った後、一対の電極と接する酸化物半導体膜を形成し、酸化物半導体膜上にゲート
絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜を介して酸化物半導体膜と重畳するゲート電極を形成する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法である。
In one aspect of the present invention, a pair of electrodes are formed on an insulating surface, the pair of electrodes are halogenated, and then an oxide semiconductor film in contact with the pair of electrodes is formed on the oxide semiconductor film. This is a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a gate insulating film is formed on the surface of the semiconductor device, and a gate electrode is formed so as to be superimposed on the oxide semiconductor film via the gate insulating film.

本発明の一態様は、絶縁表面上にゲート電極を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形
成し、ゲート絶縁膜上に一対の電極を形成し、一対の電極に対してハロゲン化処理を行っ
た後、一対の電極と接する酸化物半導体膜を形成することを特徴とする半導体装置の作製
方法である。
In one aspect of the present invention, a gate electrode is formed on an insulating surface, a gate insulating film is formed on the gate electrode, a pair of electrodes are formed on the gate insulating film, and the pair of electrodes are halogenated. This is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming an oxide semiconductor film in contact with a pair of electrodes.

本発明の一態様は、上記ハロゲン化処理は、フッ素を含む雰囲気におけるプラズマ処理で
あることを特徴とする半導体装置の作製方法である。フッ素を含む雰囲気として、例えば
三フッ化窒素ガスなどを用いることができる。プラズマ処理は、ICP(Inducti
vely Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)装置などを用いること
ができる。また、高密度プラズマ装置を用いると、被処理物へのプラズマによるダメージ
が低減されるため好ましい。
One aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the halogenation treatment is a plasma treatment in an atmosphere containing fluorine. As the atmosphere containing fluorine, for example, nitrogen trifluoride gas or the like can be used. Plasma processing is ICP (Inductive)
A very Coupled Plasma (inductively coupled plasma) device or the like can be used. Further, it is preferable to use a high-density plasma device because the damage caused by plasma to the object to be processed is reduced.

また、上記ハロゲン化処理はプラズマ処理である必要は無く、ハロゲン元素を含む雰囲気
に、被処理物を曝すことによっても行うことができる。その際、被処理物を加熱すると、
ハロゲン化処理が促進されるため好ましい。また、ハロゲン元素を含む液体中に浸漬させ
てもよい。
Further, the halogenation treatment does not have to be a plasma treatment, and can be performed by exposing the object to be treated to an atmosphere containing a halogen element. At that time, when the object to be treated is heated,
It is preferable because the halogenation treatment is promoted. Further, it may be immersed in a liquid containing a halogen element.

本発明の一態様における半導体装置は、ソース電極およびドレイン電極として機能する一
対の電極の上面において、酸化物半導体膜と接している、所謂ボトムコンタクト型のトラ
ンジスタ構造である。このような構造を用いることによって、一対の電極をドライエッチ
ングなどによって加工する際に、酸化物半導体膜がエッチングされるなどの影響が無いた
め、酸化物半導体膜の膜厚制御が容易であり、また加工によるダメージなども無いため、
トランジスタの信頼性が向上する。以上の効果は、トップゲート型およびボトムゲート型
のどちらのいずれの構造においても同様である。
The semiconductor device according to one aspect of the present invention has a so-called bottom contact type transistor structure in which the upper surface of a pair of electrodes functioning as a source electrode and a drain electrode is in contact with an oxide semiconductor film. By using such a structure, when the pair of electrodes is processed by dry etching or the like, there is no influence such as etching of the oxide semiconductor film, so that the film thickness of the oxide semiconductor film can be easily controlled. Also, since there is no damage due to processing,
The reliability of the transistor is improved. The above effects are the same in both the top gate type and bottom gate type structures.

金属膜上への酸化物半導体膜の形成時、または金属膜と酸化物半導体膜が接触した状態に
おける加熱処理によって、酸化物半導体膜からの酸素によって金属膜が酸化され、それに
より金属膜および酸化物半導体膜の界面に金属酸化膜が形成される。そのため金属膜と酸
化物半導体膜における接触抵抗が増加する。
During the formation of the oxide semiconductor film on the metal film, or by heat treatment in the state where the metal film and the oxide semiconductor film are in contact with each other, the metal film is oxidized by oxygen from the oxide semiconductor film, thereby forming the metal film and oxidation. A metal oxide film is formed at the interface of the physical semiconductor film. Therefore, the contact resistance between the metal film and the oxide semiconductor film increases.

そこで、酸化物半導体膜を形成する前に、金属膜の表面にハロゲン元素による結合(ハロ
ゲン元素による終端化)を作ることによって、金属膜と酸化物半導体膜との反応を抑制し
、金属酸化膜の形成を抑えることが可能となる。それにより、金属膜および酸化物半導体
膜における接触抵抗の増加を抑制できる。また同時に、酸化物半導体から金属膜への酸素
の拡散も防ぐことができる。そのため、酸化物半導体膜中の酸素欠損の形成を抑制するこ
とができる。
Therefore, by forming a bond with a halogen element (termination with a halogen element) on the surface of the metal film before forming the oxide semiconductor film, the reaction between the metal film and the oxide semiconductor film is suppressed, and the metal oxide film is formed. It is possible to suppress the formation of. Thereby, an increase in contact resistance in the metal film and the oxide semiconductor film can be suppressed. At the same time, it is possible to prevent the diffusion of oxygen from the oxide semiconductor to the metal film. Therefore, the formation of oxygen deficiency in the oxide semiconductor film can be suppressed.

本発明の一態様により、酸化物半導体膜と金属膜との接触抵抗を低減することができる。 According to one aspect of the present invention, the contact resistance between the oxide semiconductor film and the metal film can be reduced.

また本発明の一態様により、オン特性の優れた酸化物半導体膜を用いたトランジスタを提
供することができる。
Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a transistor using an oxide semiconductor film having excellent on-characteristics.

本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。Top view and sectional view showing an example of a transistor according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す断面図。The cross-sectional view which shows an example of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの作製工程の一例を示す断面図。The cross-sectional view which shows an example of the manufacturing process of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの作製工程の一例を示す断面図。The cross-sectional view which shows an example of the manufacturing process of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの一例を示す上面図および断面図。Top view and sectional view showing an example of a transistor according to one aspect of the present invention. 本発明の一態様に係るトランジスタの作製工程の一例を示す断面図。The cross-sectional view which shows an example of the manufacturing process of the transistor which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係るトランジスタを用いた半導体記憶装置の一例を示す回路図および電気特性を示す図。A circuit diagram showing an example of a semiconductor storage device using a transistor according to one aspect of the present invention, and a diagram showing electrical characteristics. 本発明の一態様に係るトランジスタを用いた半導体記憶装置の一例を示す回路図および電気特性を示す図。A circuit diagram showing an example of a semiconductor storage device using a transistor according to one aspect of the present invention, and a diagram showing electrical characteristics. 本発明の一態様に係るトランジスタを用いたCPUの具体例を示すブロック図およびその一部の回路図。A block diagram showing a specific example of a CPU using a transistor according to one aspect of the present invention and a circuit diagram thereof. 本発明の一態様に係るトランジスタを有する電子機器の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the electronic device which has the transistor which concerns on one aspect of this invention.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置であるトランジスタおよびその作製
方法について図1乃至図4を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a transistor which is a semiconductor device according to one aspect of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

図1は、本発明の一態様に係る半導体装置であるトランジスタの上面図および断面図であ
る。図1(A)に示すトランジスタの上面図に示す一点鎖線A−Bに対応するA−B断面
を図1(B)に示す。なお、図1(A)は、煩雑になるのを防ぐため、層間絶縁膜112
およびゲート絶縁膜108などを省略して示す。
FIG. 1 is a top view and a cross-sectional view of a transistor which is a semiconductor device according to one aspect of the present invention. FIG. 1 (B) shows a cross section of AB corresponding to the alternate long and short dash line AB shown in the top view of the transistor shown in FIG. 1 (A). Note that FIG. 1A shows the interlayer insulating film 112 in order to prevent complication.
And the gate insulating film 108 and the like are omitted.

図1(B)に示すトランジスタは、基板100と、基板100上に設けられた下地絶縁膜
102と、下地絶縁膜102上に設けられた一対の電極104と、一対の電極104と接
して設けられる酸化物半導体膜106と、酸化物半導体膜106上のゲート絶縁膜108
と、ゲート絶縁膜108を介して酸化物半導体膜106と重畳するゲート電極110と、
ゲート電極110およびゲート絶縁膜108上に設けられる層間絶縁膜112と、を有す
る。なお、下地絶縁膜102を設けない構造としても構わない。
The transistor shown in FIG. 1B is provided in contact with the substrate 100, the underlying insulating film 102 provided on the substrate 100, the pair of electrodes 104 provided on the underlying insulating film 102, and the pair of electrodes 104. The oxide semiconductor film 106 to be formed and the gate insulating film 108 on the oxide semiconductor film 106
And the gate electrode 110 superimposed on the oxide semiconductor film 106 via the gate insulating film 108, and
It has a gate electrode 110 and an interlayer insulating film 112 provided on the gate insulating film 108. The structure may be such that the underlying insulating film 102 is not provided.

一対の電極104は、Si、Ge、Al、Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Y、Zr、M
o、Ag、Ru、Ta、SnまたはW、それらの窒化物、酸化物ならびに合金から一種以
上選択し、単層でまたは積層で用いればよい。または、少なくともInおよびZnを含む
酸化物または酸窒化物を用いても構わない。例えば、In−Ga−Zn−O−N系材料な
どを用いればよい。なお、一対の電極104は、トランジスタのソース電極およびドレイ
ン電極として機能し、さらに配線としても用いることができる。
The pair of electrodes 104 are Si, Ge, Al, Ti, Cr, Co, Ni, Cu, Y, Zr, M.
One or more of o, Ag, Ru, Ta, Sn or W, their nitrides, oxides and alloys may be selected and used in a single layer or in a laminated manner. Alternatively, oxides or oxynitrides containing at least In and Zn may be used. For example, an In-Ga-Zn-ON-based material or the like may be used. The pair of electrodes 104 function as a source electrode and a drain electrode of a transistor, and can also be used as wiring.

一対の電極104において、酸化物半導体膜106と接触する領域にハロゲン元素を含む
。例えば、フッ素または塩素を含む。このように、一対の電極104の表面にハロゲン元
素による結合(ハロゲン元素による終端化)を作ることによって、一対の電極104と酸
化物半導体膜106との反応を抑制し、金属酸化膜の形成を抑えることが可能となる。そ
のため、金属酸化膜の形成による抵抗成分の発生を抑制でき、一対の電極104と酸化物
半導体膜106との接触抵抗を低減させることができる。また同時に、酸化物半導体膜1
06から一対の電極104への酸素の拡散も防ぐことができる。そのため、酸化物半導体
膜106中の酸素欠損の形成を抑制することができる。
In the pair of electrodes 104, the region in contact with the oxide semiconductor film 106 contains a halogen element. For example, it contains fluorine or chlorine. In this way, by forming a bond with a halogen element (termination with a halogen element) on the surface of the pair of electrodes 104, the reaction between the pair of electrodes 104 and the oxide semiconductor film 106 is suppressed, and the formation of a metal oxide film is formed. It becomes possible to suppress it. Therefore, it is possible to suppress the generation of a resistance component due to the formation of the metal oxide film, and it is possible to reduce the contact resistance between the pair of electrodes 104 and the oxide semiconductor film 106. At the same time, the oxide semiconductor film 1
It is also possible to prevent the diffusion of oxygen from 06 to the pair of electrodes 104. Therefore, the formation of oxygen deficiency in the oxide semiconductor film 106 can be suppressed.

酸化物半導体膜106は、低抵抗領域106bおよび高抵抗領域106aを含む。 The oxide semiconductor film 106 includes a low resistance region 106b and a high resistance region 106a.

低抵抗領域106bは、酸化物半導体膜を低抵抗化する不純物を含む領域である。例えば
、低抵抗領域106bは、水素、ヘリウム、ホウ素、窒素、フッ素、ネオン、アルミニウ
ム、リン、アルゴン、ヒ素、クリプトン、インジウム、スズ、アンチモンおよびキセノン
から選ばれた一種以上を含む領域である。
The low resistance region 106b is a region containing impurities that lower the resistance of the oxide semiconductor film. For example, the low resistance region 106b is a region containing one or more selected from hydrogen, helium, boron, nitrogen, fluorine, neon, aluminum, phosphorus, argon, arsenic, krypton, indium, tin, antimony and xenon.

低抵抗領域106bを形成することによって、酸化物半導体膜106を用いたトランジス
タのオン特性の低下を抑制できる。低抵抗領域106bは、シート抵抗が30kΩ/sq
以下、好ましくは10kΩ/sq以下、さらに好ましくは1kΩ/sq以下、さらに好ま
しくは0.7kΩ/sq以下である。
By forming the low resistance region 106b, it is possible to suppress a decrease in the on-characteristics of the transistor using the oxide semiconductor film 106. In the low resistance region 106b, the sheet resistance is 30 kΩ / sq.
Hereinafter, it is preferably 10 kΩ / sq or less, more preferably 1 kΩ / sq or less, still more preferably 0.7 kΩ / sq or less.

高抵抗領域106aは、酸化物半導体膜の主成分以外の成分、即ち不純物の濃度が低い領
域である。例えば、高抵抗領域106aは、不純物濃度が1×1020atoms/cm
以下、好ましくは5×1019atoms/cm以下、さらに好ましくは1×10
atoms/cm以下の領域である。ただし、主成分と不純物を厳密に分けることは
困難であるため、本明細書では1原子%以上含まれる元素を主成分とする。
The high resistance region 106a is a region other than the main component of the oxide semiconductor film, that is, a region in which the concentration of impurities is low. For example, the high resistance region 106a has an impurity concentration of 1 × 10 20 atoms / cm.
3 or less, preferably 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 1
It is a region of 9 atoms / cm 3 or less. However, since it is difficult to strictly separate the main component and impurities, the main component is an element contained in 1 atomic% or more in the present specification.

高抵抗領域106aは、不純物濃度が低く、かつ欠陥密度が低い領域であり、図1(B)
に示すトランジスタは、高抵抗領域106aにチャネル領域が形成されるため、電気特性
および信頼性に優れる。また、トランジスタのオフ電流値は低くなる。例えば、チャネル
幅1μmあたりのオフ電流値が1×10−18A以下、好ましくは1×10−21A以下
、さらに好ましくは1×10−24A以下であるトランジスタとすることができる。
The high resistance region 106a is a region having a low impurity concentration and a low defect density, and is shown in FIG. 1 (B).
Since the channel region is formed in the high resistance region 106a, the transistor shown in the above is excellent in electrical characteristics and reliability. In addition, the off-current value of the transistor becomes low. For example, a transistor having an off-current value per 1 μm of channel width of 1 × 10 -18 A or less, preferably 1 × 10 -21 A or less, and more preferably 1 × 10 -24 A or less can be used.

酸化物半導体膜106に用いる材料としては、少なくともインジウム(In)あるいは亜
鉛(Zn)を含むことが好ましい。特にInとZn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のスタビライザーとし
て、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。また、スタビライザーと
してスズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)または
ジルコニウム(Zr)を有することが好ましい。
The material used for the oxide semiconductor film 106 preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn). In particular, it is preferable to contain In and Zn. Further, it is preferable to have gallium (Ga) in addition to the stabilizer for reducing the variation in the electrical characteristics of the transistor using the oxide semiconductor. Further, it is preferable to have tin (Sn), hafnium (Hf), aluminum (Al), titanium (Ti) or zirconium (Zr) as the stabilizer.

また、他のスタビライザーとして、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(Pr)、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)のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
In addition, as other stabilizers, lanthanoids such as lanthanum (La) and cerium (
Ce), placeodim (Pr), neodym (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadrinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), lutetium (Ho), elbium (Er), thulium ( It may have one or more of Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化
物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系
酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、三元系金属の
酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系
酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸
化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化
物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物
、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、
In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、I
n−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In
−Lu−Zn系酸化物、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、I
n−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−
Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用
いることができる。
For example, as oxide semiconductors, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, In—Zn oxide, Sn—Zn oxide, Al—Zn oxide, Zn—Mg oxide, which are oxides of binary metals, are used. Oxides, Sn-Mg-based oxides, In-Mg-based oxides, In-Ga-based oxides, In-Ga-Zn-based oxides (also referred to as IGZO), which are ternary metal oxides, In- Al-Zn-based oxides, In-Sn-Zn-based oxides, Sn-Ga-Zn-based oxides, Al-Ga-Zn-based oxides, Sn-Al-Zn-based oxides, In-Hf-Zn-based oxides Things, In-La-Zn-based oxides, In-Ce-Zn-based oxides, In-Pr-Zn-based oxides, In-Nd-Zn-based oxides, In-Sm-Zn-based oxides, In-Eu -Zn-based oxides, In-Gd-Zn-based oxides,
In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-Ho-Zn-based oxide, I
n-Er-Zn-based oxide, In-Tm-Zn-based oxide, In-Yb-Zn-based oxide, In
-Lu-Zn-based oxide, In-Sn-Ga-Zn-based oxide, which is a quaternary metal oxide, I
n-Hf-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-
Zn-based oxides, In-Sn-Hf-Zn-based oxides, and In-Hf-Al-Zn-based oxides can be used.

酸化物半導体膜106は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう。)または非晶質な
どの状態をとる。
The oxide semiconductor film 106 is in a state of single crystal, polycrystal (also referred to as polycrystal) or amorphous.

好ましくは、酸化物半導体膜106は、CAAC−OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)膜とする。
Preferably, the oxide semiconductor film 106 is CAAC-OS (C Axis Aligned).
Crystalline Oxide Semiconductor) film.

CAAC−OS膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。CAAC−OS膜
は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当
該結晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Micro
scope)による観察像では、CAAC−OS膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界
は明確ではない。また、TEMによってCAAC−OS膜には粒界(グレインバウンダリ
ーともいう。)は確認できない。そのため、CAAC−OS膜は、粒界に起因する電子移
動度の低下が抑制される。
The CAAC-OS membrane is neither completely single crystal nor completely amorphous. The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a crystal-amorphous mixed phase structure having a crystal portion in an amorphous phase. In many cases, the crystal portion has a size that can be accommodated in a cube having a side of less than 100 nm. again,
Transmission Electron Microscope (TEM: Transmission Electron Microscope)
In the observation image by scope), the boundary between the amorphous part and the crystalline part contained in the CAAC-OS film is not clear. In addition, grain boundaries (also referred to as grain boundaries) cannot be confirmed on the CAAC-OS film by TEM. Therefore, the CAAC-OS film suppresses the decrease in electron mobility due to the grain boundaries.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部は、c軸がCAAC−OS膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつab面に垂直な方向から見て三角
形状または六角形状の原子配列を有し、c軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または
金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれa軸お
よびb軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、8
5°以上95°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−5
°以上5°以下の範囲も含まれることとする。
The crystal part contained in the CAAC-OS film has a c-axis aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface of the CAAC-OS film, and is triangular when viewed from the direction perpendicular to the ab plane. It has a shape or hexagonal atomic arrangement, and the metal atoms are arranged in layers or the metal atoms and oxygen atoms are arranged in layers when viewed from the direction perpendicular to the c-axis. The directions of the a-axis and the b-axis may be different between different crystal portions. In the present specification, when it is simply described as vertical, 8
The range of 5 ° or more and 95 ° or less is also included. Also, when simply describing parallel, -5
The range of ° or more and 5 ° or less is also included.

なお、CAAC−OS膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、CAA
C−OS膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形
成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、CA
AC−OS膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶
質化することもある。
In the CAAC-OS film, the distribution of crystal portions may not be uniform. For example, CAA
In the process of forming a C-OS film, when crystals are grown from the surface side of the oxide semiconductor film, the proportion of the crystal portion may be higher in the vicinity of the surface than in the vicinity of the surface to be formed. Also, CA
By adding an impurity to the AC-OS film, the crystal portion may be amorphized in the impurity-added region.

CAAC−OS膜に含まれる結晶部のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、CAAC−OS膜の形状(被形成
面の断面形状または表面の断面形状)によっては互いに異なる方向を向くことがある。な
お、結晶部のc軸の方向は、CAAC−OS膜が形成されたときの被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、また
は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
Since the c-axis of the crystal portion included in the CAAC-OS film is aligned in a direction parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface of the CAAC-OS film, the shape of the CAAC-OS film (the surface to be formed). Depending on the cross-sectional shape of the surface or the cross-sectional shape of the surface), they may face different directions. The direction of the c-axis of the crystal portion is parallel to the normal vector of the surface to be formed or the normal vector of the surface when the CAAC-OS film is formed. The crystal part is formed by forming a film or by performing a crystallization treatment such as a heat treatment after the film formation.

CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動
を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
A transistor using a CAAC-OS film can reduce fluctuations in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light. Therefore, the transistor is highly reliable.

基板100に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有
している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板
などを、基板100として用いてもよい。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 Insulator)基板などを適用す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、基板100として用いると好ましい。
The substrate 100 is not significantly limited, but must have at least heat resistance sufficient to withstand the subsequent heat treatment. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 100. In addition, single crystal semiconductor substrates such as silicon and silicon carbide, polycrystalline semiconductor substrates, compound semiconductor substrates such as silicon germanium, and SOI (
It is also possible to apply a Silicon On Insulator) substrate or the like, and it is preferable to use a substrate on which a semiconductor element is provided as the substrate 100.

また、基板100として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上にトラン
ジスタを設ける方法としては、非可とう性の基板上にトランジスタを作製した後、トラン
ジスタを剥離し、可とう性基板である基板100に転置する方法もある。その場合には、
非可とう性基板とトランジスタとの間に剥離層を設けるとよい。
Further, a flexible substrate may be used as the substrate 100. As a method of providing the transistor on the flexible substrate, there is also a method of forming the transistor on the non-flexible substrate, peeling off the transistor, and transposing it to the substrate 100 which is a flexible substrate. In that case,
It is advisable to provide a release layer between the non-flexible substrate and the transistor.

下地絶縁膜102は、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、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化イ
ットリウム、酸化ガリウム、酸化ランタン、酸化セシウム、酸化タンタルおよび酸化マグ
ネシウムの一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
The underlying insulating film 102 is made of silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, hafnium oxide, zirconium oxide, yttrium oxide, gallium oxide, lanthanum oxide, cesium oxide, tantalum oxide and magnesium oxide. One or more may be selected and used in a single layer or in a laminated manner.

また、下地絶縁膜102は十分な平坦性を有することが好ましい。具体的には、平均面粗
さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0.3nm以下、さらに好ましくは0.1nm以下
となるように下地となる膜を設ける。上述の数値以下のRaとすることで、酸化物半導体
膜106に結晶領域が形成されやすくなる。なお、Raは、JIS B0601で定義さ
れている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものであり、「基
準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現でき、数式1にて定義される。
Further, it is preferable that the underlying insulating film 102 has sufficient flatness. Specifically, a underlying film is provided so that the average surface roughness (Ra) is 1 nm or less, preferably 0.3 nm or less, and more preferably 0.1 nm or less. By setting Ra to a value equal to or lower than the above value, a crystal region is likely to be formed on the oxide semiconductor film 106. Ra is a three-dimensional extension of the center line average roughness defined in JIS B0601 so that it can be applied to a surface, and is "a value obtained by averaging the absolute values of deviations from the reference surface to the designated surface. It can be expressed as, and is defined by the formula 1.

Figure 2021184465
Figure 2021184465

なお、数式1において、Sは、測定面(座標(x1,y1)(x1,y2)(x2,y
1)(x2,y2)で表される4点によって囲まれる長方形の領域)の面積を指し、Z
は測定面の平均高さを指す。Raは原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force
Microscope)にて評価可能である。
In the formula 1, S 0 is the measurement surface (coordinates (x1, y1) (x1, y2) (x2, y).
1) Refers to the area of (a rectangular area surrounded by four points represented by (x2, y2)), Z 0.
Refers to the average height of the measurement surface. Ra is an atomic force microscope (AFM)
It can be evaluated by Microscope).

酸化窒化シリコンとは、その組成において、窒素よりも酸素の含有量が多いものを示し、
例えば、酸素が50原子%以上70原子%以下、窒素が0.5原子%以上15原子%以下
、シリコンが25原子%以上35原子%以下、水素が0原子%以上10原子%以下の範囲
で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコンとは、その組成において、酸素よりも窒
素の含有量が多いものを示し、例えば、酸素が5原子%以上30原子%以下、窒素が20
原子%以上55原子%以下、シリコンが25原子%以上35原子%以下、水素が10原子
%以上25原子%以下の範囲で含まれるものをいう。但し、上記範囲は、ラザフォード後
方散乱法(RBS:Rutherford Backscattering Spect
rometry)や、水素前方散乱法(HFS:Hydrogen Forward s
cattering Spectrometry)を用いて測定した場合のものである。
また、構成元素の組成は、その合計が100原子%を超えない値をとる。
Silicon oxynitride indicates that the composition has a higher oxygen content than nitrogen.
For example, oxygen is 50 atomic% or more and 70 atomic% or less, nitrogen is 0.5 atomic% or more and 15 atomic% or less, silicon is 25 atomic% or more and 35 atomic% or less, and hydrogen is 0 atomic% or more and 10 atomic% or less. It means what is included. Further, silicon nitride oxide means that the content of nitrogen is higher than that of oxygen in its composition, for example, oxygen is 5 atomic% or more and 30 atomic% or less, and nitrogen is 20.
Atomic% or more and 55 atomic% or less, silicon is 25 atomic% or more and 35 atomic% or less, and hydrogen is 10 atomic% or more and 25 atomic% or less. However, the above range is the Rutherford Backscattering Spec (RBS).
Rometry) and hydrogen forward scatter method (HFS: Hydrogen Forward s)
It is a case of measurement using cattering spectroscopy).
Further, the composition of the constituent elements takes a value whose total does not exceed 100 atomic%.

また、下地絶縁膜102は、加熱処理により酸素を放出する絶縁膜を用いると好ましい。 Further, it is preferable to use an insulating film that releases oxygen by heat treatment as the underlying insulating film 102.

「加熱処理により酸素を放出する」とは、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の
放出量が1.0×1018atoms/cm以上、好ましくは3.0×1020ato
ms/cm以上であることをいう。
"Release oxygen by heat treatment" means that the amount of oxygen released in terms of oxygen atoms is 1.0 x 10 18 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 x 10 20 atto, in TDS analysis.
It means that it is ms / cm 3 or more.

ここで、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の放出量の測定方法について、以下
に説明する。
Here, a method for measuring the amount of oxygen released in terms of oxygen atoms by TDS analysis will be described below.

TDS分析したときの気体の放出量は、スペクトルの積分値に比例する。このため、測定
したスペクトルの積分値と標準試料の基準値との比により、気体の放出量を計算すること
ができる。標準試料の基準値は、所定の原子を含む試料の、スペクトルの積分値に対する
原子の密度の割合である。
The amount of gas released during TDS analysis is proportional to the integral value of the spectrum. Therefore, the amount of gas released can be calculated from the ratio of the integrated value of the measured spectrum to the reference value of the standard sample. The reference value of a standard sample is the ratio of the density of atoms to the integrated value of the spectrum of a sample containing a predetermined atom.

例えば、標準試料である所定の密度の水素を含むシリコンウェハのTDS分析結果、およ
び絶縁膜のTDS分析結果から、絶縁膜の酸素分子の放出量(NO2)は、数式2で求め
ることができる。ここで、TDS分析で得られる質量数32で検出されるスペクトルの全
てが酸素分子由来と仮定する。質量数32のものとしてほかにCHOHがあるが、存在
する可能性が低いものとしてここでは考慮しない。また、酸素原子の同位体である質量数
17の酸素原子および質量数18の酸素原子を含む酸素分子についても、自然界における
存在比率が極微量であるため考慮しない。
For example, the amount of oxygen molecules released from the insulating film (NO2 ) can be calculated by Equation 2 from the TDS analysis result of a silicon wafer containing hydrogen of a predetermined density, which is a standard sample, and the TDS analysis result of the insulating film. .. Here, it is assumed that all the spectra detected by the mass number 32 obtained by the TDS analysis are derived from oxygen molecules. There is another CH 3 OH with a mass number of 32, but it is not considered here because it is unlikely to exist. Further, oxygen molecules containing an oxygen atom having a mass number of 17 and an oxygen atom having a mass number of 18, which are isotopes of oxygen atoms, are not considered because their abundance ratio in nature is extremely small.

Figure 2021184465
Figure 2021184465

H2は、標準試料から脱離した水素分子を密度で換算した値である。SH2は、標準試
料をTDS分析したときのスペクトルの積分値である。ここで、標準試料の基準値を、N
H2/SH2とする。SO2は、絶縁膜をTDS分析したときのスペクトルの積分値であ
る。αは、TDS分析におけるスペクトル強度に影響する係数である。数式2の詳細に関
しては、特開平6−275697公報を参照する。なお、上記絶縁膜の酸素の放出量は、
電子科学株式会社製の昇温脱離分析装置EMD−WA1000S/Wを用い、標準試料と
して1×1016atoms/cmの水素原子を含むシリコンウェハを用いて測定する
NH2 is a value obtained by converting hydrogen molecules desorbed from the standard sample by density. SH2 is an integral value of the spectrum when the standard sample is TDS-analyzed. Here, the reference value of the standard sample is set to N.
H2 / S H2 . SO2 is an integral value of the spectrum when the insulating film is TDS-analyzed. α is a coefficient that affects the spectral intensity in TDS analysis. For details of Equation 2, refer to JP-A-6-275697. The amount of oxygen released from the insulating film is
The measurement is carried out using a temperature desorption analyzer EMD-WA1000S / W manufactured by Denshi Kagaku Co., Ltd. and a silicon wafer containing 1 × 10 16 atoms / cm 3 hydrogen atoms as a standard sample.

また、TDS分析において、酸素の一部は酸素原子として検出される。酸素分子と酸素原
子の比率は、酸素分子のイオン化率から算出することができる。なお、上述のαは酸素分
子のイオン化率を含むため、酸素分子の放出量を評価することで、酸素原子の放出量につ
いても見積もることができる。
Also, in TDS analysis, some of the oxygen is detected as oxygen atoms. The ratio of oxygen molecule to oxygen atom can be calculated from the ionization rate of oxygen molecule. Since the above-mentioned α contains the ionization rate of oxygen molecules, the amount of oxygen atoms released can also be estimated by evaluating the amount of oxygen molecules released.

なお、NO2は酸素分子の放出量である。酸素原子に換算したときの放出量は、酸素分子
の放出量の2倍となる。
NO2 is the amount of oxygen molecules released. The amount released when converted to oxygen atoms is twice the amount released of oxygen molecules.

下地絶縁膜102から酸化物半導体膜106に酸素が供給されることで、酸化物半導体膜
106と下地絶縁膜102との界面準位密度を低減できる。この結果、トランジスタの動
作などに起因して、酸化物半導体膜106と下地絶縁膜102との界面にキャリアが捕獲
されることを抑制することができ、信頼性の高いトランジスタを得ることができる。
By supplying oxygen from the underlying insulating film 102 to the oxide semiconductor film 106, the interface state density between the oxide semiconductor film 106 and the underlying insulating film 102 can be reduced. As a result, it is possible to suppress the capture of carriers at the interface between the oxide semiconductor film 106 and the underlying insulating film 102 due to the operation of the transistor or the like, and it is possible to obtain a highly reliable transistor.

さらに、酸化物半導体膜106の酸素欠損に起因して電荷が生じる場合がある。一般に酸
化物半導体膜106の酸素欠損は、一部がドナーとなりキャリアである電子を放出する。
この結果、トランジスタのしきい値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そこで、下
地絶縁膜102から酸化物半導体膜106に酸素が十分に供給され、好ましくは酸化物半
導体膜106に酸素が過剰に含まれていることにより、しきい値電圧がマイナス方向へシ
フトする要因である、酸化物半導体膜106の酸素欠損密度を低減することができる。
Further, electric charges may be generated due to oxygen deficiency of the oxide semiconductor film 106. Generally, oxygen deficiency of the oxide semiconductor film 106 partially becomes a donor and emits electrons as carriers.
As a result, the threshold voltage of the transistor shifts in the negative direction. Therefore, sufficient oxygen is supplied from the base insulating film 102 to the oxide semiconductor film 106, and preferably, the oxide semiconductor film 106 contains an excessive amount of oxygen, which causes the threshold voltage to shift in the negative direction. The oxygen deficiency density of the oxide semiconductor film 106 can be reduced.

ゲート絶縁膜108は、下地絶縁膜102と同様の方法および同様の材料によって形成す
ればよい。
The gate insulating film 108 may be formed by the same method and the same material as the underlying insulating film 102.

ゲート電極110は、一対の電極104と同様の方法および同様の材料によって形成すれ
ばよい。
The gate electrode 110 may be formed by the same method and the same material as the pair of electrodes 104.

また、図1に示すトランジスタは、ゲート電極110と一対の電極104が重畳せず、酸
化物半導体膜106に、オフセット領域が形成される構造を示していが、これに限定され
るものではない。例えば、ゲート電極110と一つの電極104が重畳する構造であって
もよい。
Further, the transistor shown in FIG. 1 shows a structure in which the gate electrode 110 and the pair of electrodes 104 do not overlap with each other and an offset region is formed on the oxide semiconductor film 106, but the transistor is not limited to this. For example, the structure may be such that the gate electrode 110 and one electrode 104 are superimposed.

層間絶縁膜112は、下地絶縁膜102と同様の方法および同様の材料により形成する。 The interlayer insulating film 112 is formed by the same method and the same material as the underlying insulating film 102.

層間絶縁膜112は、比誘電率が小さく、かつ十分な厚さを有すると好ましい。例えば、
比誘電率が3.8程度である酸化シリコン膜を用い、300nm以上1000nm以下の
厚さとすればよい。層間絶縁膜112の表面は、大気成分などの影響でわずかに固定電荷
を有し、その影響により、トランジスタのしきい値電圧が変動することがある。そのため
、層間絶縁膜112は、表面に生じる電荷の影響が十分に小さくなるような範囲の比誘電
率および厚さとすることが好ましい。同様の理由で、層間絶縁膜112上に樹脂膜を形成
することで、表面に生じる電荷の影響を低減しても構わない。
The interlayer insulating film 112 preferably has a small relative permittivity and a sufficient thickness. for example,
A silicon oxide film having a relative permittivity of about 3.8 may be used, and the thickness may be 300 nm or more and 1000 nm or less. The surface of the interlayer insulating film 112 has a slightly fixed charge due to the influence of atmospheric components and the like, and the threshold voltage of the transistor may fluctuate due to the influence. Therefore, it is preferable that the interlayer insulating film 112 has a relative permittivity and a thickness within a range in which the influence of electric charges generated on the surface is sufficiently small. For the same reason, the influence of the electric charge generated on the surface may be reduced by forming the resin film on the interlayer insulating film 112.

また、図1に示したトランジスタ構造は、一対の電極および下地絶縁膜の表面が概略一致
して平坦となっている。そのため、酸化物半導体膜が平坦に形成されたプレーナ構造とな
っている。しかし、このような構造に限定されるものではなく、図2に示すような構造で
あってもよい。図2に示すトランジスタ構造は、平坦な下地絶縁膜202上に一対の電極
204を形成し、その上に酸化物半導体膜206が形成されている。また、図2において
、図1に示す酸化物半導体膜106と同様に、酸化物半導体膜206は、低抵抗領域20
6bおよび高抵抗領域206aを含む構造を示している。しかし、このような構造に限定
されるものではなく、酸化物半導体膜において低抵抗領域および高抵抗領域を形成しなく
ても構わない。図1に示す構造は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mech
anical Polishing)などによる平坦化処理が必要であるが、図2に示す
構造は平坦化処理が不要であるため、プロセスが容易となる。
Further, in the transistor structure shown in FIG. 1, the surfaces of the pair of electrodes and the underlying insulating film are substantially aligned and flat. Therefore, it has a planar structure in which the oxide semiconductor film is formed flat. However, the structure is not limited to such a structure, and may be a structure as shown in FIG. In the transistor structure shown in FIG. 2, a pair of electrodes 204 are formed on a flat underlying insulating film 202, and an oxide semiconductor film 206 is formed on the pair of electrodes 204. Further, in FIG. 2, similarly to the oxide semiconductor film 106 shown in FIG. 1, the oxide semiconductor film 206 has a low resistance region 20.
It shows a structure including 6b and a high resistance region 206a. However, the structure is not limited to this, and it is not necessary to form a low resistance region and a high resistance region in the oxide semiconductor film. The structure shown in FIG. 1 is chemical mechanical polishing (CMP).
A flattening process such as artificial polishing) is required, but the structure shown in FIG. 2 does not require a flattening process, which facilitates the process.

次に、図1(B)に示したトランジスタの作製方法について図3および図4を用いて説明
する。
Next, the method of manufacturing the transistor shown in FIG. 1 (B) will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

まず、基板100上に下地絶縁膜102を成膜する。下地絶縁膜102は、化学気相成長
(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、スパッタリング
法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法
またはパルスレーザ堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)
法で成膜すればよく、スパッタリング法を用いると好ましい。なお、基板100によって
は、下地絶縁膜102を設けなくても構わない。
First, the underlying insulating film 102 is formed on the substrate 100. The underlying insulating film 102 is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, a sputtering method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or a pulsed laser deposition (PLD) method.
The film may be formed by a method, and it is preferable to use a sputtering method. Depending on the substrate 100, the underlying insulating film 102 may not be provided.

次に、下地絶縁膜102上に導電膜を成膜する。導電膜の成膜は、スパッタリング法を用
いると好ましい。
Next, a conductive film is formed on the underlying insulating film 102. It is preferable to use a sputtering method for forming the conductive film.

次に、導電膜を加工して一対の電極104を形成する(図3(A)参照。)。なお、「加
工する」とは、特に断りがない限り、フォトリソグラフィ法によって形成したレジストマ
スクを用い、エッチング処理を行って、所望の形状の膜を得ることをいう。
Next, the conductive film is processed to form a pair of electrodes 104 (see FIG. 3A). In addition, "processing" means that unless otherwise specified, a resist mask formed by a photolithography method is used and an etching process is performed to obtain a film having a desired shape.

次に、一対の電極104を覆って、絶縁膜を成膜する。該絶縁膜は、下地絶縁膜と同様の
材料および方法によって形成する。
Next, an insulating film is formed by covering the pair of electrodes 104. The insulating film is formed by the same material and method as the underlying insulating film.

その後、CMP処理などによる平坦化処理を行って、一対の電極104が露出するまで絶
縁膜を研磨する。(図3(B)参照。)。
Then, a flattening treatment such as a CMP treatment is performed to polish the insulating film until the pair of electrodes 104 are exposed. (See FIG. 3 (B).).

次に、露出した一対の電極104に対して、ハロゲン化処理を行う。ハロゲン化処理は、
ハロゲン元素を含む雰囲気におけるプラズマ処理によって行うことができる。例えば、三
フッ化窒素ガスを含む雰囲気にて、ドライエッチング装置またはプラズマCVD装置など
を用いてプラズマ処理を行えばよい。また、上記ハロゲン化処理はプラズマ処理である必
要は無く、ハロゲン元素を含む雰囲気に、被処理物を曝すことによっても行うことができ
る。その際、被処理物を加熱すると、ハロゲン化処理が促進されるため好ましい。また、
ハロゲン元素を含む液体に浸漬させて行ってもよい。
Next, the pair of exposed electrodes 104 are subjected to a halogenation treatment. Halogenation treatment
It can be carried out by plasma treatment in an atmosphere containing a halogen element. For example, plasma treatment may be performed using a dry etching apparatus, a plasma CVD apparatus, or the like in an atmosphere containing nitrogen trifluoride gas. Further, the halogenation treatment does not have to be a plasma treatment, and can be performed by exposing the object to be treated to an atmosphere containing a halogen element. At that time, it is preferable to heat the object to be treated because the halogenation treatment is promoted. again,
It may be immersed in a liquid containing a halogen element.

一対の電極104に対してハロゲン化処理を行った後、酸化物半導体膜を成膜する。酸化
物半導体膜は、CVD法、スパッタリング法、MBE法またはPLD法で成膜すればよく
、スパッタリング法を用いると好ましい。
After the pair of electrodes 104 are halogenated, an oxide semiconductor film is formed. The oxide semiconductor film may be formed by a CVD method, a sputtering method, an MBE method or a PLD method, and it is preferable to use a sputtering method.

該酸化物半導体膜を成膜後、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理を行うと、酸化物半導
体膜の結晶化度が高まる。また、酸化物半導体膜中の不純物(水素および水分など)の濃
度を低減し、欠陥密度を低減することができる。
After forming the oxide semiconductor film, heat treatment may be performed. When the heat treatment is performed, the crystallinity of the oxide semiconductor film is increased. In addition, the concentration of impurities (hydrogen, water, etc.) in the oxide semiconductor film can be reduced, and the defect density can be reduced.

加熱処理は、酸化性雰囲気、不活性雰囲気、減圧雰囲気および乾燥空気雰囲気を1種、ま
たは2種以上組み合わせて行えばよい。好ましくは、不活性雰囲気または減圧雰囲気にて
加熱処理を行い、その後酸化性雰囲気または乾燥空気雰囲気にて加熱処理を行う。加熱処
理の温度は、150℃以上650℃以下、好ましくは250℃以上500℃以下、さらに
好ましくは300℃以上450℃以下の温度で行えばよい。加熱処理は、抵抗加熱方式、
ランプヒータ方式、加熱ガス方式などを適用すればよい。
The heat treatment may be performed by using one type or a combination of two or more types of an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, a reduced pressure atmosphere and a dry air atmosphere. Preferably, the heat treatment is performed in an inert atmosphere or a reduced pressure atmosphere, and then the heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere or a dry air atmosphere. The temperature of the heat treatment may be 150 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. The heat treatment is a resistance heating method,
A lamp heater method, a heating gas method, or the like may be applied.

酸化性雰囲気とは、酸化性ガスを含む雰囲気をいう。酸化性ガスとは、酸素、オゾンまた
は亜酸化窒素などであって、水、水素などが含まれないことが好ましい。例えば、熱処理
装置に導入する酸素、オゾン、亜酸化窒素の純度を、8N(99.999999%)以上
、好ましくは9N(99.9999999%)以上とする。酸化性雰囲気には、酸化性ガ
スと不活性ガスが混合されていてもよい。その場合、酸化性ガスが少なくとも10ppm
以上含まれる雰囲気とする。酸化性雰囲気で加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜の酸
素欠損密度を低減することができる。
The oxidizing atmosphere means an atmosphere containing an oxidizing gas. The oxidizing gas is oxygen, ozone, nitrous oxide or the like, and preferably does not contain water, hydrogen or the like. For example, the purity of oxygen, ozone, and nitrous oxide introduced into the heat treatment apparatus is 8N (99.999999%) or more, preferably 9N (99.999999%) or more. An oxidizing gas and an inert gas may be mixed in the oxidizing atmosphere. In that case, the oxidizing gas is at least 10 ppm.
The atmosphere includes the above. By performing the heat treatment in an oxidizing atmosphere, the oxygen deficiency density of the oxide semiconductor film can be reduced.

不活性雰囲気とは、窒素、希ガスなどの不活性ガスを主成分とする雰囲気をいう。具体的
には、酸化性ガスなどの反応性ガスが10ppm未満である雰囲気とする。不活性雰囲気
で加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる
The inert atmosphere refers to an atmosphere containing an inert gas such as nitrogen or a rare gas as a main component. Specifically, the atmosphere is such that the reactive gas such as an oxidizing gas is less than 10 ppm. By performing the heat treatment in an inert atmosphere, the concentration of impurities contained in the oxide semiconductor film can be reduced.

減圧雰囲気とは、処理室の圧力が10Pa以下の雰囲気をいう。減圧雰囲気で加熱処理を
行うことで、不活性雰囲気よりもさらに酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減する
ことができる。
The decompressed atmosphere means an atmosphere in which the pressure in the processing chamber is 10 Pa or less. By performing the heat treatment in a reduced pressure atmosphere, the concentration of impurities contained in the oxide semiconductor film can be further reduced as compared with the inert atmosphere.

乾燥空気雰囲気とは、露点−40℃以下、好ましくは露点−50℃以下の酸素20%程度
および窒素80%程度含まれる雰囲気をいう。酸化性雰囲気の一種であるが、比較的低コ
ストであるため量産に適している。
The dry air atmosphere refers to an atmosphere containing about 20% oxygen and about 80% nitrogen with a dew point of −40 ° C. or lower, preferably a dew point of −50 ° C. or lower. Although it is a kind of oxidizing atmosphere, it is suitable for mass production because of its relatively low cost.

次に、酸化物半導体膜を加工して酸化物半導体膜106を形成する(図3(C)参照。)
Next, the oxide semiconductor film is processed to form the oxide semiconductor film 106 (see FIG. 3C).
..

次に、ゲート絶縁膜108を成膜する。ゲート絶縁膜108は、CVD法、スパッタリン
グ法、MBE法、PLD法で成膜すればよく、特にスパッタリング法を用いると好ましい
Next, the gate insulating film 108 is formed. The gate insulating film 108 may be formed by a CVD method, a sputtering method, an MBE method, or a PLD method, and it is particularly preferable to use a sputtering method.

次に、導電膜を成膜する。導電膜は、CVD法、スパッタリング法、MBE法またはPL
D法で成膜すればよく、特にスパッタリング法を用いると好ましい。
Next, a conductive film is formed. The conductive film is a CVD method, a sputtering method, an MBE method or PL.
The film may be formed by the D method, and it is particularly preferable to use the sputtering method.

次に、導電膜を加工してゲート電極110を形成する(図4(A)参照。)。 Next, the conductive film is processed to form the gate electrode 110 (see FIG. 4A).

次に、ゲート電極110をマスクとして、酸化物半導体膜106に酸化物半導体膜を低抵
抗化する不純物を添加し、低抵抗領域106bを形成する(図4(B)参照。)。なお、
酸化物半導体膜を低抵抗化する不純物の添加されない領域は高抵抗領域106aとなる。
Next, using the gate electrode 110 as a mask, an impurity that lowers the resistance of the oxide semiconductor film 106 is added to form a low resistance region 106b (see FIG. 4B). note that,
The region to which impurities that lower the resistance of the oxide semiconductor film are not added is the high resistance region 106a.

酸化物半導体膜を低抵抗化する不純物として、水素、ヘリウム、ホウ素、窒素、フッ素、
ネオン、アルミニウム、リン、アルゴン、ヒ素、クリプトン、インジウム、スズ、アンチ
モンおよびキセノンから選ばれた一種以上を添加すればよい。なお、その方法は、イオン
注入法、イオンドーピング法で行えばよい。または、酸化物半導体膜を低抵抗化する不純
物を含む雰囲気でのプラズマ処理もしくは加熱処理を行えばよい。好ましくはイオン注入
法を用いる。なお、イオン注入法にて酸化物半導体膜を低抵抗化する不純物を添加した後
に、不活性雰囲気または減圧雰囲気にて加熱処理を行ってもよい。
As impurities that lower the resistance of oxide semiconductor films, hydrogen, helium, boron, nitrogen, fluorine,
One or more selected from neon, aluminum, phosphorus, argon, arsenic, krypton, indium, tin, antimony and xenon may be added. The method may be an ion implantation method or an ion doping method. Alternatively, plasma treatment or heat treatment may be performed in an atmosphere containing impurities that lower the resistance of the oxide semiconductor film. The ion implantation method is preferably used. After adding an impurity that lowers the resistance of the oxide semiconductor film by an ion implantation method, heat treatment may be performed in an inert atmosphere or a reduced pressure atmosphere.

次に、層間絶縁膜112を成膜する(図4(C)参照。)。層間絶縁膜112は、CVD
法、スパッタリング法、MBE法、PLD法またはスピンコート法で成膜すればよく、C
VD法またはスパッタリング法を用いると好ましい。
Next, the interlayer insulating film 112 is formed (see FIG. 4C). The interlayer insulating film 112 is provided with a CVD insulating film 112.
The film may be formed by a method, a sputtering method, an MBE method, a PLD method or a spin coating method, and C.
It is preferable to use the VD method or the sputtering method.

また、特に図示しないが、層間絶縁膜112およびゲート絶縁膜108を加工して一対の
電極104を露出させ、一対の電極104と接続する配線を設けてもよい。また、層間絶
縁膜112上に樹脂膜を設けても構わない。
Further, although not particularly shown, wiring may be provided in which the interlayer insulating film 112 and the gate insulating film 108 are processed to expose the pair of electrodes 104 and connected to the pair of electrodes 104. Further, a resin film may be provided on the interlayer insulating film 112.

以上のような工程によって、酸化物半導体膜と一対の電極との接触抵抗を低減することが
できる。それによって、オン特性の優れたトランジスタを提供することができる。
By the above steps, the contact resistance between the oxide semiconductor film and the pair of electrodes can be reduced. Thereby, it is possible to provide a transistor having excellent on-characteristics.

(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示したトランジスタと異なる構造のトランジスタおよ
びその作製方法について図5および図6を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a transistor having a structure different from that of the transistor shown in the first embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図5は、本発明の一態様に係る半導体装置であるトランジスタの上面図および断面図であ
る。図5(A)に示すトランジスタの上面図に示す一点鎖線A−Bに対応するA−B断面
を図5(B)に示す。なお、図5(A)は、煩雑になるのを防ぐため、層間絶縁膜212
およびゲート絶縁膜208などを省略して示す。
FIG. 5 is a top view and a sectional view of a transistor which is a semiconductor device according to one aspect of the present invention. FIG. 5 (B) shows a cross section of AB corresponding to the alternate long and short dash line AB shown in the top view of the transistor shown in FIG. 5 (A). Note that FIG. 5A shows the interlayer insulating film 212 in order to prevent complication.
And the gate insulating film 208 and the like are omitted.

図5(B)に示すトランジスタは、基板100と、基板100上に設けられた下地絶縁膜
202と、下地絶縁膜202上に設けられたゲート電極210と、ゲート電極210上に
設けられたゲート絶縁膜208と、ゲート絶縁膜208上に設けられた一対の電極204
と、ゲート絶縁膜208を介してゲート電極210と重畳する酸化物半導体膜206と、
酸化物半導体膜206および一対の電極上に設けられた層間絶縁膜212と、を有する。
なお、下地絶縁膜202を設けない構造としても構わない。
The transistors shown in FIG. 5B are the substrate 100, the underlying insulating film 202 provided on the substrate 100, the gate electrode 210 provided on the underlying insulating film 202, and the gate provided on the gate electrode 210. An insulating film 208 and a pair of electrodes 204 provided on the gate insulating film 208.
And the oxide semiconductor film 206 superimposed on the gate electrode 210 via the gate insulating film 208,
It has an oxide semiconductor film 206 and an interlayer insulating film 212 provided on a pair of electrodes.
The structure may be such that the underlying insulating film 202 is not provided.

一対の電極204において、一対の電極204および酸化物半導体膜206の界面近傍に
ハロゲン元素を含む。例えば、フッ素または塩素を含む。このように、一対の電極204
の表面を強い結合(金属−フッ素結合など)とすることによって、一対の電極204と酸
化物半導体膜206との反応を抑制し、異層の形成を抑えることが可能となる。そのため
、異層の形成による抵抗成分の発生を抑制でき、一対の電極204と酸化物半導体膜20
6との接触抵抗を低減させることができる。また同時に、酸化物半導体膜206から一対
の電極204への酸素の拡散も防ぐことができる。そのため、酸化物半導体膜206中の
酸素欠損の形成を抑制することができる。
In the pair of electrodes 204, a halogen element is contained in the vicinity of the interface between the pair of electrodes 204 and the oxide semiconductor film 206. For example, it contains fluorine or chlorine. In this way, the pair of electrodes 204
By forming a strong bond (metal-fluorine bond, etc.) on the surface of the above, it is possible to suppress the reaction between the pair of electrodes 204 and the oxide semiconductor film 206 and suppress the formation of a different layer. Therefore, it is possible to suppress the generation of resistance components due to the formation of different layers, and the pair of electrodes 204 and the oxide semiconductor film 20 can be suppressed.
The contact resistance with 6 can be reduced. At the same time, it is possible to prevent the diffusion of oxygen from the oxide semiconductor film 206 to the pair of electrodes 204. Therefore, the formation of oxygen deficiency in the oxide semiconductor film 206 can be suppressed.

なお、各層の材料は、実施の形態1と同様にすることができる。 The material of each layer can be the same as that of the first embodiment.

次に、図5(B)に示したトランジスタの作製方法について図6を用いて説明する。 Next, the method of manufacturing the transistor shown in FIG. 5B will be described with reference to FIG.

まず、基板100上に下地絶縁膜202を成膜する。なお、基板100によっては、下地
絶縁膜202を設けなくても構わない。
First, the underlying insulating film 202 is formed on the substrate 100. Depending on the substrate 100, the underlying insulating film 202 may not be provided.

次に、下地絶縁膜202上に導電膜を成膜する。導電膜の成膜は、スパッタリング法を用
いると好ましい。
Next, a conductive film is formed on the underlying insulating film 202. It is preferable to use a sputtering method for forming the conductive film.

次に、導電膜を加工してゲート電極210を形成する。なお、「加工する」とは、特に断
りがない限り、フォトリソグラフィ法によって形成したレジストマスクを用い、エッチン
グ処理を行って、所望の形状の膜を得ることをいう。
Next, the conductive film is processed to form the gate electrode 210. In addition, "processing" means that unless otherwise specified, a resist mask formed by a photolithography method is used and an etching process is performed to obtain a film having a desired shape.

次に、ゲート絶縁膜208を成膜する。ゲート絶縁膜208は、CVD法、スパッタリン
グ法、MBE法、PLD法で成膜すればよく、特にスパッタリング法を用いると好ましい
(図6(A)参照。)。
Next, the gate insulating film 208 is formed. The gate insulating film 208 may be formed by a CVD method, a sputtering method, an MBE method, or a PLD method, and it is particularly preferable to use a sputtering method (see FIG. 6A).

次に、ゲート絶縁膜208上に導電膜を成膜する。導電膜は、CVD法、スパッタリング
法、MBE法またはPLD法で成膜すればよく、特にスパッタリング法を用いると好まし
い。
Next, a conductive film is formed on the gate insulating film 208. The conductive film may be formed by a CVD method, a sputtering method, an MBE method or a PLD method, and it is particularly preferable to use a sputtering method.

次に、導電膜を加工して一対の電極204を形成する(図6(B)参照。)。 Next, the conductive film is processed to form a pair of electrodes 204 (see FIG. 6B).

次に、一対の電極204に対して、ハロゲン化処理を行う。ハロゲン化処理は、ハロゲン
元素を含む雰囲気におけるプラズマ処理によって行うことができる。例えば、三フッ化窒
素ガスを含む雰囲気にて、ドライエッチング装置またはプラズマCVD装置などを用いて
プラズマ処理を行えばよい。また、上記ハロゲン化処理はプラズマ処理である必要は無く
、ハロゲン元素を含む雰囲気に、被処理物を曝すことによっても行うことができる。その
際、被処理物を加熱すると、ハロゲン化処理が促進されるため好ましい。
Next, the pair of electrodes 204 are subjected to a halogenation treatment. The halogenation treatment can be performed by plasma treatment in an atmosphere containing a halogen element. For example, plasma treatment may be performed using a dry etching apparatus, a plasma CVD apparatus, or the like in an atmosphere containing nitrogen trifluoride gas. Further, the halogenation treatment does not have to be a plasma treatment, and can be performed by exposing the object to be treated to an atmosphere containing a halogen element. At that time, it is preferable to heat the object to be treated because the halogenation treatment is promoted.

一対の電極204に対してハロゲン化処理を行った後、酸化物半導体膜を成膜する。酸化
物半導体膜は、CVD法、スパッタリング法、MBE法またはPLD法で成膜すればよく
、スパッタリング法を用いると好ましい。
After the pair of electrodes 204 are halogenated, an oxide semiconductor film is formed. The oxide semiconductor film may be formed by a CVD method, a sputtering method, an MBE method or a PLD method, and it is preferable to use a sputtering method.

該酸化物半導体膜を成膜後、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理を行うと、酸化物半導
体膜の結晶化度が高まる。また、酸化物半導体膜中の不純物(水素および水分など)の濃
度を低減し、欠陥密度を低減することができる。加熱処理は、実施の形態1と同様に行う
ことができる。
After forming the oxide semiconductor film, heat treatment may be performed. When the heat treatment is performed, the crystallinity of the oxide semiconductor film is increased. In addition, the concentration of impurities (hydrogen, water, etc.) in the oxide semiconductor film can be reduced, and the defect density can be reduced. The heat treatment can be performed in the same manner as in the first embodiment.

次に、酸化物半導体膜を加工して酸化物半導体膜206を形成する。 Next, the oxide semiconductor film is processed to form the oxide semiconductor film 206.

次に、層間絶縁膜212を成膜する(図6(C)参照。)。層間絶縁膜212は、CVD
法、スパッタリング法、MBE法、PLD法またはスピンコート法で成膜すればよく、C
VD法またはスパッタリング法を用いると好ましい。
Next, the interlayer insulating film 212 is formed (see FIG. 6C). The interlayer insulating film 212 is provided with a CVD insulating film 212.
The film may be formed by a method, a sputtering method, an MBE method, a PLD method or a spin coating method, and C.
It is preferable to use the VD method or the sputtering method.

また、特に図示しないが、層間絶縁膜212を加工して一対の電極204を露出させ、一
対の電極204と接続する配線を設けてもよい。また、層間絶縁膜212上に樹脂膜を設
けても構わない。
Further, although not particularly shown, the interlayer insulating film 212 may be processed to expose the pair of electrodes 204, and wiring for connecting to the pair of electrodes 204 may be provided. Further, a resin film may be provided on the interlayer insulating film 212.

以上のような工程によって、酸化物半導体膜と一対の電極との接触抵抗を低減することが
できる。それによって、オン特性の優れたトランジスタを提供することができる。
By the above steps, the contact resistance between the oxide semiconductor film and the pair of electrodes can be reduced. Thereby, it is possible to provide a transistor having excellent on-characteristics.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1または実施の形態2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。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of manufacturing a semiconductor storage device using the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment will be described.

揮発性半導体記憶装置の代表的な例としては、記憶素子を構成するトランジスタを選択し
てキャパシタに電荷を蓄積することで、情報を記憶するDRAM(Dynamic Ra
ndom Access Memory)、フリップフロップなどの回路を用いて記憶内
容を保持するSRAM(Static Random Access Memory)が
ある。
As a typical example of a volatile semiconductor storage device, a DRAM (Dynamic Ra) that stores information by selecting a transistor constituting a storage element and accumulating an electric charge in the capacitor.
There is a SRAM (Static Random Access Memory) that holds the stored contents by using a circuit such as an ndom Access Memory) and a flip-flop.

不揮発性半導体記憶装置の代表例としては、トランジスタのゲートとチャネル領域との間
にノードを有し、当該ノードに電荷を保持することで記憶を行うフラッシュメモリがある
As a typical example of the non-volatile semiconductor storage device, there is a flash memory having a node between the gate of the transistor and the channel region and storing the electric charge in the node.

上述した半導体記憶装置に含まれるトランジスタの一部に実施の形態1または実施の形態
2で示したトランジスタを適用することができる。
The transistor shown in the first embodiment or the second embodiment can be applied to a part of the transistors included in the semiconductor storage device described above.

まずは、実施の形態1または実施の形態2で示したトランジスタを適用した揮発性メモリ
について図7を用いて説明する。
First, the volatile memory to which the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment is applied will be described with reference to FIG. 7.

メモリセルは、ビット線BLと、ワード線WLと、センスアンプSAmpと、トランジス
タTrと、キャパシタCと、を有する(図7(A)参照。)。
The memory cell has a bit line BL, a word line WL, a sense amplifier SAmp, a transistor Tr, and a capacitor C (see FIG. 7A).

キャパシタCに保持された電圧の時間変化は、トランジスタTrのオフ電流によって図7
(B)に示すように徐々に低減していくことが知られている。当初V0からV1まで充電
された電圧は、時間が経過するとdata1を読み出す限界点であるVAまで低減する。
この期間を保持期間T_1とする。即ち、2値のメモリセルの場合、保持期間T_1の間
にリフレッシュをする必要がある。
The time change of the voltage held in the capacitor C is due to the off current of the transistor Tr in FIG. 7.
It is known that it gradually decreases as shown in (B). The voltage initially charged from V0 to V1 is reduced to VA, which is the limit point for reading data1, over time.
This period is defined as the retention period T_1. That is, in the case of a binary memory cell, it is necessary to refresh during the retention period T_1.

ここで、トランジスタTrに実施の形態1または実施の形態2で示したトランジスタを適
用すると、オフ電流が小さいため、保持期間T_1を長くすることができる。即ち、リフ
レッシュ期間を長くとることが可能となるため、消費電力を低減することができる。例え
ば、オフ電流が1×10−21A以下、好ましくは1×10−24A以下となった酸化物
半導体膜を用いたトランジスタをDRAMに適用すると、電力を供給せずに数日間から数
十年間に渡ってデータを保持することが可能となる。
Here, when the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment is applied to the transistor Tr, the holding period T_1 can be lengthened because the off-current is small. That is, since the refresh period can be extended, the power consumption can be reduced. For example, when a transistor using an oxide semiconductor film having an off current of 1 × 10 -21 A or less, preferably 1 × 10 -24 A or less is applied to a DRAM, it does not supply power for several days to several tens. It will be possible to retain data for a year.

以上のように、本発明の一態様によって、信頼性が高く、消費電力の小さい揮発性メモリ
を得ることができる。
As described above, according to one aspect of the present invention, it is possible to obtain a volatile memory having high reliability and low power consumption.

また、実施の形態1または実施の形態2で示したオン特性の優れたトランジスタを適用す
ることで、キャパシタCへの電荷の蓄積が速やかに行われ、高速動作が可能な半導体記憶
装置を得ることができる。
Further, by applying the transistor having excellent on-characteristics shown in the first embodiment or the second embodiment, the electric charge is rapidly accumulated in the capacitor C, and a semiconductor storage device capable of high-speed operation can be obtained. Can be done.

次に、実施の形態1または実施の形態2で示したトランジスタを適用した不揮発性メモリ
について図8を用いて説明する。
Next, the non-volatile memory to which the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment is applied will be described with reference to FIG.

図8(A)は、不揮発性メモリの回路図である。不揮発性メモリは、トランジスタTr_
1と、トランジスタTr_1のゲートと接続するワード線WL_1と、トランジスタTr
_1のソースと接続するソース配線SL_1と、トランジスタTr_2と、トランジスタ
Tr_2のソースと接続するソース配線SL_2と、トランジスタTr_2のドレインと
接続するドレイン配線DL_2と、キャパシタCと、キャパシタCの一端と接続する容量
配線CLと、キャパシタCの他端、トランジスタTr_1のドレインおよびトランジスタ
Tr_2のゲートと接続するノードNと、を有する。
FIG. 8A is a circuit diagram of the non-volatile memory. The non-volatile memory is the transistor Tr_
1, the word line WL_1 connected to the gate of the transistor Tr_1, and the transistor Tr.
The source wiring SL_1 connected to the source of _1, the transistor Tr_2, the source wiring SL_2 connected to the source of the transistor Tr_2, the drain wiring DL_2 connected to the drain of the transistor Tr_2, the capacitor C, and one end of the capacitor C are connected. It has a capacitive wiring CL, the other end of the capacitor C, a drain of the transistor Tr_1, and a node N connected to the gate of the transistor Tr_1.

なお、本実施の形態に示す不揮発性メモリは、ノードNの電位に応じて、トランジスタT
r_2のしきい値電圧が変動することを利用したものである。例えば、図8(B)は容量
配線CLの電圧VCLと、トランジスタTr_2を流れるドレイン電流I_2との関係
を説明する図である。
The non-volatile memory shown in this embodiment has a transistor T depending on the potential of the node N.
This utilizes the fact that the threshold voltage of r_2 fluctuates. For example, FIG. 8B is a diagram illustrating the relationship between the voltage V CL of the capacitive wiring CL and the drain current I d _2 flowing through the transistor Tr _2.

ここで、ノードNは、トランジスタTr_1を介して電圧を調整することができる。例え
ば、SL_1の電位をVDDとする。このとき、WL_1の電位をTr_1のしきい値電
圧VthにVDDを加えた電位以上とすることで、ノードNの電圧をHIGHにすること
ができる。また、WL_1の電位をTr_1のしきい値電圧Vth以下とすることで、ノ
ードNの電位をLOWにすることができる。
Here, the node N can adjust the voltage via the transistor Tr_1. For example, let the potential of SL_1 be VDD. At this time, the voltage of the node N can be set to HIGH by setting the potential of WL_1 to be equal to or higher than the potential obtained by adding VDD to the threshold voltage Vth of Tr_1. Further, by setting the potential of WL_1 to the threshold voltage Vth or less of Tr_1, the potential of the node N can be set to LOW.

そのため、N=LOWで示したVCL−I_2カーブと、N=HIGHで示したVCL
−I_2カーブのいずれかを得ることができる。即ち、N=LOWでは、VCL=0V
にてI_2が小さいため、データ0となる。また、N=HIGHでは、VCL=0Vに
てI_2が大きいため、データ1となる。このようにして、データを記憶することがで
きる。
Therefore, N = and V CL -I d _2 curve indicated by LOW, V indicated by N = HIGH CL
-I d _2 can be obtained either curve. That is, when N = LOW, V CL = 0V
Since I d _2 is small, the data becomes 0. Furthermore, the N = HIGH, because I d _2 is large at V CL = 0V, the data 1. In this way, the data can be stored.

ここで、トランジスタTr_1に実施の形態1または実施の形態2で示したトランジスタ
を適用すると、該トランジスタはオフ電流を極めて小さくすることができるため、ノード
Nに蓄積された電荷がトランジスタTr_1のソースおよびドレイン間を意図せずにリー
クすることを抑制できる。そのため、長期間に渡ってデータを保持することができる。ま
た、本発明の一態様を用いることでトランジスタTr_1のしきい値電圧が調整されるた
め、書き込みに必要な電圧を低減することが可能となり、フラッシュメモリなどと比較し
て消費電力を低減することができる。
Here, when the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment is applied to the transistor Tr_1, the off current of the transistor can be made extremely small, so that the electric charge accumulated in the node N is the source of the transistor Tr_1 and the transistor Tr_1. Unintentional leakage between drains can be suppressed. Therefore, the data can be retained for a long period of time. Further, since the threshold voltage of the transistor Tr_1 is adjusted by using one aspect of the present invention, it is possible to reduce the voltage required for writing, and the power consumption can be reduced as compared with a flash memory or the like. Can be done.

なお、トランジスタTr_2に、実施の形態1または実施の形態2で示したトランジスタ
を適用しても構わない。該トランジスタは、オン特性に優れる。そのため、該トランジス
タを用いた半導体記憶装置は高速動作が可能となる。
The transistor shown in the first embodiment or the second embodiment may be applied to the transistor Tr_2. The transistor is excellent in on-characteristics. Therefore, the semiconductor storage device using the transistor can operate at high speed.

以上のように、本発明の一態様によって、長期間の信頼性が高く、消費電力の小さく、高
速動作が可能な半導体記憶装置を得ることができる。
As described above, according to one aspect of the present invention, it is possible to obtain a semiconductor storage device having high long-term reliability, low power consumption, and high-speed operation.

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。 This embodiment can be used in combination with other embodiments as appropriate.

(実施の形態4)
実施の形態1または実施の形態2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。
(Embodiment 4)
CPU (Central Processing) using at least a part of the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment or the semiconductor storage device shown in the third embodiment.
Unit) can be configured.

図9(A)は、CPUの具体的な構成を示すブロック図である。図9(A)に示すCPU
は、基板1190上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic uni
t)1191、ALUコントローラ1192、インストラクションデコーダ1193、イ
ンタラプトコントローラ1194、タイミングコントローラ1195、レジスタ1196
、レジスタコントローラ1197、バスインターフェース(Bus I/F)1198、
書き換え可能なROM1199、およびROMインターフェース(ROM I/F)11
89を有している。基板1190は、半導体基板、SOI基板、ガラス基板などを用いる
。ROM1199およびROMインターフェース1189は、別チップに設けてもよい。
もちろん、図9(A)に示すCPUは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際
のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。
FIG. 9A is a block diagram showing a specific configuration of the CPU. CPU shown in FIG. 9 (A)
Is an arithmetic circuit (ALU) on the substrate 1190.
t) 1191, ALU controller 1192, instruction decoder 1193, interrupt controller 1194, timing controller 1195, register 1196
, Register controller 1197, Bus interface (Bus I / F) 1198,
Rewritable ROM 1199 and ROM interface (ROM I / F) 11
Has 89. As the substrate 1190, a semiconductor substrate, an SOI substrate, a glass substrate, or the like is used. The ROM 1199 and the ROM interface 1189 may be provided on separate chips.
Of course, the CPU shown in FIG. 9A is only an example in which the configuration is simplified, and the actual CPU has a wide variety of configurations depending on the application.

バスインターフェース1198を介してCPUに入力された命令は、インストラクション
デコーダ1193に入力され、デコードされた後、ALUコントローラ1192、インタ
ラプトコントローラ1194、レジスタコントローラ1197、タイミングコントローラ
1195に入力される。
Instructions input to the CPU via the bus interface 1198 are input to the instruction decoder 1193, decoded, and then input to the ALU controller 1192, the interrupt controller 1194, the register controller 1197, and the timing controller 1195.

ALUコントローラ1192、インタラプトコントローラ1194、レジスタコントロー
ラ1197、タイミングコントローラ1195は、デコードされた命令に基づき、各種制
御を行なう。具体的にALUコントローラ1192は、ALU1191の動作を制御する
ための信号を生成する。また、インタラプトコントローラ1194は、CPUのプログラ
ム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク
状態から判断し、処理する。レジスタコントローラ1197は、レジスタ1196のアド
レスを生成し、CPUの状態に応じてレジスタ1196の読み出しや書き込みを行なう。
The ALU controller 1192, the interrupt controller 1194, the register controller 1197, and the timing controller 1195 perform various controls based on the decoded instructions. Specifically, the ALU controller 1192 generates a signal for controlling the operation of the ALU 1191. Further, the interrupt controller 1194 determines and processes an interrupt request from an external input / output device or a peripheral circuit from the priority or the mask state during the execution of the CPU program. The register controller 1197 generates the address of the register 1196, and reads or writes the register 1196 according to the state of the CPU.

また、タイミングコントローラ1195は、ALU1191、ALUコントローラ119
2、インストラクションデコーダ1193、インタラプトコントローラ1194、および
レジスタコントローラ1197の動作のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタ
イミングコントローラ1195は、基準クロック信号CLK1を元に、内部クロック信号
CLK2を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種
回路に供給する。
Further, the timing controller 1195 includes an ALU 1191 and an ALU controller 119.
2. Generates a signal that controls the operation timing of the instruction decoder 1193, the interrupt controller 1194, and the register controller 1197. For example, the timing controller 1195 includes an internal clock generation unit that generates an internal clock signal CLK2 based on the reference clock signal CLK1, and supplies the clock signal CLK2 to the various circuits.

図9(A)に示すCPUでは、レジスタ1196に、記憶素子が設けられている。レジス
タ1196の記憶素子には、実施の形態3に示す半導体記憶装置を用いることができる。
In the CPU shown in FIG. 9A, a storage element is provided in the register 1196. As the storage element of the register 1196, the semiconductor storage device shown in the third embodiment can be used.

図9(A)に示すCPUにおいて、レジスタコントローラ1197は、ALU1191か
らの指示に従い、レジスタ1196における保持動作を行う。即ち、レジスタ1196が
有する記憶素子において、位相反転素子によるデータの保持を行うか、キャパシタによる
データの保持を行う。位相反転素子によってデータが保持されている場合、レジスタ11
96内の記憶素子への、電源電圧の供給が行われる。キャパシタによってデータが保持さ
れている場合、キャパシタへのデータの書き換えが行われ、レジスタ1196内の記憶素
子への電源電圧の供給を停止することができる。
In the CPU shown in FIG. 9A, the register controller 1197 performs a holding operation in the register 1196 according to an instruction from the ALU 1191. That is, in the storage element of the register 1196, the data is held by the phase inversion element or the data is held by the capacitor. If the data is held by the phase inversion element, the register 11
The power supply voltage is supplied to the storage element in 96. When the data is held by the capacitor, the data is rewritten to the capacitor, and the supply of the power supply voltage to the storage element in the register 1196 can be stopped.

電源停止に関しては、図9(B)または図9(C)に示すように、記憶素子群と、電源電
位VDDまたは電源電位VSSの与えられているノード間に、スイッチング素子を設ける
ことにより行うことができる。以下に図9(B)および図9(C)の回路の説明を行う。
As shown in FIG. 9B or FIG. 9C, the power supply stop is performed by providing a switching element between the storage element group and the node to which the power supply potential VDD or the power supply potential VSS is given. Can be done. The circuits of FIGS. 9 (B) and 9 (C) will be described below.

図9(B)および図9(C)では、記憶素子への電源電位の供給を制御するスイッチング
素子に実施の形態1または実施の形態2に示すトランジスタ用いた構成の一例を示す。
9 (B) and 9 (C) show an example of a configuration in which the transistor shown in the first embodiment or the second embodiment is used for the switching element that controls the supply of the power supply potential to the storage element.

図9(B)に示す記憶装置は、スイッチング素子1141と、記憶素子1142を複数有
する記憶素子群1143とを有している。具体的に、それぞれの記憶素子1142には、
実施の形態3に示す記憶素子を用いることができる。記憶素子群1143が有するそれぞ
れの記憶素子1142には、スイッチング素子1141を介して、ハイレベルの電源電位
VDDが供給されている。さらに、記憶素子群1143が有するそれぞれの記憶素子11
42には、信号INの電位と、ローレベルの電源電位VSSの電位が与えられている。
The storage device shown in FIG. 9B has a switching element 1141 and a storage element group 1143 having a plurality of storage elements 1142. Specifically, each storage element 1142 has
The storage element shown in the third embodiment can be used. A high-level power supply potential VDD is supplied to each of the storage elements 1142 of the storage element group 1143 via the switching element 1141. Further, each storage element 11 included in the storage element group 1143
42 is given the potential of the signal IN and the potential of the low-level power supply potential VSS.

図9(B)では、スイッチング素子1141として、酸化物半導体などのバンドギャップ
の大きい半導体を活性層に有するトランジスタを用いており、該トランジスタは、そのゲ
ートに与えられる信号SigAによりスイッチングが制御される。
In FIG. 9B, a transistor having a semiconductor having a large bandgap such as an oxide semiconductor as an active layer is used as the switching element 1141, and the switching of the transistor is controlled by the signal Sigma given to the gate. ..

なお、図9(B)では、スイッチング素子1141がトランジスタを一つだけ有する構成
を示しているが、これに限定されず、トランジスタを複数有していてもよい。スイッチン
グ素子1141が、スイッチング素子として機能するトランジスタを複数有している場合
、上記複数のトランジスタは並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよ
いし、直列と並列が組み合わされて接続されていてもよい。
Note that FIG. 9B shows a configuration in which the switching element 1141 has only one transistor, but the present invention is not limited to this, and the switching element 1141 may have a plurality of transistors. When the switching element 1141 has a plurality of transistors functioning as switching elements, the plurality of transistors may be connected in parallel, may be connected in series, or may be connected in series and in parallel. May be connected.

また、図9(C)には、記憶素子群1143が有するそれぞれの記憶素子1142に、ス
イッチング素子1141を介して、ローレベルの電源電位VSSが供給されている、記憶
装置の一例を示す。スイッチング素子1141により、記憶素子群1143が有するそれ
ぞれの記憶素子1142への、ローレベルの電源電位VSSの供給を制御することができ
る。
Further, FIG. 9C shows an example of a storage device in which a low-level power supply potential VSS is supplied to each storage element 1142 of the storage element group 1143 via a switching element 1141. The switching element 1141 can control the supply of the low-level power supply potential VSS to each storage element 1142 of the storage element group 1143.

記憶素子群と、電源電位VDDまたは電源電位VSSの与えられているノード間に、スイ
ッチング素子を設け、一時的にCPUの動作を停止し、電源電圧の供給を停止した場合に
おいてもデータを保持することが可能であり、消費電力の低減を行うことができる。例え
ば、パーソナルコンピュータのユーザーが、キーボードなどの入力装置への情報の入力を
停止している間でも、CPUの動作を停止することができ、それにより消費電力を低減す
ることができる。
A switching element is provided between the storage element group and the node to which the power supply potential VDD or the power supply potential VSS is given to temporarily stop the operation of the CPU and retain the data even when the supply of the power supply voltage is stopped. It is possible to reduce power consumption. For example, even while the user of the personal computer has stopped inputting information to an input device such as a keyboard, the operation of the CPU can be stopped, thereby reducing power consumption.

ここでは、CPUを例に挙げて説明したが、DSP(Degital Signal P
rocessor)、カスタムLSI、FPGA(Field Programmabl
e Gate Array)などのLSIにも応用可能である。
Here, the CPU has been described as an example, but DSP (Digital Signal P) has been described.
(Rocessor), custom LSI, FPGA (Field Programmable)
It can also be applied to LSIs such as eGate Array).

本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with the above embodiment as appropriate.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1乃至実施の形態4に示すトランジスタ、半導体記憶装置
およびCPUの一種以上を含む電子機器の例について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of an electronic device including one or more of a transistor, a semiconductor storage device, and a CPU shown in the first to fourth embodiments will be described.

図10(A)は携帯型情報端末である。図10(A)に示す携帯型情報端末は、筐体93
00と、ボタン9301と、マイクロフォン9302と、表示部9303と、スピーカ9
304と、カメラ9305と、を具備し、携帯型電話機としての機能を有する。
FIG. 10A is a portable information terminal. The portable information terminal shown in FIG. 10A has a housing 93.
00, button 9301, microphone 9302, display unit 9303, speaker 9
It is equipped with a 304 and a camera 9305, and has a function as a portable telephone.

図10(B)は、ディスプレイである。図10(B)に示すディスプレイは、筐体931
0と、表示部9311と、を具備する。
FIG. 10B is a display. The display shown in FIG. 10B has a housing 931.
0 and a display unit 9311 are provided.

図10(C)は、デジタルスチルカメラである。図10(C)に示すデジタルスチルカメ
ラは、筐体9320と、ボタン9321と、マイクロフォン9322と、表示部9323
と、を具備する。
FIG. 10C is a digital still camera. The digital still camera shown in FIG. 10C includes a housing 9320, a button 9321, a microphone 9322, and a display unit 9323.
And.

図10(D)は2つ折り可能な携帯情報端末である。図10(D)に示す2つ折り可能な
携帯情報端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部9631b、留め具9633
、操作スイッチ9638、を有する。
FIG. 10D is a portable information terminal that can be folded in half. The two-foldable portable information terminal shown in FIG. 10D includes a housing 9630, a display unit 9631a, a display unit 9631b, and a fastener 9633.
, The operation switch 9638.

表示部9631aまたは/および表示部9631bは、一部または全部をタッチパネルと
することができ、表示された操作キーに触れることでデータ入力などを行うことができる
The display unit 9631a and / and the display unit 9631b can be partially or wholly used as a touch panel, and data can be input by touching the displayed operation keys.

本発明の一態様を用いることで、電子機器の性能を高めることができる。 By using one aspect of the present invention, the performance of the electronic device can be enhanced.

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。 This embodiment can be used in combination with other embodiments as appropriate.

100 基板
102 下地絶縁膜
104 一対の電極
106 酸化物半導体膜
106a 高抵抗領域
106b 低抵抗領域
108 ゲート絶縁膜
110 ゲート電極
112 層間絶縁膜
202 下地絶縁膜
204 一対の電極
206 酸化物半導体膜
206a 高抵抗領域
206b 低抵抗領域
208 ゲート絶縁膜
210 ゲート電極
212 層間絶縁膜
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
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
9630 筐体
9631a 表示部
9631b 表示部
9633 留め具
9638 操作スイッチ
100 Substrate 102 Base insulating film 104 Pair of electrodes 106 Oxide semiconductor film 106a High resistance region 106b Low resistance region 108 Gate insulating film 110 Gate electrode 112 Interlayer insulating film 202 Base insulating film 204 Pair of electrodes 206 Oxide semiconductor film 206a High resistance Region 206b Low resistance region 208 Gate insulating film 210 Gate electrode 212 Interlayer insulating film 1141 Switching element 1142 Storage element 1143 Storage element group 1189 ROM interface 1190 Board 1191 ALU
1192 ALU controller 1193 Instruction decoder 1194 Interrupt controller 1195 Timing controller 1196 Register 1197 Register controller 1198 Bus interface 1199 ROM
9300 Housing 9301 Button 9302 Microphone 9303 Display 9304 Speaker 9305 Camera 9310 Housing 9311 Display 9320 Housing 9321 Button 9322 Microphone 9323 Display 9630 Housing 9631a Display 9631b Display 9633 Fastener 9638 Operation switch

Claims (3)

第1の導電膜と、第2の導電膜と、酸化物半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記第1の導電膜上、及び前記第2の導電膜上に位置し、
前記酸化物半導体膜は、第1の領域と、第2の領域と、第3の領域と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、主成分として少なくともIn、及びZnを含み、
前記第1の領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なる領域を有し、
前記第2の領域は、前記ゲート電極と重ならない領域を有し、
前記第3の領域は、前記ゲート電極と重ならない領域を有し、
前記第2の領域は、前記第1の導電膜に接している領域と、前記第1の導電膜に接していない領域と、を有し、
前記第3の領域は、前記第2の導電膜に接している領域と、前記第2の導電膜に接していない領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記第1の領域よりもシート抵抗が低い領域を有し、
前記第3の領域は、前記第1の領域よりもシート抵抗が低い領域を有し、
前記ゲート電極は、前記第1の導電膜と重なっておらず、
前記ゲート電極は、前記第2の導電膜と重なっておらず、
前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜の前記酸化物半導体膜と接する領域にハロゲン元素を含むことを特徴とする半導体装置。
It has a first conductive film, a second conductive film, an oxide semiconductor film, a gate insulating film, and a gate electrode.
The oxide semiconductor film is located on the first conductive film and on the second conductive film.
The oxide semiconductor film has a first region, a second region, and a third region.
The oxide semiconductor film contains at least In and Zn as main components and contains at least In and Zn.
The first region has a region that overlaps with the gate electrode via the gate insulating film.
The second region has a region that does not overlap with the gate electrode and has a region.
The third region has a region that does not overlap with the gate electrode, and has a region that does not overlap with the gate electrode.
The second region has a region in contact with the first conductive film and a region not in contact with the first conductive film.
The third region has a region in contact with the second conductive film and a region not in contact with the second conductive film.
The second region has a region having a lower sheet resistance than the first region.
The third region has a region having a lower sheet resistance than the first region.
The gate electrode does not overlap with the first conductive film, and the gate electrode does not overlap with the first conductive film.
The gate electrode does not overlap with the second conductive film, and the gate electrode does not overlap with the second conductive film.
The semiconductor device, wherein the first conductive film and the second conductive film contain a halogen element in a region of the first conductive film and the second conductive film in contact with the oxide semiconductor film.
第1の導電膜と、第2の導電膜と、酸化物半導体膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、前記第1の導電膜上、及び前記第2の導電膜上に位置し、
前記酸化物半導体膜は、第1の領域と、第2の領域と、第3の領域と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、主成分として少なくともIn、及びZnを含み、
前記第1の領域は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と重なる領域を有し、
前記第2の領域は、前記ゲート電極と重ならない領域を有し、
前記第3の領域は、前記ゲート電極と重ならない領域を有し、
前記第2の領域は、前記第1の導電膜に接している領域と、前記第1の導電膜に接していない領域と、を有し、
前記第3の領域は、前記第2の導電膜に接している領域と、前記第2の導電膜に接していない領域と、を有し、
前記第2の領域は、不純物を含む領域を有し、
前記第3の領域は、不純物を含む領域を有し、
前記ゲート電極は、前記第1の導電膜と重なっておらず、
前記ゲート電極は、前記第2の導電膜と重なっておらず、
前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜の前記酸化物半導体膜と接する領域にハロゲン元素を含むことを特徴とする半導体装置。
It has a first conductive film, a second conductive film, an oxide semiconductor film, a gate insulating film, and a gate electrode.
The oxide semiconductor film is located on the first conductive film and on the second conductive film.
The oxide semiconductor film has a first region, a second region, and a third region.
The oxide semiconductor film contains at least In and Zn as main components and contains at least In and Zn.
The first region has a region that overlaps with the gate electrode via the gate insulating film.
The second region has a region that does not overlap with the gate electrode and has a region.
The third region has a region that does not overlap with the gate electrode, and has a region that does not overlap with the gate electrode.
The second region has a region in contact with the first conductive film and a region not in contact with the first conductive film.
The third region has a region in contact with the second conductive film and a region not in contact with the second conductive film.
The second region has a region containing impurities and has a region containing impurities.
The third region has a region containing impurities and has a region containing impurities.
The gate electrode does not overlap with the first conductive film, and the gate electrode does not overlap with the first conductive film.
The gate electrode does not overlap with the second conductive film, and the gate electrode does not overlap with the second conductive film.
The semiconductor device, wherein the first conductive film and the second conductive film contain a halogen element in a region of the first conductive film and the second conductive film in contact with the oxide semiconductor film.
請求項1または請求項2において、
前記第2の領域または前記第3の領域は、水素、ヘリウム、ホウ素、窒素、フッ素、ネオン、アルミニウム、リン、アルゴン、ヒ素、クリプトン、インジウム、スズ、アンチモン、及びキセノンから選択された一種以上を含むことを特徴とする半導体装置。
In claim 1 or 2,
The second region or the third region comprises one or more selected from hydrogen, helium, boron, nitrogen, fluorine, neon, aluminum, phosphorus, argon, arsenic, krypton, indium, tin, antimony, and xenon. A semiconductor device characterized by including.
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