JP6671154B2 - 半導体装置 - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description
本発明の一態様は、第1の絶縁体と、第1の絶縁体上のトランジスタと、トランジスタ上の第2の絶縁体と、第2の絶縁体上の第3の絶縁体と、を有し、第2の絶縁体は、第1の絶縁体に達する開口部を有し、開口部には、第4の絶縁体が配置され、第1の絶縁体、第3の絶縁体および第4の絶縁体は、第2の絶縁体よりも水素透過性が低い半導体装置である。
本発明の一態様は、(1)において、開口部は、トランジスタの四方を囲んで配置される半導体装置である。
本発明の一態様は、第1の絶縁体と、第1の絶縁体上のトランジスタと、トランジスタ上の第2の絶縁体と、第2の絶縁体上の第3の絶縁体と、を有し、第2の絶縁体は、第1の絶縁体に達する第1の開口部と、トランジスタに達する第2の開口部と、を有し、第1の開口部には、第4の絶縁体が配置され、第2の開口部には、導電体が配置され、第1の絶縁体、第3の絶縁体、第4の絶縁体および導電体は、第2の絶縁体よりも水素透過性が低い半導体装置である。
本発明の一態様は、(3)において、第1の開口部は、トランジスタの四方を囲んで配置される半導体装置である。
本発明の一態様は、(3)または(4)において、導電体は、第1の領域と、第2の領域と、を有し、第1の領域は、第2の領域よりも水素透過性が低い半導体装置である。
本発明の一態様は、(5)において、第1の領域は、第2の領域よりも外側に配置される半導体装置である。
本発明の一態様は、(5)または(6)において、第1の領域は、トランジスタと接する領域を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、(5)乃至(7)のいずれか一において、第1の領域は、第2の開口部と接する領域を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、(5)乃至(8)のいずれか一において、第1の領域は、第2の領域よりも窒素濃度の高い領域を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、(5)乃至(9)のいずれか一において、第1の領域は、水素を吸蔵する金属を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、(1)乃至(10)のいずれか一において、トランジスタは酸化物半導体を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、第1のトランジスタと、第1のトランジスタ上の第1の絶縁体と、第1の絶縁体上の第2の絶縁体と、第2の絶縁体上の第2のトランジスタと、第2のトランジスタ上の第3の絶縁体と、第3の絶縁体上の第4の絶縁体と、を有し、第3の絶縁体は、第2の絶縁体に達する開口部を有し、開口部には、第5の絶縁体が配置され、第2の絶縁体、第4の絶縁体および第5の絶縁体は、第3の絶縁体よりも水素透過性が低い半導体装置である。
本発明の一態様は、(12)において、開口部は、第2のトランジスタの四方を囲んで配置される半導体装置である。
本発明の一態様は、(12)または(13)において、第2のトランジスタは酸化物半導体を有する半導体装置である。
本発明の一態様は、(1)乃至(14)のいずれか一に記載の方法で作製した半導体装置と、プリント配線基板と、を有するモジュールである。
本発明の一態様は、(1)乃至(14)のいずれか一に記載の方法で作製した半導体装置、または(15)に記載のモジュールと、スピーカー、操作キー、または、バッテリーと、を有する電子機器である。
以下では、本発明の一態様に係る装置について説明する。本発明の一態様に係る装置は、少なくとも一種以上の素子を有する。一種以上の半導体素子を有する装置を、特に半導体装置と呼ぶことがある。
図2(A)、図2(B)および図2(C)は、それぞれ本発明の一態様に係る装置の断面図である。図2(A)に示す装置、図2(B)に示す装置、および図2(C)に示す装置は、図1(A)および図1(B)に示した装置において、素子150に電極などが接続している例である。
図3(A)および図3(B)に示す装置、ならびに図4(A)および図4(B)に示す装置は、図1(A)および図1(B)の変形例であり、素子を複数有する例である。なお、図3(A)および図4(A)は装置の上面図を示し、図3(B)および図4(B)は装置の断面図を示す。
図5(A)および図5(B)は、それぞれ本発明の一態様に係る装置の断面図である。
以下では、図5(A)に示した装置の作製方法について、図6、図7および図8に示す断面図を用いて説明する。
以下では、図5(B)に示した装置の作製方法について、図9および図10に示す断面図を用いて説明する。なお、図5(B)に示した装置の作製方法は、図5(A)に示した装置の作製方法と類似する。そのため、適宜図5(A)に示した装置の作製方法についての記載を参酌することができる。
以下では、ALD法を用いて、開口部に絶縁体、半導体または導電体を形成する例を説明する。
図12(A)および図12(B)は、本発明の一態様に係る装置の素子として適用可能なトランジスタの上面図および断面図である。図12(A)は上面図であり、図12(B)は、図12(A)に示す一点鎖線A1−A2、および一点鎖線A3−A4に対応する断面図である。なお、図12(A)の上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。
以下では、半導体406a、半導体406bおよび半導体406cについて説明する。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
まずは、CAAC−OSについて説明する。
次に、nc−OSについて説明する。
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
以下では、CAAC−OSの成膜方法の一例について説明する。
以下では、CAAC−OSの組成について説明する。なお、組成の説明には、CAAC−OSとなる酸化物半導体であるIn−M−Zn酸化物の場合を例示する。なお、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたはスズなどとする。そのほかの元素Mに適用可能な元素としては、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステンなどがある。
図16(A)および図16(B)は、本発明の一態様に係る装置の素子として適用可能なトランジスタの上面図および断面図である。図16(A)は上面図であり、図16(B)は、図16(A)に示す一点鎖線F1−F2、および一点鎖線F3−F4に対応する断面図である。なお、図16(A)の上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。
以下では、本発明の一態様に係るトランジスタなどを利用した半導体装置の回路の一例について説明する。
図19(A)に示す回路図は、pチャネル型のトランジスタ2200とnチャネル型のトランジスタ2100を直列に接続し、かつそれぞれのゲートを接続した、いわゆるCMOSインバータの構成を示している。
図20は、図19(A)に対応する半導体装置の断面図である。図20に示す半導体装置は、トランジスタ2200と、トランジスタ2100と、を有する。また、トランジスタ2100は、トランジスタ2200の上方に配置する。なお、トランジスタ2100として、図16に示したトランジスタを用いた例を示しているが、本発明の一態様に係る半導体装置は、これに限定されるものではない。例えば、図12、図13、図14、図17または図18などに示したトランジスタなどを、トランジスタ2100として用いても構わない。よって、トランジスタ2100については、適宜上述したトランジスタについての記載を参酌する。
また図19(B)に示す回路図は、トランジスタ2100とトランジスタ2200のそれぞれのソースとドレインを接続した構成を示している。このような構成とすることで、いわゆるCMOSアナログスイッチとして機能させることができる。
本発明の一態様に係るトランジスタを用いた、電力が供給されない状況でも記憶内容の保持が可能で、かつ、書き込み回数にも制限が無い半導体装置(記憶装置)の一例を図23に示す。
図24は、図23(A)に対応する半導体装置の断面図である。図24に示す半導体装置は、トランジスタ3200と、トランジスタ3300と、容量素子3400と、を有する。また、トランジスタ3300および容量素子3400は、トランジスタ3200の上方に配置する。なお、トランジスタ3300としては、上述したトランジスタ2100についての記載を参照する。また、トランジスタ3200としては、図20に示したトランジスタ2200についての記載を参照する。なお、図20では、トランジスタ2200がpチャネル型トランジスタである場合について説明したが、トランジスタ3200がnチャネル型トランジスタであっても構わない。
図23(B)に示す半導体装置は、トランジスタ3200を有さない点で図23(A)に示した半導体装置と異なる。この場合も図23(A)に示した半導体装置と同様の動作により情報の書き込みおよび保持動作が可能である。
以下では、本発明の一態様に係る撮像装置について説明する。
撮像装置200が有する1つの画素211を複数の副画素212で構成し、それぞれの副画素212に特定の波長帯域の光を透過するフィルタ(カラーフィルタ)を組み合わせることで、カラー画像表示を実現するための情報を取得することができる。
以下では、シリコンを用いたトランジスタと、酸化物半導体を用いたトランジスタと、を用いて画素を構成する一例について説明する。
以下では、上述したトランジスタや上述した記憶装置などの半導体装置を含むCPUについて説明する。
以下では、本発明の一態様に係る表示装置について、図35および図37を用いて説明する。
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図38に示す。
102 絶縁体
108 絶縁体
118 絶縁体
121 導電体
121a 導電体
121b 導電体
121c 導電体
121d 導電体
122 導電体
122a 導電体
122b 導電体
122c 導電体
122d 導電体
123 導電体
123a 導電体
123b 導電体
123c 導電体
123d 導電体
126 犠牲層
128 絶縁体
128a 金属酸化物層
128b 金属酸化物層
128c 金属酸化物層
150 素子
150a 素子
150b 素子
150c 素子
150d 素子
151 素子
190 プリカーサ層
200 撮像装置
201 スイッチ
202 スイッチ
203 スイッチ
210 画素部
211 画素
212 副画素
212B 副画素
212G 副画素
212R 副画素
218 絶縁体
220 光電変換素子
221 導電体
230 画素回路
231 配線
247 配線
248 配線
249 配線
250 配線
253 配線
254 フィルタ
254B フィルタ
254G フィルタ
254R フィルタ
255 レンズ
256 光
257 配線
260 周辺回路
270 周辺回路
280 周辺回路
290 周辺回路
291 光源
300 シリコン基板
310 層
320 層
330 層
340 層
351 トランジスタ
352 トランジスタ
353 トランジスタ
354 フィルタ
355 レンズ
360 フォトダイオード
361 アノード
362 カソード
363 低抵抗領域
370 プラグ
371 配線
372 配線
373 配線
400 絶縁体
401 絶縁体
402 絶縁体
404 導電体
406a 半導体
406b 半導体
406c 半導体
408 絶縁体
412 絶縁体
413 導電体
416a 導電体
416b 導電体
422 絶縁体
428 絶縁体
450 半導体基板
452 絶縁体
454 導電体
456 領域
460 領域
462 絶縁体
464 絶縁体
466 絶縁体
468 絶縁体
472a 領域
472b 領域
474a 導電体
474b 導電体
474c 導電体
476a 導電体
476b 導電体
478a 導電体
478b 導電体
478c 導電体
480a 導電体
480b 導電体
480c 導電体
490 絶縁体
492 絶縁体
494 絶縁体
496a 導電体
496b 導電体
496c 導電体
496d 導電体
498a 導電体
498b 導電体
498c 導電体
498d 導電体
500 絶縁体
502 絶縁体
503 絶縁体
504 導電体
506a 半導体
506b 半導体
506c 半導体
512 絶縁体
513 導電体
514 導電体
516a 導電体
516b 導電体
700 基板
704a 導電体
704b 導電体
706 半導体
706a 半導体
706b 半導体
712a 絶縁体
712b 絶縁体
714a 導電体
714b 導電体
716a 導電体
716b 導電体
718a 絶縁体
718b 絶縁体
718c 絶縁体
719 発光素子
720 絶縁体
721 絶縁体
731 端子
732 FPC
733a 配線
734 シール材
735 駆動回路
736 駆動回路
737 画素
741 トランジスタ
742 容量素子
743 スイッチ素子
744 信号線
750 基板
751 トランジスタ
752 容量素子
753 液晶素子
754 走査線
755 信号線
781 導電体
782 発光層
783 導電体
784 隔壁
791 導電体
792 絶縁体
793 液晶層
794 絶縁体
795 スペーサ
796 導電体
797 基板
801 半導体基板
802 基板
803 絶縁体
804 絶縁体
805 絶縁体
806 接着層
807 フィルタ
808 フィルタ
809 フィルタ
811 絶縁体
812 絶縁体
813 絶縁体
814 絶縁体
815 絶縁体
816 絶縁体
817 絶縁体
818 絶縁体
819 絶縁体
820 絶縁体
821 絶縁体
831 導電体
832 導電体
833 導電体
834 導電体
835 導電体
836 導電体
837 導電体
838 導電体
839 導電体
840 導電体
841 導電体
842 導電体
843 導電体
844 導電体
845 導電体
846 導電体
847 導電体
848 導電体
849 導電体
850 導電体
851 導電体
852 導電体
853 導電体
854 導電体
855 導電体
856 導電体
857 導電体
858 導電体
859 導電体
860 導電体
861 導電体
862 導電体
871 絶縁体
872 導電体
873 絶縁体
874 絶縁体
875 領域
876 領域
877 絶縁体
878 絶縁体
881 絶縁体
882 導電体
883 絶縁体
884 絶縁体
885 領域
886 領域
887 層
888 層
891 トランジスタ
892 トランジスタ
893 発光層
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 表示部
905 マイクロフォン
906 スピーカー
907 操作キー
908 スタイラス
911 筐体
912 筐体
913 表示部
914 表示部
915 接続部
916 操作キー
921 筐体
922 表示部
923 キーボード
924 ポインティングデバイス
931 筐体
932 冷蔵室用扉
933 冷凍室用扉
941 筐体
942 筐体
943 表示部
944 操作キー
945 レンズ
946 接続部
951 車体
952 車輪
953 ダッシュボード
954 ライト
1189 ROMインターフェース
1190 基板
1191 ALU
1192 ALUコントローラ
1193 インストラクションデコーダ
1194 インタラプトコントローラ
1195 タイミングコントローラ
1196 レジスタ
1197 レジスタコントローラ
1198 バスインターフェース
1199 ROM
1200 記憶素子
1201 回路
1202 回路
1203 スイッチ
1204 スイッチ
1206 論理素子
1207 容量素子
1208 容量素子
1209 トランジスタ
1210 トランジスタ
1213 トランジスタ
1214 トランジスタ
1220 回路
2100 トランジスタ
2200 トランジスタ
2330 層
2340 層
3001 配線
3002 配線
3003 配線
3004 配線
3005 配線
3200 トランジスタ
3300 トランジスタ
3400 容量素子
5100 ペレット
5120 基板
5161 領域
5200 ペレット
5201 イオン
5203 粒子
5220 基板
5230 ターゲット
5240 プラズマ
5260 加熱機構
Claims (3)
- 第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタ上の第1の絶縁体と、
前記第1の絶縁体上の第2の絶縁体と、
前記第2の絶縁体上の第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタ上の第3の絶縁体と、
前記第3の絶縁体上の第4の絶縁体と、を有し、
前記第3の絶縁体は、前記第2の絶縁体に達する開口部を有し、
前記開口部には、第5の絶縁体が配置され、
前記第2の絶縁体、前記第4の絶縁体および前記第5の絶縁体は、前記第3の絶縁体よりも水素透過性が低いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1において、
前記開口部は、前記第2のトランジスタの四方を囲んで配置されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第2のトランジスタは酸化物半導体を有することを特徴とする半導体装置。
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