JP6293818B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
全般を指し、電気光学装置、表示装置、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置である
。
費電力化が強く求められている。これらの要求を実現するためには、半導体装置を構成す
るトランジスタの微細化や、動作電圧の低電圧化が必要である。また、動作電圧の低電圧
化を実現するためには、トランジスタのしきい値電圧を小さくする必要があるが、同時に
しきい値電圧のばらつきも少なくする必要がある。
を変化させる方法が示されている。また、特許文献2には、トランジスタの動作時または
非動作時に異なるバイアス用電圧を半導体基板に印加して、トランジスタの動作時にしき
い値電圧を小さくし、トランジスタの非動作時にしきい値電圧を大きくする方法が示され
ている。また、特許文献3には、半導体集積回路を複数の領域に分割し、領域ごとに半導
体基板に印加するバイアス用電圧を調整する方法が示されている。
体のしきい値電圧が同様に変化するだけであり、ばらつきを低減することができない。ま
た、特許文献2に示された方法では、半導体集積回路が有する個々のトランジスタにバイ
アス用電圧を印加する必要があるため、トランジスタごとに専用の配線が必要となり、占
有面積が大きくなりやすく、高集積化が難しい。また、特許文献3に示された方法では、
分割した領域ごとにバイアス用電圧を供給するための具体的な手段について開示されてい
ない。
ことを目的の一とする。
を目的の一とする。
しきい値電圧を変化させる電位を、スイッチを介してブロック毎に供給することにより、
半導体装置のしきい値電圧ばらつきを低減する。
高速動作可能とする。すなわち、同じ動作速度であれば、動作電圧を小さくすることがで
きる。よって、動作電圧の低電圧化が可能な半導体装置を実現することが可能となる。ま
た、停止中のブロックが有するトランジスタのしきい値電圧を大きくしてオフ電流を低減
させ、半導体装置の低消費電力化を実現可能とする。
ロックに、論理回路とスイッチを有し、該スイッチはチャネルが形成される半導体層に酸
化物半導体を用いたトランジスタを有し、論理回路が有するトランジスタのボディーに電
気的に接続されていることを特徴とする。
が有するトランジスタのしきい値電圧を変化させる。
た電位に応じて行うことができる。
ロックは、論理回路と、第1のスイッチと、第2のスイッチを有し、第1のスイッチと、
第2のスイッチは、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタ
を有し、第1のスイッチは、論理回路が有する第1のトランジスタの第1のボディーに電
気的に接続され、第2のスイッチは、論理回路が有する第2のトランジスタの第2のボデ
ィーに電気的に接続されていることを特徴とする。
のしきい値電圧を変化させ、第2のスイッチを介して、第2のボディーに第2の電位を供
給して、第2のトランジスタのしきい値電圧を変化させる。
は、第2のスイッチに保持された電位に応じて行うことができる。
スタとすることができる。また、第1のトランジスタまたは第2のトランジスタの少なく
とも一方をp型のトランジスタとすることができる。
供することができる。
ることができる。
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って、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
、同一部分又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。
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は
、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
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。
定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、
その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配
線」が一体となって形成されている場合なども含む。
中にある単位電荷が持つ静電エネルギー(電気的な位置エネルギー)のことをいう。ただ
し、一般的に、ある一点における電位と基準となる電位(例えば接地電位)との電位差の
ことを、単に電位もしくは電圧と呼び、電位と電圧が同義語として用いられることが多い
。このため、本明細書では特に指定する場合を除き、電位を電圧と読み替えてもよいし、
電圧を電位と読み替えてもよいこととする。
するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、
IGFET(Insulated Gate Field Effect Transi
stor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)
を含む。
本発明の一形態について、図1、図2、及び図8を用いて説明する。図1(A)に集積回
路101の構成例を示す。集積回路101は複数のブロック102により構成される。図
1(A)は、集積回路101がブロック102_a乃至ブロック102_iの9個のブロ
ックにより構成される例を示している。また、図1(B)にブロック102の構成例を示
す。
する拡散層に接して形成されているウェル)に電位VnHを供給するための配線106n
H、及び電位VnLを供給するための配線106nLと、pチャネル型トランジスタのボ
ディー(pチャネル型トランジスタが有する拡散層に接して形成されているウェル)に電
位VpHを供給するための配線106pH、及びと電位VpLを供給するための配線10
6pLが接続されている。
2_cに接続され、配線108n_2及び配線108p_2が、ブロック102_d乃至
ブロック102_fに接続され、配線108n_3及び配線108p_3が、ブロック1
02_g乃至ブロック102_iに接続されている。
gに接続され、また、配線109_2が、ブロック102_b、ブロック102_e、ブ
ロック102_hに接続され、また、配線109_3が、ブロック102_c、ブロック
102_f、ブロック102_iに接続されている。
6pH、及び、配線106pLは回路132に接続され、配線108n_1乃至配線10
8n_3、配線108p_1乃至配線108p_3は回路131に接続されている。回路
131及び回路132は、上記の各配線を介して集積回路101に信号や電位を供給する
機能を有する。
105nL、スイッチ105pH、及びスイッチ105pLを有する。また、図1(C)
に示すブロック102は、図1(B)に示したブロック102に、しきい値電圧検出回路
103を付加した構成を有する。なお、しきい値電圧検出回路103については、他の実
施の形態で詳述する。
する。図2(A)に示すブロック102は、論理回路107としてインバータ回路を有す
る例を示している。論理回路107は、インバータ回路に限らず、OR回路、AND回路
、NOR回路、NAND回路などの、既知の論理回路を適用することができる。また、ブ
ロック102は複数の論理回路107を有してもよい。
介して論理回路107が有するnチャネル型のトランジスタのボディーへ供給される。ま
た、回路132から配線106nLを介して供給される電位VnLは、スイッチ105n
Lを介して論理回路107が有するnチャネル型のトランジスタのボディーへ供給される
。また、回路132から配線106pHを介して供給される電位VpHは、スイッチ10
5pHを介して論理回路107が有するpチャネル型のトランジスタのボディーへ供給さ
れる。また、回路132から配線106pLを介して供給される電位VpLは、スイッチ
105pLを介して論理回路107が有するpチャネル型のトランジスタのボディーへ供
給される。
能を有する。ここで、ボディーに供給する電位を調整して、Vthを変化させたトランジ
スタの電気特性について、nチャネル型のトランジスタ300を例示して説明しておく。
図8(A)に、nチャネル型のトランジスタ300の断面構成の概略図を示す。トランジ
スタ300は、n型半導体基板301に形成され、p型ウェル302中に拡散層305a
、及び拡散層305bを有し、ゲート絶縁層303上にゲート電極304を有する。また
、図8(B)に、トランジスタ300の回路記号を示す。拡散層305aまたは拡散層3
05bの一方がソースSに相当し、拡散層305aまたは拡散層305bの他方がドレイ
ンDに相当する。また、ゲート電極304がゲートGに相当し、p型ウェル302がボデ
ィーBに相当する。
図8(C)は、トランジスタ300のゲートGとソースS間の電圧(Vgs)を変化させ
た時の、ソースSとドレインD間に流れる電流(Ids)の変化を示している。図8(C
)の横軸は、Vgsの変化を示し、縦軸はIdsの変化を対数軸で示している。曲線31
1は、ボディーBに供給する電位を調整して、しきい値電圧(以下、「Vth」ともいう
。)をVth1としたときの特性を示し、曲線312は、ボディーBに供給する電位を調
整して、しきい値電圧をVth2としたときの特性を示している。なお、Vth1とVt
h2は、Vth1<Vth2の関係にあるものとする。
ることで、Vthを小さく(マイナス方向にシフト)することができる。また、トランジ
スタ300のボディーに負の電圧(ソースSの電位よりも低い電位)を印加することで、
Vthを大きく(プラス方向にシフト)することができる。
、消費電力増加の一因となる。nチャネル型のトランジスタの場合、ボディーBに負の電
圧を印加してVthを大きくすると、Vgsが0Vの時のIdsを低減することができる
。また、pチャネル型のトランジスタの場合、ボディーBに正の電圧を印加してVthを
大きくすると、Vgsが0Vの時のIdsを低減することができる。
ることでVgsが0Vの時のIdsを劇的に低減することができる(図8(C)中のIo
ff1、Ioff2参照)。
とができるため、論理回路の動作速度を早くすることができる。このように、ボディーB
に印加する電圧を調整することで、論理回路の動作速度の向上と、消費電力の低減を実現
することが可能となる。
の一例を示す。本実施の形態に示すスイッチ105nH、スイッチ105nL、スイッチ
105pH、及びスイッチ105pLは全て同様の構成とすることができる。よって、本
実施の形態では、主にスイッチ105nHの構成について説明する。
スタ122と、容量素子123を有する。トランジスタ121のゲートは配線108nH
に接続され、トランジスタ121のソースまたはドレインの一方は配線109に接続され
、トランジスタ121のソースまたはドレインの他方はノード120に接続される。トラ
ンジスタ122のゲートはノード120に接続され、トランジスタ122のソースまたは
ドレインの一方は配線106nHに接続され、トランジスタ122のソースまたはドレイ
ンの他方はノード126に接続される。容量素子123の一方の電極はノード120に接
続され他方の電極は端子125に接続される。また、ノード126は論理回路107が有
するnチャネル型のトランジスタのボディーに接続される。
が配線108nLに接続され、トランジスタ122のソースまたはドレインの一方が配線
106pLに接続されている点がスイッチ105nHと異なり、他の構成はスイッチ10
5nHと同様とすることができる。
1をオン状態とする電位(ハイレベル電位)が供給されると、配線109の電位がノード
120に供給される。このとき、配線109にトランジスタ122をオン状態とする電位
(ハイレベル電位)が供給されていると、ノード120に該電位が供給され、トランジス
タ122がオン状態となる。トランジスタ122がオン状態となると、配線106nHと
ノード126が導通し、スイッチ105nHをオン状態とすることができる。スイッチ1
05nHをオン状態とすることで、配線106nHに供給されている電位VnHを、ノー
ド126に供給することができる。なお、このとき、スイッチ105nLはオフである(
すなわち、配線106nLとノード126の間に十分に高い抵抗がある)ことが好ましい
。
ル電位)とすると、ノード120の電位がハイレベル電位のまま保持される。よって、そ
の後に配線109の電位が変動しても、スイッチ105nHはオン状態を維持することが
できる。なお、容量素子123は、トランジスタ121のオフ電流に起因するノード12
0の電位変化を抑制し、ノード120の電位をより確実に保持する機能を有する。
態とする電位(ローレベル電位)を供給し、配線108nHにトランジスタ121をオン
状態とする電位を供給すればよい。すると、ノード120にトランジスタ122をオフ状
態とする電位(ローレベル電位)が供給される。その後、トランジスタ121をオフ状態
とすることで、ノード120の電位がローレベル電位のまま保持される。よって、その後
に配線109の電位が変動しても、スイッチ105nHはオフ状態を維持することができ
る。
十分に大きい場合、トランジスタ121をオフ状態として、ノード120の電位が保持さ
れた状態で、端子125の電位を変化させると、ノード120に保持された電位を変化さ
せることができる。例えば、端子125の電位が0Vの時にノード120に1Vの電位を
保持し、その後、端子125の電位を0.2Vとすると、ノード120の電位を1.2V
とすることができる。ノード120の電位が保持された状態で端子125の電位を調整す
ることで、ノード120の電位を調整することができる。
トランジスタとして説明したが、どちらか一方または両方にpチャネル型のトランジスタ
を用いてもよい。
VnHに切り替える場合は、一旦、スイッチ105nH、スイッチ105nLともにオフ
状態としてから、一方のスイッチをオン状態とする。両スイッチをオフ状態としてから一
方のスイッチをオン状態とすることで、配線106VnHと配線106VnLの短絡を防
ぎ、消費電力の増加を抑えることができる。
できる。
質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を用いることができる。例えば、非晶質シリコ
ンや、微結晶ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素
、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体等を用いることができ
る。
いたトランジスタを適用することが好ましい。チャネルが形成される半導体層に酸化物半
導体を用いたトランジスタは、オフ電流が極めて少なく、長期間にわたってノード120
の電位を保持することが可能となる。よって、容量素子123を小さく、または省略する
ことも可能となるため、集積回路101の占有面積を小さくすることが可能となり、半導
体装置の高集積化が容易となる。加えて、長期間にわたってノード120の電位を保持す
ることが可能となるため、ノード120のリフレッシュ動作が不要となり、消費電力を低
減することが可能となる。
は、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を室温下において10aA(1×10−17A/
μm)以下にすること、さらには、1aA(1×10−18A/μm)以下、さらには1
zA(1×10−21A/μm)以下、さらには1yA(1×10−24A/μm)以下
にすることが可能である。
られず、オフ電流の変化も非常に小さい。
験)前後においてもVthの変化量が低減でき、信頼性の高いトランジスタとすることが
できる。なお、トランジスタ122に、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を
用いたトランジスタを用いてもよい。なお、本実施の形態に開示する構成において、トラ
ンジスタ121、トランジスタ122に、特段の高速動作は必要とされないが、電界効果
移動度は1cm2/Vs以上あることが好ましい。
5nL、スイッチ105pH、及びスイッチ105pL(以下、これらを総称して単に「
スイッチ105」ともいう。)は記憶素子としての機能を有すると考えることができる。
長期間保持可能な記憶素子としては、例えばフラッシュメモリがあげられるが、フラッシ
ュメモリは書き換え時に高電界をかけてトンネル電流を発生させる必要があり、原理的に
書き換え回数の限界(10000回程度)がある。一方、スイッチ105におけるノード
120への電位の書き込みは、トンネル電流による電荷の注入を用いないためフラッシュ
メモリのような劣化を生じない。また、高電界が不要であるため、昇圧回路などを設ける
必要がなく、消費電力も少ない。
発性メモリに記憶されたデータに基づいて行うことができる。例えば、各ブロック102
をマトリクス駆動で順次選択して行ってもよい。
ばよい。ここで、高電源電位Vdd(以下、単に「Vdd」ともいう。)とは、低電源電
位Vss(以下、単に「Vss」ともいう。)よりも高い電位の電源電位を示す。また、
低電源電位Vssとは、高電源電位Vddよりも低い電位の電源電位を示す。また、接地
電位をVddまたはVssとして用いることもできる。例えばVddが接地電位の場合に
は、Vssは接地電位より低い電位であり、Vssが接地電位の場合には、Vddは接地
電位より高い電位である。なお、目的に応じて、電位VnH、電位VnL、電位VpH、
及び電位VpLをVddより高い電位としてもよいし、Vssより低い電位としてもよい
。
、それぞれ、電位VnH、電位VnL、電位VpH、電位VpLの2段階の電位を選択す
る例を示したが、これに限られず、一方あるいは双方が3段階以上の電位を選択できるよ
うにしてもよい。
タのいずれもがVthを変更できる例を示したが、これに限られず、一方のみのVthを
変更できるようにしてもよい。
かを保持するものとして説明したが、ノード120に保持する電位はトランジスタ122
をオン状態またはオフ状態とする電位であればどのような電位でもかまわない。
ード126に出力される電位が対応するように動作させることもできる。例えば、しきい
値電圧検出回路103から得られた情報をもとにノード120に保持する電位を決定し、
該電位と対応する電位をノード126に出力することで、論理回路107が有するトラン
ジスタのVthをより精度よく制御することが可能となる。よって、集積回路101が有
するトランジスタのしきい値ばらつきをより少なくすることができる。
施の形態に示す方法で、補正することができる。また、ブロックの演算速度を上げたり、
下げたりすることも、本実施の形態に示す方法でしきい値電圧を操作することでおこなう
ことができる。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、実施の形態1に示したスイッチ105の、他の構成例について説明す
る。
ャネル型のトランジスタ124を付加した構成を有する。スイッチ145において、トラ
ンジスタ124のゲートはノード120に接続され、トランジスタ124のソースまたは
ドレインの一方は配線106nLに接続され、ソースまたはドレインの他方はノード12
6に接続される。スイッチ105nHの構成に、pチャネル型のトランジスタ124を付
加することで、スイッチ105nHとスイッチ105nLの機能を有するスイッチ145
を実現することができる。
はトランジスタ122と同様の材料を用いて形成することができる。
配線108に、トランジスタ121をオン状態とする電位が供給されると、配線109の
電位がノード120に供給される。このとき、配線109にハイレベル電位が供給されて
いると、ノード120がハイレベル電位となり、トランジスタ122がオン状態となる。
また、トランジスタ124はpチャネル型のトランジスタであるため、オフ状態となる。
となり、トランジスタ122がオフ状態となり、トランジスタ124がオン状態となる。
その後、配線108にトランジスタ121をオフ状態とする電位を供給することで、ノー
ド120の電位が保持される。このようにして、ノード120に供給または保持される電
位によって、ノード126に供給する電位VnHと、電位VnLを選択することができる
。
る場合に比べて、スイッチの占有面積を減らすことができる。また、配線108nHと配
線108nLを1つの配線にまとめることができるため、集積回路101中の配線本数を
少なくすることができ、集積回路101の占有面積を小さくすることができる。よって、
半導体装置の高集積化が容易となる。
量素子127を付加した構成を有する。容量素子127を付加することで、ノード126
に接続するボディーの不連続な電位変動を防止することができる。
イッチ146に置き換える例について説明したが、スイッチ105pH及びスイッチ10
5pLを、スイッチ145またはスイッチ146に置き換えることも可能である。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したスイッチと異なる構成を有するスイッチにつ
いて説明する。
ル型のトランジスタ128とnチャネル型のトランジスタ129を付加した構成を有する
。スイッチ147において、トランジスタ128のゲートはノード120に接続され、ソ
ースまたはドレインの一方は配線106pHに接続され、ソースまたはドレインの他方は
ノード136に接続される。また、トランジスタ129のゲートはノード120に接続さ
れ、ソースまたはドレインの一方は配線106pLに接続され、ソースまたはドレインの
他方はノード136に接続される。ノード126は論理回路107が有するnチャネル型
のトランジスタのボディーに接続され、ノード136は論理回路107が有するpチャネ
ル型のトランジスタのボディーに接続される。スイッチ145の構成に、pチャネル型の
トランジスタ128とnチャネル型のトランジスタ129を付加することで、スイッチ1
05nH、スイッチ105nL、スイッチ105pH、及びスイッチ105pLの機能を
有するスイッチ147を実現することができる。
、トランジスタ121、トランジスタ122、またはトランジスタ124と同様の材料を
用いて形成することができる。
配線108に、トランジスタ121をオン状態とする電位が供給されると、配線109の
電位がノード120に供給される。このとき、配線109にハイレベル電位が供給されて
いると、ノード120がハイレベル電位となり、トランジスタ122とトランジスタ12
9がオン状態となる。また、トランジスタ124とトランジスタ128はpチャネル型の
トランジスタであるため、オフ状態となる。
となり、トランジスタ122とトランジスタ129がオフ状態となり、トランジスタ12
4とトランジスタ128がオン状態となる。その後、配線108にトランジスタ121を
オフ状態とする電位を供給することで、ノード120の電位が保持される。このようにし
て、ノード120に供給または保持される電位によって、ノード126に供給する電位V
nHと、電位VnLを選択することができる。
08nHと配線108nLを1つの配線にまとめることができるため、集積回路101中
の配線本数を少なくすることができ、集積回路101の占有面積を小さくすることができ
る。よって、半導体装置の高集積化が容易となる。
ほぼ同時に変化させることができる。
06pHを一つの配線にまとめて用いることができるため、集積回路101の占有面積を
さらに小さくすることができる。
合わせて用いることができる。
ブロック毎にしきい値電圧検出回路103を形成し、しきい値電圧検出回路103から得
られた情報をもとに電位VnH、電位VnL、電位VpH、及び電位VpLを決定しても
よい(図1(C)参照)。例えば、基準となるVthと、しきい値電圧検出回路103か
ら得られたVthを比較して、電位VnH、電位VnL、電位VpH、及び電位VpLを
決定すればよい。
電圧検出回路103aの構成例を示す。また、図5(B)及び図5(D)に、pチャネル
型のトランジスタのVthを検出するしきい値電圧検出回路103bの構成例を示す。
、スイッチ113、スイッチ117、負荷114を有する。トランジスタ111のドレイ
ンは高電源電位Vddに接続され、トランジスタ111のソースはノード115に接続さ
れている。また、スイッチ113の一方の電極はノード115に接続され、スイッチ11
3の他方の電極は負荷114の一方の電極に接続され、負荷114の他方の電極は共通配
線に接続されている。また、スイッチ117の一方の電極はノード115に接続され、ス
イッチ117の他方の電極は共通配線COMに接続されている。
ランジスタ111をpチャネル型のトランジスタ116に置き換えて構成される。なお、
しきい値電圧検出回路103bにおいて、トランジスタ116のドレインは低電源電位V
ssに接続される。
07の動作中、しきい値電圧検出回路103のスイッチ117をオフ状態とし、スイッチ
113をオン状態とすることで、しきい値電圧検出回路103を論理回路107と同等の
動作状態とすることができる。
い電位であり、Vssは共通電位より低い電位である。
しきい値電圧検出回路103aは、以下の手順によりトランジスタ111のしきい値電圧
を取得することができる。
する。次に、スイッチ113をオフ状態とし、スイッチ117をオン状態とすると、ノー
ド115の電位が共通電位となる。次に、スイッチ117をオフ状態とすると、ノード1
15が電気的に浮遊した状態(フローティング状態)となる。次に、トランジスタ111
のゲートに、トランジスタ111をオン状態とする電位Vgs(以下、単に「Vgs」と
もいう。)を供給する。なお、Vgsは、Vdd≧Vg>Vthの関係を満たす電位とす
る。
の電位が上昇し、ゲートソース間の電位差がVthと等しくなると、トランジスタ111
がオフ状態になり、ノード115の電位上昇が停止する。この時、ノード115の電位は
Vgs−Vthとなる。すなわち、ノード115の電位を測定することで、トランジスタ
111のVthを検出することができる。
とができる。ただし、トランジスタ116のゲートに印加するVgsは、Vdd≦Vgs
<Vthの関係を満たす電位とする。
スイッチ117を省略し、図5(C)の構成とすることもできる。また、図5(B)に示
した、しきい値電圧検出回路103aの構成からスイッチ113とスイッチ117を省略
し、図5(D)の構成とすることもできる。図5(C)及び図5(D)の構成では、スイ
ッチ113とスイッチ117有しないため消費電力が増加してしまうが、トランジスタ1
11またはトランジスタ116のVthを常に検出することが可能となるため、より正確
かつ迅速にVthを検出することができる。
できる。
て、論理回路104を構成するトランジスタの特性変動を検出し、それらのVthと基準
となるVthを比較して、電位VnH、電位VnL、電位VpH、及び電位VpLの電位
を設定することができる。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタに適用可能なトランジスタの作
製方法の一例を、図6及び図7を用いて説明する。本実施の形態では、上記実施の形態に
示した論理回路やスイッチ等に用いることができるトランジスタの一例として、チャネル
が形成される半導体層に酸化物半導体を用いるトランジスタ440及びトランジスタ45
0の作製方法の一例を示す。
nm以上500nm以下、好ましくは200nm以上300nm以下の厚さで導電層を形
成し、該導電膜上にフォトリソグラフィ法またはインクジェット法等によりレジストマス
クを形成し、該レジストマスクを用いて導電層をエッチングして電極402(これと同じ
層で形成される他の電極または配線を含む)を形成する。または、レジストマスクを用い
ずに、銅等の導電性ナノペーストをインクジェット法により基板上に吐出し、焼成するこ
とで形成することもできる。
耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、基板に
透光性を要しない場合には、ステンレス合金等の金属の基板の表面に絶縁層を設けたもの
を用いてもよい。ガラス基板としては、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホ
ウケイ酸ガラス若しくはアルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス基板を用いるとよい
。他に、石英基板、サファイア基板などを用いることができる。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基板などを適用することもでき、これらの基板上に半導体素子が設け
られたものを、基板400として用いてもよい。
を用いる場合、可撓性基板上に、トランジスタや容量素子などを直接作製してもよいし、
他の作製基板上にトランジスタや容量素子などを作製し、その後可撓性基板に剥離、転置
してもよい。なお、作製基板から可撓性基板に剥離、転置するために、作製基板とトラン
ジスタや容量素子などとの間に、剥離層を設けるとよい。
成することができる。また、該導電層は、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、銅(
Cu)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)
、ネオジム(Nd)、スカンジウム(Sc)から選ばれた金属材料、上述した金属元素を
成分とする合金材料、上述した金属元素の窒化物材料などを用いて形成することができる
。また、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)、ベリリウム
(Be)のいずれか一または複数から選択された金属元素を含む材料用いてもよい。また
、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサ
イドなどのシリサイドを用いてもよい。
えば、シリコンを含むアルミニウムを用いた単層構造、アルミニウム上にチタンを積層す
る二層構造、窒化チタン上にチタンを積層する二層構造、窒化チタン上にタングステンを
積層する二層構造、窒化タンタル上にタングステンを積層する二層構造、Cu−Mg−A
l合金上に銅を積層する二層構造、窒化チタン上に銅を積層し、さらにその上にタングス
テンを形成する三層構造、タングステン上に銅を積層し、さらにその上に窒化タンタルを
形成する三層構造などがある。電極402となる導電層に銅を用いることにより、電極4
02の配線抵抗を低減することができる。また、銅を、タングステン、モリブデン、タン
タルなどの高融点金属や、該金属の窒化物と積層することで、銅の他の層への拡散を防止
できる。
ウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウ
ム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を
添加したインジウム錫酸化物などの酸素を含む導電性材料を適用することもできる。また
、上記酸素を含む導電性材料と、上記金属元素を含む材料の積層構造とすることもできる
。
ましくは5.5eV(電子ボルト)以上の仕事関数を有する材料をゲート電極層として用
いて、トランジスタの電気的特性のしきい値電圧をプラスにすることが好ましい。具体的
には、In−N結合を有し、且つ、固有抵抗が1×10−1〜1×10−4Ω・cm、好
ましくは固有抵抗が5×10−2〜1×10−4Ω・cmを有する材料をゲート電極層と
して用いる。その材料の一例としては、窒素を含むIn−Ga−Zn系酸化物膜や、窒素
を含むIn−Sn−O膜や、窒素を含むIn−Ga−O膜や、窒素を含むIn−Zn−O
膜や、窒素を含むIn−O膜や、金属窒化膜(InNなど)などが挙げられる。導電層の
エッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法により行うことができる
。また、ドライエッチング法とウェットエッチング法の両方を組み合わせて行ってもよい
。
元素を含むガスを用いることができる。ハロゲン元素を含むガスの一例としては、塩素(
Cl2)、三塩化硼素(BCl3)、四塩化珪素(SiCl4)もしくは四塩化炭素(C
Cl4)などを代表とする塩素系ガス、四フッ化炭素(CF4)、六フッ化硫黄(SF6
)、三フッ化窒素(NF3)もしくはトリフルオロメタン(CHF3)などを代表とする
フッ素系ガス、臭化水素(HBr)または酸素を適宜用いることができる。また用いるエ
ッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。また、ドライエッチング法としては、反
応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)法を用い
ることができる。
oupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively
Coupled Plasma)、電子サイクロトロン共鳴(ECR:Electron
Cyclotron Resonance)プラズマ、ヘリコン波励起プラズマ(HW
P:Helicon Wave Plasma)、マイクロ波励起表面波プラズマ(SW
P:Surface Wave Plasma)などを用いることができる。特に、IC
P、ECR、HWP、及びSWPは、高密度のプラズマを生成することができる。ドライ
エッチング法で行うエッチング(以下、「ドライエッチング処理」ともいう。)は、所望
の加工形状にエッチングできるように、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電
力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節して行う。
成する工程をフォトリソグラフィ工程というが、一般にレジストマスク形成後には、エッ
チング工程とレジストマスクの剥離工程が行われることが多い。このため、特段の説明が
無い限り、本明細書でいうフォトリソグラフィ工程には、レジストマスクの形成工程と、
導電層または絶縁層のエッチング工程と、レジストマスクの剥離工程が含まれているもの
とする。
)を工夫することにより、後に形成される層の被覆性を向上させることができる。
部をテーパー形状とする。ここで、電極402端部のテーパー角θ(図6(A)参照)を
、80°以下、好ましくは60°以下、さらに好ましくは45°以下とする。なお、テー
パー角θとは、テーパー形状を有する層を、その断面(基板の表面と直交する面)方向か
ら観察した際に、当該層の側面と底面がなす当該層内の角度を示す。また、テーパー角が
90°未満である場合を順テーパーといい、テーパー角が90°以上である場合を逆テー
パーという。
の被覆性を向上させることもできる。なお、電極402に限らず、各層の端部の断面形状
を順テーパー形状または階段形状とすることで、その上に被覆する層が途切れてしまう現
象(段切れ)を防ぎ、被覆性を良好なものとすることができる。
グ法、MBE(Molecular Beam Epitaxy )法、CVD(Che
mical Vapor Deposition)法、PLD(Pulsed Lase
r Deposition)法、ALD(Atomic Layer Depositi
on)法、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)法等を適宜用いて形成することができる。また、μ波(例えば周
波数2.45GHz)を用いた高密度プラズマCVD法などを適用することができる。ま
た、絶縁層201は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の基板表面
がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置、所謂CPスパッタ装置を用いて成膜して
もよい。
化アルミニウム、酸化ガリウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコンまたは
酸化窒化シリコンから選ばれた材料を、単層でまたは積層して形成することができる。な
お、本明細書中において、窒化酸化とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多
いものであって、酸化窒化とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものを
示す。なお、各元素の含有量は、例えば、ラザフォード後方散乱法(RBS:Ruthe
rford Backscattering Spectrometry)等を用いて測
定することができる。
縁層403は電極402の形状を反映した表面に凸部を有する層である。
、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化
ガリウム、酸化ガリウム亜鉛、酸化亜鉛、又はこれらの混合材料を用いて形成することが
できる。絶縁層403は、単層でも積層でもよい。
を用いる。また、プラズマCVD法を用いて形成する酸化窒化シリコン膜を用いてもよい
。
絶縁層403下面近傍及び電極402近傍に、酸素過剰領域481を形成する。これによ
って、酸素過剰領域481を有する絶縁層403が形成される(図6(B)参照)。なお
、図中において、点線で示す酸素過剰領域481は、導入された酸素の分布中心を模式的
に表している。
(酸素分子イオン)、及び/又は酸素クラスタイオンのいずれかが含まれている。
ラズマイマージョンイオンインプランテーション法、プラズマ処理等を用いることができ
る。なお、イオン注入法として、ガスクラスタイオンビームを用いてもよい。また、酸素
431の導入は、基板400の全面を一度に処理してもよいし、例えば、線状のイオンビ
ームを用いてもよい。線状のイオンビームを用いる場合には、基板又はイオンビームを相
対的に移動(スキャン)させることで、絶縁層403の全面に酸素431を導入すること
ができる。
N2Oガス、CO2ガス、COガス、NO2ガス等を用いることができる。なお、酸素の
供給ガスに希ガス(例えばAr)を含有させてもよい。
1016cm−2以上5×1016cm−2(例えば、1×1016cm−2)、加速エ
ネルギーを50eV以上70eV(例えば、50eV)とするのが好ましく、酸素ドープ
処理後の酸素過剰領域481を含む酸化物絶縁層436中の酸素の含有量は、酸化物絶縁
層436の化学量論的組成比を超える程度とするのが好ましい。なお、このような化学量
論的組成比よりも酸素を過剰に含む領域は、酸素過剰領域481に存在していればよい。
なお、酸素431の注入深さは、注入条件により適宜制御すればよい。
う。電極402上の絶縁層403を選択的に除去することで表面を平坦化し、平坦化した
絶縁層404を形成する(図6(C)参照)。
くなるため、電極402上の酸素過剰領域481と、絶縁層403上面との距離は短くな
る。一方、絶縁層403において、電極402が存在しない領域では、絶縁層403の除
去はほとんど行われないため、酸素過剰領域481は絶縁層403下面近傍に存在する。
よって、絶縁層404において、酸素過剰領域は、酸化物絶縁層上面から、電極402の
存在する領域ではより浅い位置に設けられ、他の領域(導電層の存在しない領域)では深
い位置に設けられる。
いて、酸化物半導体層に近接して酸素過剰領域481を設けることができるため、酸素過
剰領域481から酸化物半導体層へ効率よく酸素を供給することができる。また、酸素の
供給は、熱処理を行ってより促進することもできる。
層の下以外の領域では、絶縁層404上面から離れた、絶縁層404下面近傍に設けられ
ている。よって、特に熱処理を行ったときでも、絶縁層404上面からの不必要な酸素の
放出が抑制でき、絶縁層404を酸素過剰な状態に維持することができる。
直後に十分な酸素を含む絶縁層403が形成できるのであれば、絶縁層403への酸素4
31の導入を省略することができる。
(Chemical Mechanical Polishing:CMP))、ドライ
エッチング処理、プラズマ処理を用いることができる。
半導体層405は、二元系金属の酸化物であるIn−Zn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−Sn−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−Z
n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、In−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、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物などを用
いることができる。
化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、In、Ga及びZn
以外の金属元素が含まれていてもよい。
ゲットとしては、組成比として、In:Ga:Zn=3:1:2[原子数比]の酸化物タ
ーゲットを用い、In−Ga−Zn系酸化物(IGZO)を5nm以上30nm以下の厚
さで形成する。
は95%以上99.9%以下である。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いること
により、形成した酸化物半導体層405を緻密な膜とすることができる。
は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
する。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガス
を導入し、上記ターゲットを用いて絶縁層404上に酸化物半導体層405を形成する。
成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ
、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手
段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水(H2O)など水素原子を含
む化合物(より好ましくは炭素原子を含む化合物も)等が排気されるため、当該成膜室で
形成した酸化物半導体層405に含まれる不純物の濃度を低減できる。
例えば、酸化物半導体層405を、第1の酸化物半導体層と第2の酸化物半導体層の積層
として、第1の酸化物半導体層と第2の酸化物半導体層に異なる組成の金属酸化物を用い
てもよい。例えば、第1の酸化物半導体層に三元系金属の酸化物を用い、第2の酸化物半
導体層に二元系金属の酸化物を用いてもよい。また、例えば、第1の酸化物半導体層と第
2の酸化物半導体層を、どちらも三元系金属の酸化物としてもよい。
比を異ならせてもよい。例えば、第1の酸化物半導体層の原子数比をIn:Ga:Zn=
1:1:1とし、第2の酸化物半導体層の原子数比をIn:Ga:Zn=3:1:2とし
てもよい。また、第1の酸化物半導体層の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2とし
、第2の酸化物半導体層の原子数比をIn:Ga:Zn=2:1:3としてもよい。
ャネル側)の酸化物半導体層のInとGaの含有率をIn>Gaとするとよい。またゲー
ト電極から遠い側(バックチャネル側)の酸化物半導体層のInとGaの含有率をIn≦
Gaとするとよい。
を多くすることによりs軌道のオーバーラップが多くなる傾向があるため、In>Gaの
組成となる酸化物はIn≦Gaの組成となる酸化物と比較して高い移動度を備える。また
、GaはInと比較して酸素欠損の形成エネルギーが大きく酸素欠損が生じにくいため、
In≦Gaの組成となる酸化物はIn>Gaの組成となる酸化物と比較して安定した特性
を備える。
Gaの組成となる酸化物半導体を適用することで、トランジスタの移動度及び信頼性をさ
らに高めることが可能となる。
適用してもよい。すなわち、単結晶酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半
導体、またはCAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline
Oxide Semiconductor)を適宜組み合わせた構成としてもよい。
く、完全な非晶質でもない。CAAC−OS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:Transmis
sion Electron Microscope)による観察像では、CAAC−O
S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、CAA
C−OSは、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
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軸及び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、85°以上95°以下の範囲も含まれる
こととする。
−OSの形成過程において、酸化物半導体層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、CAAC
−OS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。
な方向に揃うため、CAAC−OS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が形成されたときの被形成面または表面に垂直な方向となる。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。
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。
減することができ、表面の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動
度を得ることができる。表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を
形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0
.3nm以下、より好ましくは0.1nm以下の表面上に形成するとよい。Raは原子間
力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)にて評価可能で
ある。(CAAC−OSの説明終わり。)
半導体を適用すると、酸化物半導体層205の内部応力や外部からの応力を緩和し、トラ
ンジスタの特性ばらつきが低減され、また、トランジスタの信頼性をさらに高めることが
可能となる。
素欠損が生じやすいためn型化されやすい。このため、チャネル側の酸化物半導体層は、
CAAC−OSなどの結晶性を有する酸化物半導体を適用することが好ましい。
いる場合、バックチャネル側に非晶質酸化物半導体を用いると、ソース電極及びドレイン
電極形成時のエッチング処理により酸素欠損が生じ、n型化されやすい。このため、チャ
ネルエッチング型のトランジスタを用いる場合は、バックチャネル側の酸化物半導体層に
結晶性を有する酸化物半導体を適用することが好ましい。
半導体層で非晶質酸化物半導体層を挟む構造としてもよい。また、結晶性を有する酸化物
半導体層と非晶質酸化物半導体層を交互に積層する構造としてもよい。
合わせて用いることができる。
ドープ処理を行ってもよい。各酸化物半導体層の形成毎に酸素ドープ処理を行うことで、
酸化物半導体内の酸素欠損を低減する効果を高めることができる。
グして、島状の酸化物半導体層406を形成する(図6(D)参照)。酸化物半導体層4
06を形成するためのレジストマスクはインクジェット法で形成してもよい。レジストマ
スクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減
できる。
グ法でもよく、両方を用いてもよい。ウェットエッチング法により、酸化物半導体層40
5のエッチングを行う場合は、エッチング液として、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液や、
シュウ酸を含む溶液などを用いることができる。また、ITO−07N(関東化学社製)
を用いてもよい。また、ドライエッチング法で酸化物半導体層405のエッチングを行う
場合は、例えば、ECRまたはICPなどの高密度プラズマ源を用いたドライエッチング
法を用いることができる。
導体層中の過剰な水素(水や水酸基を含む)を除去(脱水化または脱水素化)するための
加熱処理を行ってもよい。加熱処理の温度は、300℃以上700℃以下、または基板の
歪み点未満とする。加熱処理は減圧下又は窒素雰囲気下などで行うことができる。例えば
、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気
下450℃において1時間の加熱処理を行う。
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、GRTA(Gas R
apid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid T
hermal Anneal)装置等のRTA(Rapid Thermal Anne
al)装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀
ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置であ
る。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不
活性気体が用いられる。
れ、数分間加熱した後、基板を不活性ガス中から出すGRTAを行ってもよい。
、水素などが含まれないことが好ましい。または、熱処理装置に導入する窒素、またはヘ
リウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、6N(99.9999%)以上好ましく
は7N(99.99999%)以上(即ち不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1
ppm以下)とすることが好ましい。
の一酸化二窒素ガス、又は超乾燥エア(キャビティリングダウン分光法(CRDS:Ca
vity Ring−Down Spectroscopy)を用いた露点計を用いて測
定した場合の水分量が20ppm(露点換算で−55℃)以下、好ましくは1ppm以下
、より好ましくは10ppb以下の空気)を導入してもよい。酸素ガスまたは一酸化二窒
素ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、熱処理装置に導入する酸
素ガスまたは一酸化二窒素ガスの純度を、6N以上好ましくは7N以上(即ち、酸素ガス
または一酸化二窒素ガス中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下)
とすることが好ましい。酸素ガス又は一酸化二窒素ガスの作用により、脱水化または脱水
素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体を構成す
る主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体内の酸素欠損が低減され
、酸化物半導体層をi型(真性)または実質的にi型化することができる。この点、シリ
コンなどのように不純物元素を添加してのi型化ではないため、酸化物半導体のi型化は
従来にない技術思想を含むものといえる。
ねてもよい。また、加熱処理により、絶縁層404からの酸素の供給が促進される。また
、脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体層に、酸素ドープ処理を行い、酸化物半
導体層に酸素を供給してもよい。
純度化されたものであることが望ましい。トランジスタの製造工程において、これらの不
純物が混入または酸化物半導体層の表面に付着する恐れのない工程を適宜選択することが
好ましく、酸化物半導体層の表面に付着した場合には、シュウ酸や希フッ酸などに曝す、
またはプラズマ処理(N2Oプラズマ処理など)を行うことにより、酸化物半導体層の表
面の不純物を除去することが好ましい。具体的には、酸化物半導体層中の銅濃度は1×1
018atoms/cm3以下、好ましくは1×1017atoms/cm3以下とする
。また、酸化物半導体層中のアルミニウム濃度は1×1018atoms/cm3以下と
する。また、酸化物半導体層中の塩素濃度は2×1018atoms/cm3以下とする
。
のアルカリ金属の濃度は、Naは5×1016cm−3以下、好ましくは1×1016c
m−3以下、さらに好ましくは1×1015cm−3以下、Liは5×1015cm−3
以下、好ましくは1×1015cm−3以下、Kは5×1015cm−3以下、好ましく
は1×1015cm−3以下とする。
07b(これと同じ層で形成される他の電極または配線を含む)を形成する。ソース電極
407a、ドレイン電極407bを用いて他のトランジスタや素子と接続させ、様々な回
路を構成することができる。
などを用いて導電層を形成し、フォトリソグラフィ工程により加工して形成することがで
きる。
、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属材料、または上述した
元素を成分とする金属窒化物材料(窒化チタン、窒化モリブデン、窒化タングステン)等
を用いることができる。
成し、タングステン層の厚さの半分程度を除去する第1のエッチングを行い、レジストマ
スクをアッシング処理により小さくした後、小さくしたレジストマスクを用いて第2のエ
ッチングを行い、その後レジストマスクを除去して図6(D)に示す断面形状、即ち、突
出した領域を下端部に有するソース電極407a、及び突出した領域を下端部に有するド
レイン電極407bをそれぞれ形成する。
ゲート絶縁層408を形成する(図6(E)参照)。
MBE法、CVD法、PLD法、ALD法、MOCVD法等を適宜用いることができる。
また、ゲート絶縁層408は、スパッタリングターゲット表面に対し、概略垂直に複数の
基板表面がセットされた状態で成膜を行うスパッタ装置、所謂CPスパッタ装置を用いて
形成してもよい。
Ga2O3(Gd2O3)、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化窒化シリ
コン、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化シリコンを用いて形成することができる。
また、他の材料として、絶縁性を有するIn−Ga−Zn系酸化物もゲート絶縁層408
の材料として用いることができる。絶縁性を有するIn−Ga−Zn系酸化物は、In:
Ga:Zn=1:3:2[原子数比]の酸化物ターゲットを用い、基板温度を室温とし、
スパッタリングガスにアルゴン、またはアルゴンと酸素の混合ガスを用いて形成すればよ
い。
該半導体層を構成する酸化物半導体と同種の成分を含む材料を用いると好ましい。このよ
うな材料は酸化物半導体との相性が良く、これを酸化物半導体と接する層に用いることで
、半導体層と該層の界面状態を良好に保つことができるからである。ここで、「酸化物半
導体と同種の成分」とは、酸化物半導体の構成元素から選択される一または複数の元素を
含むことを意味する。例えば、酸化物半導体がIn−Ga−Zn系の酸化物半導体材料に
よって構成される場合、同種の成分を含む絶縁材料としては、酸化ガリウムや酸化ガリウ
ム亜鉛などがある。
絶縁材料でなる層aと、層aの成分材料とは異なる材料を含む層bとの積層構造としても
よい。例えば、酸化物半導体がIn−Ga−Zn系の酸化物半導体材料によって構成され
る場合、酸化物半導体と接する層aを酸化ガリウムで形成し、層bを酸化窒化シリコンで
形成してもよい。
る。酸化ガリウムをゲート絶縁層408として用いると、酸化物半導体層406と同一構
成材料を含んでいるため、酸化物半導体層の界面状態を良好なものとすることができ、安
定な電気特性を付与することができる。
し、該導電層をエッチングして、ゲート電極409a、ゲート電極409bを形成する。
ングステン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこ
れらを主成分とする合金材料を用いて形成することができる。また、リン等の不純物元素
をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサ
イドを用いてもよい。ゲート電極409a、ゲート電極409bは、単層構造としてもよ
いし、積層構造としてもよい。
む金属酸化物(窒素を含むIn−Ga−Zn系酸化物)を形成し、その上にゲート電極4
09bとしてタングステンを形成する。窒素を含む金属酸化物をゲート電極409aとし
て用いることで、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせることができる
。
ジスタ440は、トップゲート構造のトランジスタの一例であり、図7(A)は、トラン
ジスタ440のチャネル長方向の断面図である。
409a、ゲート電極409bとチャネル形成領域を介して重なり、トランジスタ440
のバックゲートとして機能することができる。なお、一般に、バックゲートは、ゲートと
バックゲートで半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。バックゲートは導
電層で形成され、ゲートと同様に機能させることができる。また、バックゲートの電位を
変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。明細書に開
示するボディーも、バックゲート電極と同様の機能を有する。よって、ボディーをバック
ゲートと呼ぶことも可能である。
極407bの一部と重畳して形成される。ソース電極407aの下端部に突出した領域(
またはドレイン電極407bの下端部に突出した領域)は、ゲート絶縁層408の被覆性
の向上が図れる形状となっているため、電界集中の緩和の効果があり、トランジスタの電
気特性の向上及び信頼性の向上に寄与する。
(B)参照)。この絶縁層410、酸化物半導体層406またはゲート絶縁層408から
の酸素の放出を防止する機能が高いバリア層(保護層)として機能する。
08からの水素、水分などの不純物侵入が防止できる緻密な層が好ましい。
化ガリウム亜鉛、Ga2O3(Gd2O3)、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ア
ルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化シリコ
ン、窒化酸化アルミニウム、酸化亜鉛などの無機絶縁材料を用いることができ、単層でも
積層でもよい。バリア層として機能する絶縁層410は、プラズマCVD法又はスパッタ
リング法、又は成膜ガスを用いたCVD法、又はMBE法を用いて形成することができる
。
コン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒
化アルミニウム、窒化酸化シリコン、窒化酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ガリウ
ム亜鉛、などの無機絶縁材料を用いることができ、単層でも積層でもよい。
る。層間絶縁層411にソース電極407aに達するコンタクトホールを形成し、第1の
バリア金属層412を成膜し、その上に低抵抗導電層413を形成するための銅または銅
合金膜を成膜する。そして、平坦化するために研磨を行い、露出した低抵抗導電層413
を保護するため、第2のバリア金属層414を形成する。埋め込み配線は、第1のバリア
金属層412と、第2のバリア金属層414と、第1のバリア金属層412と第2のバリ
ア金属層414で囲まれた低抵抗導電層413とで構成される。
まれる銅の拡散を抑える導電材料を用いればよく、例えば窒化タンタル、窒化モリブデン
、窒化タングステンなどを用いる。
どを形成して多層構造を有する半導体装置を形成することができる。なお、トランジスタ
440上に設ける他の半導体素子や配線などは、埋め込み配線と電気的に接続を行うこと
ができる。
きる(図7(D)参照)。電極402はバックゲートとして機能させることができるが、
特に電極402を形成する必要が無い場合は、電極402の作製工程を省略することで半
導体装置の生産性を向上させることができる。
例であって、ソース電極407a及びドレイン電極407bの断面形状が同じであれば、
特に限定されない。また、トランジスタ440としてMOSFETを例示しているが、ト
ランジスタ440としてIGBT(Insulated Gate Bipolar T
ransistor)、MESFET(Metal Semiconductor Fi
eld Effect Transistor)などを用いることもできる。ただし、ト
ランジスタ440としてIGBTを用いる場合、ソース電極がエミッタ端子に相当し、ド
レイン電極がコレクタ端子に相当する。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に開示したスイッチ105の構成例について説明する
。
としてチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタを用い、トラ
ンジスタ122として半導体基板に形成されたトランジスタを用いた、スイッチ105の
積層構成を説明する断面図である。
例示する。酸化物半導体を用いたトランジスタは、その特性により長時間のノード120
の電荷保持を可能とする。また、半導体基板に形成されたトランジスタは、高速動作が容
易である。
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)基板などを用いることができる。
ル型のトランジスタ122を形成する例を示す。
形成する。トランジスタ122は、p型のウェル701が形成された領域に設けられる。
すなわち、トランジスタ122のチャネル形成領域753は、p型のウェル701中に形
成される。p型を付与する不純物元素としては、ホウ素(B)等を用いることができる。
Drain)領域やエクステンション領域として機能するn型不純物領域754、ソース
領域又はドレイン領域として機能するn型不純物領域755、ゲート絶縁層752、ゲー
ト電極751を有している。なお、n型不純物領域755の不純物濃度は、n型不純物領
域754よりも高い。ゲート電極751の側面には側壁絶縁層756が設けられており、
ゲート電極751及び側壁絶縁層756をマスクとして用いて、n型不純物領域754、
n型不純物領域755を自己整合的に形成することができる。
り、トランジスタ122上に絶縁層788、及び絶縁層687が積層されている。絶縁層
687上には、絶縁層788及び絶縁層687に形成された開口を介してn型不純物領域
755の一方に接する配線層657、n型不純物領域755の他方に接する配線層658
、ゲート電極751に接する配線層659、を有する。
接続されている。p型不純物領域757はp型のウェル701よりも高い不純物濃度を有
し、配線層658とボディーとして機能するウェル701のオーミック接触を実現するこ
とができる。
22としてシリサイド(サリサイド)を有するトランジスタや、側壁絶縁層を有さないト
ランジスタを用いてもよい。シリサイド(サリサイド)を有する構造であると、ソース領
域及びドレイン領域がより低抵抗化でき、半導体装置の高速化が可能である。また、低電
圧で動作できるため、半導体装置の消費電力を低減することが可能である。
素を添加してn型のウェルを形成し、n型のウェルが形成された領域にp型のトランジス
タを形成することも可能である。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)、砒素
(As)等を用いることができる。
明する。
92が形成されている。また、配線層692を覆う絶縁層434と絶縁層404が設けら
れ、その上に酸化物半導体層406が形成されている。そして、酸化物半導体層406上
に、突出した領域を下端部に有するソース電極407a、及び突出した領域を下端部に有
するドレイン電極407bが形成され、ソース電極407a及びドレイン電極407b上
にゲート絶縁層408が設けられている。
なく形成しており、容量素子123は、ソース電極407aを一方の電極とし、容量電極
693a、容量電極693bをもう一方の電極とし、それらの間に設けられたゲート絶縁
層408を誘電体として形成される。なお、容量電極693a、容量電極693bはゲー
ト電極409a、ゲート電極409bと同じ工程で形成される。
る。本実施の形態において、絶縁層684はCMP法により平坦化処理を行っている。
半導体層406に電気的特性の劣化や変動を招く水素等の不純物が下層から侵入しないよ
うに、バリア層として機能する。よって、絶縁層434は、不純物等の遮断機能の高い緻
密な無機絶縁材料(例えば、酸化アルミニウム、窒化シリコンなど)を用いて形成するこ
とが好ましい。
2と電気的に接続する。なお、トランジスタ121は上記実施の形態に示した作製方法に
従って作製することができる。また、さらにトランジスタ121の上方に他の半導体素子
や配線などを形成してもよい。
合わせて用いることができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に開示した構成を半導体装置に適用する一例として、
CPU(Central Processing Unit)について説明する。
PUは、基板1190上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic u
nit)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11
96、レジスタコントローラ1197、バスインターフェース(Bus I/F)119
8、書き換え可能なROM1199、及びROMインターフェース(ROM I/F)1
189の複数のブロックにより構成されている。基板1190は、半導体基板を用いる。
ROM1199及びROM I/F1189は、別チップに設けてもよい。もちろん、図
10(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。例えば、基板1190上に、上記に示す
回路の1種類以上を複数有してもよい。
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。
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。
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、及びレ
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C
LK2を生成する内部クロック生成部を備えており、内部クロック信号CLK2を上記各
種回路に供給する。
各ブロックが有するトランジスタのVthを最適な値とすることができる。また、CPU
を構成するトランジスタのVthばらつきを少なくし、動作を安定させることができる。
また、トランジスタのVthを適切な値とすることによって、CPUの動作速度を高める
ことや、トランジスタのオフ電流を低減させ、CPUの消費電力を低減することが可能と
なる。
ジスタ1196のメモリセルには、上記実施の形態に記載されているメモリセルを用いる
ことができる。
からの指示に従い、レジスタ1196における保持動作の選択を行う。すなわち、レジス
タ1196が有するメモリセルにおいて、位相反転素子によるデータの保持を行うか、容
量素子によるデータの保持を行うかを、選択する。位相反転素子によるデータの保持が選
択されている場合、レジスタ1196内のメモリセルへの、電源電圧の供給が行われる。
容量素子におけるデータの保持が選択されている場合、容量素子へのデータの書き換えが
行われ、レジスタ1196内のメモリセルへの電源電圧の供給を停止することができる。
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10(B)及び図10(C)の回路の説明
を行う。
ング素子に、上記実施の形態に開示したトランジスタを含む記憶回路の構成の一例を示す
。
数有するメモリセル群1143とを有している。具体的に、各メモリセル1142には、
上記実施の形態に開示したメモリセルを用いることができる。メモリセル群1143が有
する各メモリセル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、メモリセル群1143が有する各メモリセル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。
ジスタを用いており、該トランジスタは、そのゲート電極に与えられる信号SigAによ
りスイッチングが制御される。
成を示しているが、特に限定されず、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。
する各メモリセル1142への、ハイレベルの電源電位VDDの供給が制御されているが
、スイッチング素子1141により、ローレベルの電源電位VSSの供給が制御されてい
てもよい。
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、メモリセル群1143が有する各メ
モリセル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。
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。具
体的には、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。
を適用することで、各メモリセル1142が有するトランジスタのVthを最適な値とす
ることができる。また、メモリセル群1143を構成するトランジスタのVthばらつき
を少なくし、動作を安定させることができる。また、オン状態とするトランジスタのVt
hを小さくすることができるため、メモリセル群1143の動作速度を高めることができ
る。また、オフ状態とするトランジスタのVthを大きくすることができるため、トラン
ジスタのオフ電流をさらに低減させ、メモリセル群1143の消費電力を低減することが
可能となる。
素子として用いることもできるため、メモリセル1142にスイッチ105を用いること
も可能である。
スタは、DSP(Digital Signal Processor)、カスタムLS
I、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のL
SIに用いることも可能である。
合わせて用いることができる。
MRAM)と、酸化物半導体を用いたメモリの比較表を表1に示す。
リは、表1に示したように、スピントロニクスデバイスと比べて、駆動方式、書き込み原
理、材料などが大きく異なっている。
るメモリは、表1に示したように、スピントロニクスデバイスに比べて、耐熱性、3D化
(3層以上の積層構造化)、磁界耐性など多くの点で有利である。なお、表1にあるオー
バーヘッドの電力とは、複数のプロセッサが一つのロックについてスピンする時に、これ
らのプロセッサは、ロックについて争い、バス及びシステム相互接続上で過剰なトラフィ
ックを生成することによってシステム性能を低下させる、所謂オーバーヘッドに消費され
る電力のことである。
モリを利用することで、CPUの省電力化が実現可能となる。
本明細書に開示する半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用すること
ができる。電子機器としては、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型
或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、DVD(Digital
Versatile Disc)などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生す
る画像再生装置、ポータブルCDプレイヤー、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステ
レオ、ステレオ、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯無線機、携帯電話、自動車電
話、携帯型ゲーム機、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、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
器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷
蔵庫、DNA保存用冷凍庫、煙感知器、放射線測定器、透析装置等の医療機器、などが挙
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、石油を用いたエンジン
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、電気機器の
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、小型又は大型船舶、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具体例を図11乃至図13に示す。
筐体9001に表示部9003が組み込まれており、表示部9003により映像を表示す
ることが可能である。なお、4本の脚部9002により筐体9001を支持した構成を示
している。また、電力供給のための電源コード9005を筐体9001に有している。
表示された表示ボタン9004を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力するこ
とができ、また他の家電製品との通信を可能とする、又は制御を可能とすることで、画面
操作により他の家電製品をコントロールする制御装置としてもよい。例えば、イメージセ
ンサ機能を有する半導体装置を用いれば、表示部9003にタッチ入力機能を持たせるこ
とができる。
直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大
きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに
表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
に開示した構成をテーブル9000に適用することで、表示部を有するテーブル9000
の動作を安定させ、信頼性を高めることができる。また、動作速度を高め、消費電力を低
減することができる。
装着するための固定部3022と、スピーカ、操作ボタン3024、外部メモリスロット
3025等が設けられている。上記実施の形態に示したトランジスタ、または記憶装置を
本体3021に内蔵されているメモリやCPUなどに適用することにより、より省電力化
された携帯音楽プレイヤー(PDA)とすることができる。
たせ、携帯電話と連携させれば、乗用車などを運転しながらワイヤレスによるハンズフリ
ーでの会話も可能である。
ヤーの動作を安定させ、信頼性を高めることができる。また、動作速度を高め、消費電力
を低減することができる。
9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス92
06等を含む。コンピュータは、本発明の一態様を用いて作製される半導体装置を用いる
ことにより作製される。
安定させ、信頼性を高めることができる。また、動作速度を高め、消費電力を低減するこ
とができる。
は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631aと表示部
9631bを有する表示部9631、表示モード切り替えスイッチ9626、電源スイッ
チ9627、省電力モード切り替えスイッチ9625、留め具9629、操作スイッチ9
628、を有する。
の動作を安定させ、信頼性を高めることができる。また、動作速度を高め、消費電力を低
減することができる。
た操作キー9638にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部963
1aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部963
1aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部96
31aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示
画面として用いることができる。
をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで
表示部9631bにキーボードボタン表示することができる。
ッチ入力することもできる。
り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイ
ッチ9625は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の
光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサ
だけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内
蔵させてもよい。
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。
33、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有
する。なお、図12(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635
、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
することができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻など
を表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入
力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有するこ
とができる。
表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、筐
体9630の一面又は二面に効率的なバッテリー9635の充電を行う構成とすることが
できるため好適である。なおバッテリー9635としては、リチウムイオン電池を用いる
と、小型化を図れる等の利点がある。
)にブロック図を示し説明する。図12(C)には、太陽電池9633、バッテリー96
35、DCDCコンバータ9636、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3、
表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636
、コンバータ9637、スイッチSW1乃至SW3が、図12(B)に示す充放電制御回
路9634に対応する箇所となる。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDCD
Cコンバータ9636で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽
電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ96
37で表示部9631に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部96
31での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッテリー96
35の充電を行う構成とすればよい。
電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によるバッ
テリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送受
信して充電する無接点電力電送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成
としてもよい。
組み込まれており、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。
置、電気泳動表示装置、DMD(Digital Micromirror Devic
e)、PDP(Plasma Display Panel)などの、半導体表示装置を
用いることができる。
置8000は、受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを
介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から
受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行う
ことも可能である。
てもよい。テレビジョン装置8000は、上記実施の形態に示す構成を用いることが可能
である。
ーは、上記実施の形態に示したCPUを用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機
8200は、筐体8201、送風口8202、CPU8203等を有する。図13(A)
において、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。或いは、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。上記実施の形態に示し
たCPUを用いることにより、信頼性の高いエアコンディショナーを実現できる。
える電気機器の一例である。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、CPU8304等を有する。図13(A)では、
CPU8304が、筐体8301の内部に設けられている。
作を安定させ、信頼性を高めることができる。また、消費電力を低減することができる。
図13(C)は、電気自動車9700の内部に関する図である。電気自動車9700には
、二次電池9701が搭載されている。二次電池9701の電力は、制御回路9702に
より出力が調整されて、駆動装置9703に供給される。制御回路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。上記実施の
形態に示したCPU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。
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、制御回路9702に制御信号を出力する。制御回路9
702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。
御することができ、信頼性を高めることができる。
である。
102 ブロック
103 値電圧検出回路
104 論理回路
105 スイッチ
107 論理回路
108 配線
109 配線
111 トランジスタ
113 スイッチ
114 負荷
115 ノード
116 トランジスタ
117 スイッチ
120 ノード
121 トランジスタ
122 トランジスタ
123 容量素子
124 トランジスタ
125 端子
126 ノード
127 容量素子
128 トランジスタ
129 トランジスタ
131 回路
132 回路
136 ノード
145 スイッチ
146 スイッチ
147 スイッチ
151 トランジスタ
201 絶縁層
202 ゲート電極
205 酸化物半導体層
300 トランジスタ
301 n型半導体基板
302 p型ウェル
303 ゲート絶縁層
304 ゲート電極
311 曲線
312 曲線
400 基板
401 基板
402 電極
403 絶縁層
404 絶縁層
405 酸化物半導体層
406 酸化物半導体層
408 ゲート絶縁層
410 絶縁層
411 層間絶縁層
412 バリア金属層
413 低抵抗導電層
414 バリア金属層
431 酸素
434 絶縁層
436 酸化物絶縁層
440 トランジスタ
450 トランジスタ
481 酸素過剰領域
657 配線層
658 配線層
659 配線層
684 絶縁層
687 絶縁層
692 配線層
700 基板
701 ウェル
751 ゲート電極
752 ゲート絶縁層
753 チャネル形成領域
754 n型不純物領域
755 n型不純物領域
756 側壁絶縁層
757 p型不純物領域
788 絶縁層
789 素子分離領域
1141 スイッチング素子
1142 メモリセル
1143 メモリセル群
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
3021 本体
3022 固定部
3023 表示部
3024 操作ボタン
3025 外部メモリスロット
8000 テレビジョン装置
8001 筐体
8002 表示部
8003 スピーカ部
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
9000 テーブル
9001 筐体
9002 脚部
9003 表示部
9004 表示ボタン
9005 電源コード
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9625 スイッチ
9626 スイッチ
9627 電源スイッチ
9628 操作スイッチ
9629 具
9630 筐体
9631 表示部
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 コンバータ
9638 操作キー
9639 ボタン
9700 電気自動車
9701 二次電池
9702 制御回路
9703 駆動装置
9704 処理装置
102_a ブロック
102_b ブロック
102_c ブロック
102_d ブロック
102_e ブロック
102_f ブロック
102_g ブロック
102_h ブロック
102_i ブロック
103a 値電圧検出回路
103b 値電圧検出回路
105nH スイッチ
105nL スイッチ
105pH スイッチ
105pL スイッチ
106nH 配線
106nL 配線
106pH 配線
106pL 配線
106VnH 配線
106VnL 配線
108n_1 配線
108n_2 配線
108n_3 配線
108nH 配線
108nL 配線
108p_1 配線
108p_2 配線
108p_3 配線
109_1 配線
109_2 配線
109_3 配線
305a 拡散層
305b 拡散層
406a ソース電極
406b ドレイン電極
407a ソース電極
407b ドレイン電極
409a ゲート電極
409b ゲート電極
693a 容量電極
693b 容量電極
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a 領域
9632b 領域
Claims (3)
- 第1の導電層と、
前記第1の導電層上方の第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上方の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層上方のソース電極またはドレイン電極と、
前記ソース電極上方または前記ドレイン電極上方の第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層上方の第2の導電層と、を有し、
前記ソース電極または前記ドレイン電極は、第1の領域と、前記第1の領域の下端部に位置する第2の領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記酸化物半導体層と重なる領域と、前記酸化物半導体層と重ならない領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記第1の領域よりも膜厚が小さく、
前記酸化物半導体層は、c軸の方向が揃った結晶部を有する半導体装置の作製方法であって、
前記酸化物半導体層上に第3の導電層を形成する工程と、
第1のマスクを用いて前記第3の導電層をエッチングすることで第4の導電層及び第5の導電層を形成する工程と、
前記第1のマスクの形状が小さくなるようアッシングすることで第2のマスクを形成する工程と、
前記第2のマスクを用いて前記第4の導電層及び前記第5の導電層をエッチングする工程と、
を経て前記ソース電極及び前記ドレイン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。 - 請求項1において、
前記酸化物半導体層は、チャネル形成領域を有し、
前記第1の導電層は、前記チャネル形成領域を介して前記第2の導電層と重なる領域を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記第2の導電層は、前記ソース電極または前記ドレイン電極と重なる領域を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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