JP7482947B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7482947B2 JP7482947B2 JP2022109809A JP2022109809A JP7482947B2 JP 7482947 B2 JP7482947 B2 JP 7482947B2 JP 2022109809 A JP2022109809 A JP 2022109809A JP 2022109809 A JP2022109809 A JP 2022109809A JP 7482947 B2 JP7482947 B2 JP 7482947B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- film
- transistor
- insulator
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 194
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 166
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 166
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 164
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 45
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 39
- 239000010408 film Substances 0.000 description 527
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 366
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 357
- 238000000034 method Methods 0.000 description 197
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 133
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 133
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 133
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 133
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 89
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 85
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 85
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 83
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 80
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 78
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 77
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 77
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 76
- 230000006870 function Effects 0.000 description 74
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 73
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 72
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 65
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 63
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 61
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 description 48
- 230000008569 process Effects 0.000 description 43
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 39
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 37
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 34
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 33
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 31
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 26
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 26
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 25
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 21
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 21
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 20
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 18
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 17
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 16
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- -1 as the oxide 418 Chemical compound 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 10
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 7
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 7
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 6
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 5
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 4
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 2-[4-[4-[bis(2-chloroethyl)amino]phenyl]butanoyloxy]ethyl (5z,8z,11z,14z)-icosa-5,8,11,14-tetraenoate Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCC(=O)OCCOC(=O)CCCC1=CC=C(N(CCCl)CCCl)C=C1 VUFNLQXQSDUXKB-DOFZRALJSA-N 0.000 description 1
- FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N Butyl carbitol 6-propylpiperonyl ether Chemical compound C1=C(CCC)C(COCCOCCOCCCC)=CC2=C1OCO2 FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N aluminium arsenide Chemical compound [As]#[Al] MDPILPRLPQYEEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N azanylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#N GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N molybdenum tungsten Chemical compound [Mo].[W] MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
- H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78645—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
- H01L29/78648—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate arranged on opposing sides of the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
- H01L29/78693—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate the semiconducting oxide being amorphous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B41/00—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates
- H10B41/70—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates the floating gate being an electrode shared by two or more components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
発明の一態様は、電子機器に関する。
置全般を指す。表示装置(液晶表示装置、発光表示装置など)、投影装置、照明装置、電
気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置および電子機器などは、半導体
装置を有すると言える場合がある。
の一態様は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様
は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マ
ター)に関するものである。
集積回路(IC)や画像表示装置(単に表示装置とも表記する)等の電子デバイスに広く
応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広
く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
るトランジスタを用いて、表示装置を作製する技術が開示されている(特許文献1及び特
許文献2参照)。
する技術が公開されている(特許文献3参照)。また、記憶装置だけでなく、演算装置等
も、酸化物半導体を有するトランジスタによって作製されてきている。
する。または、本発明の一態様は、微細化または高集積化が可能な半導体装置を提供する
ことを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、生産性の高い半導体装置を提供す
ることを課題の一つとする。
課題の一つとする。または、本発明の一態様には、情報の書き込み速度が速い半導体装置
を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、設計自由度が高い半導
体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、消費電力を抑え
ることができる半導体装置を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様
は、新規な半導体装置を提供することを課題の一つとする。
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
絶縁膜を介して上方に素子が積層されて配置される場合がある。該素子とは、トランジス
タ、容量素子、ダイオードおよび抵抗素子などが含まれる。例えば、シリコン基板上に該
シリコン基板の一部をチャネル形成領域とするトランジスタが配置され、該トランジスタ
上の絶縁膜を介して、上方に酸化物をチャネル形成領域とするトランジスタが配置され、
さらに該トランジスタの上方に絶縁膜を介して、配線層ならびに容量素子などを配置する
場合がある。このように複数の素子を絶縁膜を介して積層して配置することで、半導体装
置は、これらの素子を基板面積あたりで高密度に配置することができる。
配置する必要がある。該電極が配置される数は、半導体装置が有する素子の密度、たとえ
ばトランジスタが配置される密度によって異なる。
極が接する面積および該トランジスタが配置される密度によっては、電気特性のバラツキ
に影響を及ぼされることがある。該トランジスタが配置される密度(トランジスタ密度)
とは、単位面積あたりに有するトランジスタの数を示すものとする。例えば、トランジス
タ密度を1μm2あたりに有するトランジスタの個数と定義し、個/μm2または個・μ
m-2と表すことができる。
ランジスタ密度を調整することによって、トランジスタ特性への影響が小さい半導体装置
とすることができる。
金属酸化物を有する半導体装置であって、トランジスタは、第1のゲート電極と、第1の
ゲート電極上の第1のゲート絶縁膜と、第1のゲート絶縁膜上の酸化物と、酸化物と電気
的に接続されるソース電極およびドレイン電極と、酸化物上の第2のゲート絶縁膜と、第
2のゲート絶縁膜上の第2のゲート電極と、を有し、電極は、絶縁膜と接する領域を有し
、第1のゲート絶縁膜は、絶縁膜と接し、第2のゲート電極上の絶縁膜の膜厚、ソース電
極上の絶縁膜の膜厚およびドレイン電極上の絶縁膜の膜厚は、それぞれ、略等しく、絶縁
膜は過剰酸素を有する半導体装置である。
含む半導体装置である。
極を複数有し、トランジスタの密度は、1個/μm2以上2500個/μm2以下の半導
体装置である。
μm2以下であることが好ましい半導体装置である。
体ウエハである。
電極および酸化物にチャネル形成領域を有するトランジスタを形成し、トランジスタ上に
、第2の絶縁体を形成し、第2の絶縁体上に、第3の絶縁体を形成することで、第2の絶
縁体中に酸素を添加し、熱処理を行うことで、酸素を第2の絶縁体を介して酸化物に移動
させ、第2の絶縁体および第3の絶縁体を貫通し、ソース電極に達する電極を形成する半
導体装置の作製方法である。
含む半導体装置の作製方法である。
集積化が可能な半導体装置を提供することができる。または、生産性の高い半導体装置を
提供することができる。
たは、情報の書き込み速度が速い半導体装置を提供することができる。または、設計自由
度が高い半導体装置を提供することができる。または、消費電力を抑えることができる半
導体装置を提供することができる。または、新規な半導体装置を提供することができる。
一態様は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書
、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項
などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
なる態様で実施することが可能であり、趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形
態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発
明は、以下の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。
場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を
模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。また、図面にお
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。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターン
を同じくし、特に符号を付さない場合がある。
であり、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2
の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記
載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない
場合がある。
置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関
係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明し
た語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、および電子機器は
、半導体装置を有する場合がある。
む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイ
ン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間
にチャネル形成領域を有しており、チャネル形成領域を介して、ソースとドレイン間に電
流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル形成領域とは、
電流が主として流れる領域をいう。
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
細書等においては、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。
素の含有量が多いものであって、好ましくは酸素が55原子%以上65原子%以下、窒素
が1原子%以上20原子%以下、シリコンが25原子%以上35原子%以下、水素が0.
1原子%以上10原子%以下の濃度範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン
膜とは、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、好ましくは窒素
が55原子%以上65原子%以下、酸素が1原子%以上20原子%以下、シリコンが25
原子%以上35原子%以下、水素が0.1原子%以上10原子%以下の濃度範囲で含まれ
るものをいう。
替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変
更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」
という用語に変更することが可能な場合がある。
ジスタとする。また、本明細書等に示すトランジスタは、明示されている場合を除き、n
チャネル型のトランジスタとする。
度で配置されている状態をいう。したがって、-5°以上5°以下の場合も含まれる。ま
た、「略平行」とは、二つの直線が-30°以上30°以下の角度で配置されている状態
をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されて
いる状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直
」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
す。
場合は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている
場合と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとす
る。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定され
ず、図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているもの
とする。
層、など)であるとする。
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合で
あり、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容
量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さず
に、XとYとが、接続されている場合である。
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されること
が可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、ス
イッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流す
か流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択
して切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、X
とYとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号
変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(
電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など
)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来
る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生
成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能で
ある。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信
号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、Xと
Yとが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、Xと
Yとが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
とが電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟ん
で接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYと
の間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されてい
る場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)
とが、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明
示的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場
合と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
介さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、
Z2を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソー
ス(又は第1の端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直
接的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)が、Z2の一部と直接
的に接続され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表
現することが出来る。
2の端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は
第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yの順序で電気的
に接続されている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は
第1の端子など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2の端子
など)はYと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1の端子など)、ト
ランジスタのドレイン(又は第2の端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されてい
る」と表現することができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1の端子
など)とドレイン(又は第2の端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トラ
ンジスタのソース(又は第1の端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2の端子な
ど)、Yは、この接続順序で設けられている」と表現することができる。これらの例と同
様な表現方法を用いて、回路構成における接続の順序について規定することにより、トラ
ンジスタのソース(又は第1の端子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区
別して、技術的範囲を決定することができる。
)は、少なくとも第1の接続経路を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路
は、第2の接続経路を有しておらず、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した、ト
ランジスタのソース(又は第1の端子など)とトランジスタのドレイン(又は第2の端子
など)との間の経路であり、前記第1の接続経路は、Z1を介した経路であり、トランジ
スタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路を介して、Yと電
気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有しておらず、前記第3
の接続経路は、Z2を介した経路である。」と表現することができる。または、「トラン
ジスタのソース(又は第1の端子など)は、少なくとも第1の接続経路によって、Z1を
介して、Xと電気的に接続され、前記第1の接続経路は、第2の接続経路を有しておらず
、前記第2の接続経路は、トランジスタを介した接続経路を有し、トランジスタのドレイ
ン(又は第2の端子など)は、少なくとも第3の接続経路によって、Z2を介して、Yと
電気的に接続され、前記第3の接続経路は、前記第2の接続経路を有していない。」と表
現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1の端子など)は、少な
くとも第1の電気的パスによって、Z1を介して、Xと電気的に接続され、前記第1の電
気的パスは、第2の電気的パスを有しておらず、前記第2の電気的パスは、トランジスタ
のソース(又は第1の端子など)からトランジスタのドレイン(又は第2の端子など)へ
の電気的パスであり、トランジスタのドレイン(又は第2の端子など)は、少なくとも第
3の電気的パスによって、Z2を介して、Yと電気的に接続され、前記第3の電気的パス
は、第4の電気的パスを有しておらず、前記第4の電気的パスは、トランジスタのドレイ
ン(又は第2の端子など)からトランジスタのソース(又は第1の端子など)への電気的
パスである。」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回路構
成における接続経路について規定することにより、トランジスタのソース(又は第1の端
子など)と、ドレイン(又は第2の端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定するこ
とができる。
X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜
、層、など)であるとする。
いる場合であっても、1つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も
ある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、お
よび電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書におけ
る電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持ってい
る場合も、その範疇に含める。
る機能を有する膜のことであり、該バリア膜に導電性を有する場合は、導電性バリア膜と
呼ぶことがある。
の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む
)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)
などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属
酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、OS FET(Field Ef
fect Transistor)と記載する場合においては、酸化物または酸化物半導
体を有するトランジスタと換言することができる。
以下では、本発明の一態様に係る半導体装置の構造について説明する。
図1(A)は、半導体装置の上面図である。また、図1(B)は、図1(A)にA1-
A2の一点鎖線で示す部位の断面図である。また、図1(C)は、図1(A)にA3-A
4の一点鎖線で示す部位の断面図である。
の断面図であり、図1(C)において、A3-A4は半導体装置が有するトランジスタの
チャネル幅方向の断面図である。図1(A)の上面図では、図の明瞭化のために一部の要
素を省いて図示している。
の酸化物401aと、酸化物401a上の酸化物401b上に配置される。また、トラン
ジスタは、酸化物401b上の導電体310a、導電体310bおよび絶縁体301と、
導電体310a上、導電体310b上および絶縁体301上の絶縁体302と、絶縁体3
02上の絶縁体303と、絶縁体303上の絶縁体402と、絶縁体402上の酸化物4
06aと、酸化物406a上の酸化物406bと、酸化物406bの上面と接する領域を
有する導電体416a1および導電体416a2と、導電体416a1上のバリア膜41
7a1と、導電体416a2上のバリア膜417a2と、導電体416a1の側面、導電
体416a2の側面、バリア膜417a1の上面、バリア膜417a2の上面および酸化
物406bの上面と接する領域を有する酸化物406cと、酸化物406c上の絶縁体4
12と、酸化物406bの上面と酸化物406cおよび絶縁体412を介して互いに重な
る領域を有する導電体404と、を有する。また、絶縁体301は、開口を有していて、
開口内に導電体310aおよび導電体310bが配置される。
5上の酸化物420と、酸化物420上の酸化物422と、酸化物422上の絶縁体41
0と、が配置される。
体410を通り、導電体416a1に達する電極450と、バリア膜417a2、絶縁体
415、酸化物420、酸化物422および絶縁体410を通り、導電体416a2に達
する電極451と、が配置される。
の端部は面一であり、チャネル長方向においては、バリア膜417a1上およびバリア膜
417a2上に配置される。導電体404と重なる酸化物418上の絶縁体415の膜厚
、バリア膜417a1上の絶縁体415の膜厚およびバリア膜417a2上の絶縁体41
5の膜厚は、それぞれ略等しい。また、絶縁体415は、絶縁体402の上面と接する領
域を有する。
体404は、導電体404aおよび導電体404bの積層構造とすることができる。例え
ば、酸素の透過を抑制する機能を有する導電体404aを導電体404bの下層に成膜す
ることで導電体404bの酸化による電気抵抗値の増加を防ぐことができる。
。酸化物418として酸化アルミニウムなどの酸素の透過を抑制する機能を有する金属酸
化物を用いることにより、外方からの酸素が導電体404bへ拡散することを防ぎ、導電
体404bの酸化による電気抵抗値の増加を防ぐことができる。
on)法を用いて成膜された金属酸化物を用いることが好ましく、例えば酸化アルミニウ
ムを用いることが好ましい。絶縁体412は第1のゲート絶縁体としての機能を有する。
しての機能を有する。また、導電体416a1および導電体416a2は、酸素の透過を
抑制する機能を有する導電体と積層構造とすることができる。例えば酸素の透過を抑制す
る機能を有する導電体を上層に成膜することで導電体416a1および導電体416a2
の酸化による電気抵抗値の増加を防ぐことができる。なお、導電体の電気抵抗値の測定は
、2端子法などを用いて測定することができる。
酸素の透過を抑制する機能を有する。バリア膜417a1は、導電体416a1上にあっ
て、導電体416a1への酸素の拡散を防止する。バリア膜417a2は、導電体416
a2上にあって、導電体416a2への酸素の拡散を防止する。
ランジスタは、導電体404に印加する電位によって、酸化物406bの抵抗を制御する
ことができる。即ち、導電体404に印加する電位によって、導電体416a1と導電体
416a2との間の導通・非導通を制御することができる。
の全体を覆うように配置される。さらに、第1のゲート電極の機能を有する導電体404
は、第1のゲート絶縁体の機能を有する絶縁体412を介して酸化物406bの全体を覆
うように配置される。従って、第1のゲート電極としての機能を有する導電体404の電
界によって、酸化物406b全体を電気的に取り囲むことができる。第1のゲート電極の
電界によって、チャネル形成領域を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、surro
unded channel(s-channel)構造とよぶ。そのため、酸化物40
6b全体にチャネルを形成することができるのでソースとドレイン間に大電流を流すこと
ができ、導通時の電流(オン電流)を大きくすることができる。また、酸化物406bが
、導電体404の電界によって取り囲まれていることから非導通時の電流(オフ電流)を
小さくすることができる。
ス電極またはドレイン電極としての機能を有する導電体416a1および導電体416a
2と、は重なる領域を有することで、導電体404と、導電体416a1と、で形成され
る寄生容量および、導電体404と、導電体416a2と、で形成される寄生容量を有す
る。
2、酸化物406cに加えて、バリア膜417a1を有していることで、該寄生容量を小
さくすることができる。同様に、導電体404と、導電体416a2と、の間には、絶縁
体412、酸化物406cに加えて、バリア膜417a2を有していることで、該寄生容
量を小さくすることができる。よって、トランジスタは、周波数特性に優れたトランジス
タとなる。
体404と、導電体416a1または導電体416a2との間に電位差が生じた時に、導
電体404と、導電体416a1または導電体416a2と、の間のリーク電流を低減ま
たは防止することができる。
0は、導電体310aおよび導電体310bの積層構造とすることができる。絶縁体30
1の開口の内壁に接して導電体310aが形成され、さらに内側に導電体310bが形成
されている。ここで、導電体310aおよび導電体310bの上面の高さと、絶縁体30
1の上面の高さは同程度にできる。導電体310は、第2のゲート電極としての機能を有
する。また、導電体310は、酸素の透過を抑制する機能を有する導電体を含む多層膜と
することもできる。例えば、導電体310aを酸素の透過を抑制する機能を有する導電体
とすることで、導電体310bの酸化による導電率の低下を防ぐことができる。
有する。導電体310へ印加する電位によって、トランジスタのしきい値電圧を制御する
ことができる。
しく、例えば酸化アルミニウムを用いることが好ましい。このような酸化物420を用い
ることにより、酸化物420と絶縁体415が接する面を介して絶縁体415へ酸素を供
給し、絶縁体415を酸素過剰な状態にできる。つまり、絶縁体415は、化学量論的組
成を満たす酸素よりも多くの酸素を含むことができる。このような酸素を過剰酸素と呼ぶ
ことができる。該過剰酸素は、熱処理などによって、絶縁体415および絶縁体415と
接する絶縁体402を通り、酸化物406bのチャネルが形成される領域(チャネル形成
領域と呼ぶ)および酸化物406aに効果的に供給することができる。これにより、酸化
物406aおよび酸化物406bの酸素欠損を低減することができる。絶縁体415およ
び絶縁体402は、酸化物420または酸化物422よりも酸素を透過しやすい絶縁性材
料を用いる。例えば、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを用いることができる。
の過剰酸素が該領域を通して、電極450および電極451に拡散し、電極450および
電極451を酸化することで過剰酸素は消費されて減少してしまう場合がある。従って、
電極450および電極451と接する領域の表面積について考慮する必要がある。
む多層膜とすることもできる。電極450および電極451を酸素の透過を抑制する機能
を有する導電体とすることで、電極450および電極451の酸化を防止することができ
過剰酸素の消費を減少することができる場合がある。
示す。電極450が略直方体であり、電極450の底面および上面が一辺の長さがWであ
る正方形とする。絶縁体415の膜厚をTとすると、電極450が絶縁体415と接する
表面積は、W×T×4となる。なお、電極451についても上述と同様である。
り、各トランジスタが有する酸化物406bへの酸素の供給量、および各トランジスタが
有する導電体416a1の側面および導電体416a2の側面と、絶縁体415とが接す
る領域への酸素の拡散量は、トランジスタの密度が高くなることで大きくなる。
5と接する表面積とトランジスタのVshの関係を評価する。ゲート電圧Vg[V]を横
軸、ドレイン電流の平方根Id1/2[A]を縦軸としてプロットするId-Vg曲線に
おいて、ドレイン電流の立ち上がりのゲート電圧をVshと呼ぶ。本明細書におけるVs
hは、ゲート電圧Vg[V]を横軸、ドレイン電流Id[A]の対数を縦軸としてプロッ
トしたId-Vg曲線において、曲線上の傾きが最大である点における接線と、Id=1
.0×10-12[A]の直線との交点におけるゲート電圧と定義する。なお、ここでは
ドレイン電圧Vd=3.3Vとして、Vshを算出する。
中の酸素欠損の密度が高いとVshは小さくなる。つまりVshはマイナス方向へシフト
し、ノーマリオンのトランジスタ特性となる。従って、チャネル形成領域を有する酸化物
406b中に酸素を供給することにより、チャネル形成領域中の酸素欠損の密度を減少さ
せることで、Vshのマイナスシフトを防ぎ、ノーマリオフのトランジスタ特性を得るこ
とができる。
料について、各試料についてトランジスタ密度が、1個/μm2、2個/μm2、2.9
個/μm2の場合のトランジスタのVshを測定した。各試料および各トランジスタ密度
ともに電極450または電極451の底面または上面の一辺の長さは100nmとした。
hのトランジスタ密度依存性を示す。電極450または電極451が絶縁体415と接す
る表面積は、上述のようにS=W×T×4として計算する。絶縁体415の膜厚T=10
nmはS=0.004μm2、T=32nmはS=0.013μm2、T=62nmはS
=0.025μm2、T=100nmはS=0.04μm2となる。
ジスタ密度が大きくなるとVshは小さくなり、即ちマイナスシフトする傾向が見られる
。ただし、表面積の大きさによって、トランジスタ密度依存の大きさが異なることがわか
る。即ち、表面積が0.004μm2におけるトランジスタ密度依存が大きく、表面積が
、0.025μm2におけるトランジスタの密度依存性が小さい。
shの表面積依存性を示すグラフにまとめたものである。図4(B)によると、Vshは
、どのトランジスタ密度においても表面積が0.025μm2近傍において、各トランジ
スタ密度間のVshの差が最もが小さいことがわかる。
、トランジスタ密度が2.9個/μm2の場合のVshと、の差をΔVshとして、ΔV
shを縦軸とし、横軸を表面積として、ΔVshの表面積依存性を示すグラフにまとめた
ものである。
い事が解る。即ち、表面積が0.025μm2近傍において、最もトランジスタ密度依存
性が小さいことがわかる。
5が有する過剰酸素の消費量が抑えられるはずであり、図4(B)のグラフは、右下がり
の傾向となるはずである。ところが、トランジスタ密度が1個/μm2以外の試料におい
ては、上述のように、0.025μm2近傍がVshの最大値となっている。
化シリコンの膜厚へ置き換えたグラフである。図5(B)によると、図4(B)と同様の
傾向を示すグラフとなるが、これは、全ての試料において電極の底面または上面の一辺の
長さを100nmに固定したためである。
5と接する表面積および絶縁体415の膜厚にそれぞれ依存する。また、表面積が0.0
25μm2近傍または絶縁体415の膜厚が60nm近傍においてVshのトランジスタ
密度依存が小さい。
料は、基板上に絶縁体を配置し、該絶縁体上に酸化物を配置した。絶縁体としては酸化窒
化シリコンを用い、酸化物としては酸化アルミニウムを用いた。図5(A)は、絶縁体の
膜厚を0nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nmおよび100nmと
した時のそれぞれの膜中から放出される酸素分子量を測定した結果である。該酸素放出量
は、絶縁体に添加された過剰酸素量として見積もることが出来る。なお、測定方法として
は、昇温脱離ガス分析法を用いて、絶縁体の膜の表面温度が50℃から500℃の範囲に
ついて酸素分子に換算しての酸素の放出量を測定した。
。
加とともに急激に過剰酸素量が増加し、膜厚40nm近傍より厚い領域では過剰酸素量の
増加は飽和する傾向が見られる。このような傾向のために、膜厚0nm以上、40nm近
傍以下の領域では、Vshの依存性は、電極450または電極451が絶縁体415と接
する表面積よりも絶縁体415の膜厚の方が強くなる。すなわち膜厚が厚くなるとVsh
は大きくなる傾向が見られる。一方、膜厚40nm近傍より厚い領域では、過剰酸素量は
飽和し、膜厚による変化が小さくなるのでVshは、電極450または電極451が絶縁
体415と接する表面積に依存する。すなわち、電極450または電極451が絶縁体4
15と接する表面積が大きくなるとVshは小さくなる(マイナスシフト)傾向となる。
451が絶縁体415と接する表面積の最適な範囲を得ることができる。つまり、絶縁体
415の膜厚は、40nm以上であることが好ましい。また、絶縁体415と接する電極
450または電極451の表面積は、0.035μm2以下とすることが好ましい。トラ
ンジスタの密度は、0.01個/μm2以上2500個/μm2以下、好ましくは、0.
1個/μm2以上2500個/μm2以下、より好ましくは、1個/μm2以上2500
個/μm2以下、さらにより好ましくは、10個/μm2以上2500個/μm2以下、
さらにより好ましくは、100個/μm2以上2500個/μm2以下とする。
図1の半導体装置とは、異なる構成の半導体装置の一例について図2を用いて説明する
。
A2の一点鎖線で示す部位の断面図である。また、図2(C)は、図2(A)にA3-A
4の一点鎖線で示す部位の断面図である。図2(B)において、A1-A2は半導体装置
が有するトランジスタのチャネル長方向の断面図であり、図2(C)において、A3-A
4は半導体装置が有するトランジスタのチャネル幅方向の断面図である。図2(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。
上に、酸化物408aおよび酸化物408bが順に配され、酸化物408b上に絶縁体4
15が配されているところが、図1(B)および(C)に示す半導体装置と構成が異なる
。
例えば酸化アルミニウムを用いることが好ましい。ALD法を用いて成膜することで、ピ
ンホールが少なく、かつ段差を有する箇所であっても被覆性に優れた膜を形成することが
できる。また、酸化物408bは、スパッタリング法を用いて成膜された金属酸化物を用
いることが好ましく、例えば酸化アルミニウムを用いることが好ましい。このような酸化
物408bを用いることにより、酸化物408bから酸化物408aおよび絶縁体412
と酸化物408aが接する面を介して絶縁体412に酸素を供給して、絶縁体412を酸
素過剰な状態にできる。該過剰酸素は、熱処理などによって絶縁体412と接する酸化物
406cを通り、酸化物406bのチャネルが形成される領域(チャネル形成領域と呼ぶ
)および酸化物406aに効果的に供給することができる(経路1)。また、酸化物40
8bから酸化物408aおよび絶縁体402と酸化物408aが接する面を介して絶縁体
402に酸素を供給して、絶縁体402を酸素過剰な状態にできる。該過剰酸素は、熱処
理などによって絶縁体402から酸化物406bのチャネルが形成される領域(チャネル
形成領域と呼ぶ)および酸化物406aに効果的に供給することができる(経路2)。こ
れらの2つの経路により、酸化物406aおよび酸化物406bの酸素欠損を低減するこ
とができる。絶縁体412および絶縁体402は、酸化物420または酸化物422より
も酸素を透過しやすい絶縁性材料を用いる。例えば、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコ
ンを用いることができる。
しい。この様な機能を有することによって、酸化物406aおよび酸化物406bに供給
された酸素が外方に拡散することを防ぐことができる。
を抑制する機能を有することが好ましい。このような機能を有することで、外方からの水
素および水に代表される不純物が酸化物406aおよび酸化物406bへ侵入するのを防
ぐことができる。
以下とする。酸化物408bの膜厚は、酸化物408aの膜厚以上であることが好ましい
。
基板400としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板または導電体基板を用いればよ
い。絶縁体基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジル
コニア基板(イットリア安定化ジルコニア基板など)、樹脂基板などがある。また、半導
体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体基板、または炭化シリコ
ン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウム
からなる化合物半導体基板などがある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を
有する半導体基板、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板な
どがある。導電体基板としては、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などが
ある。または、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板などがある。さら
には、絶縁体基板に導電体または半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体または絶
縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体または絶縁体が設けられた基板などがある。
または、これらの基板に素子が設けられたものを用いてもよい。基板に設けられる素子と
しては、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子などがある。
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400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。なお、基板400とし
て、繊維を編みこんだシート、フィルムまたは箔などを用いてもよい。また、基板400
が伸縮性を有してもよい。また、基板400は、折り曲げや引っ張りをやめた際に、元の
形状に戻る性質を有してもよい。または、元の形状に戻らない性質を有してもよい。基板
400は、例えば、5μm以上700μm以下、好ましくは10μm以上500μm以下
、さらに好ましくは15μm以上300μm以下の厚さとなる領域を有する。基板400
を薄くすると、トランジスタを有する半導体装置を軽量化することができる。また、基板
400を薄くすることで、ガラスなどを用いた場合にも伸縮性を有する場合や、折り曲げ
や引っ張りをやめた際に、元の形状に戻る性質を有する場合がある。そのため、落下など
によって基板400上の半導体装置に加わる衝撃などを緩和することができる。即ち、丈
夫な半導体装置を提供することができる。
またはそれらの繊維などを用いることができる。可とう性基板である基板400は、線膨
張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。可とう性基板である基板400と
しては、例えば、線膨張率が1×10-3/K以下、5×10-5/K以下、または1×
10-5/K以下である材質を用いればよい。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポ
リオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミドなど)、ポリイミド、ポリカーボネート
、アクリルなどがある。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可とう性基板である基
板400として好適である。
絶縁体としては、絶縁性を有する酸化物、窒化物、酸化窒化物、窒化酸化物、金属酸化
物、金属酸化窒化物、金属窒化酸化物などがある。
囲うことによって、トランジスタ特性を安定にすることができる。例えば、絶縁体303
、酸化物401a、酸化物401b、酸化物408a、酸化物408b、酸化物418、
酸化物420および酸化物422として、水素などの不純物および酸素の透過を抑制する
機能を有する絶縁体を用いればよい。
ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、塩
素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、ネオ
ジム、ハフニウムまたはタンタルを含む絶縁体を、単層で、または積層で用いればよい。
化物408b、酸化物418、酸化物420および酸化物422としては、酸化アルミニ
ウム、酸化マグネシウム、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムまたは酸化タンタルなどの金
属酸化物、窒化酸化シリコンまたは窒化シリコンなどを用いればよい。なお、絶縁体30
3、酸化物401a、酸化物401b、酸化物418、酸化物420および酸化物422
は、酸化アルミニウムを有することが好ましい。
いて成膜すると該酸化物の下地層となる絶縁体へ酸素を添加することができる。
体415としては、例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、フッ素、マグネシウム、アルミ
ニウム、シリコン、リン、塩素、アルゴン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジ
ルコニウム、ランタン、ネオジム、ハフニウムまたはタンタルを含む絶縁体を、単層で、
または積層で用いればよい。例えば、絶縁体301、絶縁体302、絶縁体402、絶縁
体412、絶縁体410および絶縁体415としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン
または、窒化シリコンを有することが好ましい。
い。例えば、絶縁体402および絶縁体412は、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化
ジルコニウム、アルミニウムおよびハフニウムを有する酸化物、アルミニウムおよびハフ
ニウムを有する酸化窒化物、シリコンおよびハフニウムを有する酸化物、シリコンおよび
ハフニウムを有する酸化窒化物またはシリコンおよびハフニウムを有する窒化物などを有
することが好ましい。または、絶縁体402および絶縁体412は、酸化シリコンまたは
酸化窒化シリコンと、比誘電率の高い絶縁体と、の積層構造を有することが好ましい。酸
化シリコンおよび酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため、比誘電率の高い絶縁体と
組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の高い積層構造とすることができる。例え
ば、絶縁体402および絶縁体412において、酸化アルミニウム、酸化ガリウムまたは
酸化ハフニウムを酸化物406c側に有することで、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコ
ンに含まれるシリコンが、酸化物406bに混入することを抑制することができる。また
、例えば、絶縁体402および絶縁体412において、酸化シリコンまたは酸化窒化シリ
コンを酸化物406c側に有することで、酸化アルミニウム、酸化ガリウムまたは酸化ハ
フニウムと、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンと、の界面にトラップセンターが形成
される場合がある。該トラップセンターは、電子を捕獲することでトランジスタのしきい
値電圧をプラス方向に変動させることができる場合がある。
例えば、絶縁体410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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素および窒素
を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンまたは樹脂などを有することが好ま
しい。または、絶縁体410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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素およ
び窒素を添加した酸化シリコンまたは空孔を有する酸化シリコンと、樹脂と、の積層構造
を有することが好ましい。酸化シリコンおよび酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるた
め、樹脂と組み合わせることで、熱的に安定かつ比誘電率の低い積層構造とすることがで
きる。樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、
アラミドなど)、ポリイミド、ポリカーボネートまたはアクリルなどがある。
の透過を抑制する機能を有する絶縁体を用いればよい。バリア膜417a1およびバリア
膜417a2によって、絶縁体415中の過剰酸素が、導電体416a1、導電体416
a2へ拡散することを防止することができる。
酸化マグネシウム、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムまたは酸化タンタルなどの金属酸化
物、窒化酸化シリコンまたは窒化シリコンなどを用いればよい。
導電体404a、導電体404b、導電体310a、導電体310b、導電体416a
1、導電体416a2、電極450および電極451としては、アルミニウム、クロム、
銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウ
ム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジ
ウムなどから選ばれた金属元素を1種以上含む材料を用いることができる。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、電気伝導度が高い半導体、ニッ
ケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。
属酸化物に含まれる金属元素および酸素を含む導電性材料を用いてもよい。また、前述し
た金属元素および窒素を含む導電性材料を用いてもよい。例えば、窒化チタン、窒化タン
タルなどの窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、インジウム錫酸化物(ITO:
Indium Tin Oxide)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、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、シリコンを添加したインジウム
錫酸化物を用いてもよい。また、窒素を含むインジウムガリウム亜鉛酸化物を用いてもよ
い。このような材料を用いることで、酸化物406a、酸化物406bおよび酸化物40
6cに含まれる水素を捕獲することができる場合がある。または、外方の絶縁体などから
侵入する水素を捕獲することができる場合がある。
金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい
。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層
構造としてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、窒
素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造としてもよい。
述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料と、を組み合わせた積層構造を用い
ることが好ましい。この場合は、酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けると
よい。酸素を含む導電性材料をチャネル形成領域側に設けることで、当該導電性材料から
離脱した酸素がチャネル形成領域に供給されやすくなる。
酸化物406a、酸化物406bおよび酸化物406cとしては、金属酸化物を用いる
ことが好ましい。ただし、酸化物406a、酸化物406bおよび酸化物406cの代わ
りに、シリコン(歪シリコン含む)、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコ
ン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン、窒化ガリウムまたは有
機半導体などを用いても構わない場合がある。
について説明する。
ムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、
イットリウムまたはスズなどが含まれていることが好ましい。また、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、またはマグネシウムなどから選ばれ
た一種、または複数種が含まれていてもよい。
場合を考える。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、マグネシウムなどがある。ただし、元素Mとして
、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。
酸化物は、単結晶酸化物と、それ以外の非単結晶酸化物と、に分けられる。非単結晶酸
化物としては、例えば、CAAC-OS(c-axis aligned crysta
lline oxide semiconductor)、多結晶酸化物、nc-OS(
nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非
晶質酸化物(a-like OS:amorphous-like oxide sem
iconductor)および非晶質酸化物などがある。
結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する
領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列
の向きが変化している箇所を指す。
がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある
。なお、CAAC-OSにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界(グレインバウ
ンダリーともいう)を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒
界の形成が抑制されていることがわかる。これは、CAAC-OSが、a-b面方向にお
いて酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が
変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
素M、亜鉛、および酸素を有する層(以下、(M,Zn)層)とが積層した、層状の結晶
構造(層状構造ともいう)を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Mは、互いに置
換可能であり、(M,Zn)層の元素Mがインジウムと置換した場合、(In,M,Zn
)層と表すこともできる。また、In層のインジウムが元素Mと置換した場合、(In,
M)層と表すこともできる。
3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OSは、異なるナ
ノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。し
たがって、nc-OSは、分析方法によっては、a-like OSや非晶質酸化物と区
別が付かない場合がある。
。a-like OSは、鬆または低密度領域を有する。即ち、a-like OSは、
nc-OSおよびCAAC-OSと比べて、結晶性が低い。
物は、非晶質酸化物、多結晶酸化物、a-like OS、nc-OS、CAAC-OS
のうち、二種以上を有していてもよい。
次に、図23(A)、図23(B)、および図23(C)を用いて、本発明に係る酸化
物が有するインジウム、元素Mおよび亜鉛の原子数比の好ましい範囲について説明する。
なお、図23(A)、図23(B)、および図23(C)には、酸素の原子数比について
は記載しない。また、酸化物が有するインジウム、元素M、および亜鉛の原子数比のそれ
ぞれの項を[In]、[M]、および[Zn]とする。
]:[Zn]=(1+α):(1-α):1の原子数比(-1≦α≦1)となるライン、
[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):2の原子数比となるライン、[
In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):3の原子数比となるライン、[I
n]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):4の原子数比となるライン、および
[In]:[M]:[Zn]=(1+α):(1-α):5の原子数比となるラインを表
す。
なるライン、[In]:[M]:[Zn]=2:1:βの原子数比となるライン、[In
]:[M]:[Zn]=1:1:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn
]=1:2:βの原子数比となるライン、[In]:[M]:[Zn]=1:3:βの原
子数比となるライン、および[In]:[M]:[Zn]=1:4:βの原子数比となる
ラインを表す。
[Zn]=0:2:1の原子数比、およびその近傍値の酸化物は、スピネル型の結晶構造
をとりやすい。
、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=0:2:1の近傍値である場合、スピネル型
の結晶構造と層状の結晶構造との二相が共存しやすい。また、原子数比が[In]:[M
]:[Zn]=1:0:0の近傍値である場合、ビックスバイト型の結晶構造と層状の結
晶構造との二相が共存しやすい。酸化物中に複数の相が共存する場合、異なる結晶構造の
間において、結晶粒界が形成される場合がある。
子数比の好ましい範囲の一例について示している。
度)を高くすることができる。従って、インジウムの含有率が高い酸化物はインジウムの
含有率が低い酸化物と比較してキャリア移動度が高くなる。
なる。従って、原子数比が[In]:[M]:[Zn]=0:1:0、およびその近傍値
である場合(例えば図23(C)に示す領域C)は、絶縁性が高くなる。
層状構造となりやすい、図23(A)の領域Aで示される原子数比を有することが好まし
い。
、キャリア移動度も高い優れた酸化物が得られる。
界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくい
といえる。また、酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合
があるため、CAAC-OSは不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物ともいえる
。従って、CAAC-OSを有する酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、CAA
C-OSを有する酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
傍値を含む。近傍値には、例えば、[In]:[M]:[Zn]=5:3:4が含まれる
。また、領域Bは、[In]:[M]:[Zn]=5:1:6、およびその近傍値、およ
び[In]:[M]:[Zn]=5:1:7、およびその近傍値を含む。
あっても、形成条件により、酸化物の性質が異なる場合がある。例えば、酸化物をスパッ
タリング装置にて成膜する場合、ターゲットの原子数比からずれた原子数比の膜が形成さ
れる。また、成膜時の基板温度によっては、ターゲットの[Zn]よりも、膜の[Zn]
が小さくなる場合がある。従って、図示する領域は、酸化物が特定の特性を有する傾向が
ある原子数比を示す領域であり、領域A乃至領域Cの境界は厳密ではない。
続いて、上記酸化物をトランジスタに用いる場合について説明する。
減少させることができるため、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができ
る。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
物膜のキャリア密度を低くする場合においては、酸化物膜中の不純物濃度を低くし、欠陥
準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低
いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。例えば、酸化物膜は、キャリア密
度が8×1011/cm3未満、好ましくは1×1011/cm3未満、さらに好ましく
は1×1010/cm3未満であり、1×10-9/cm3以上とすればよい。
め、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化
物にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある
。
とが有効である。また、酸化物中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純
物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
ここで、酸化物中における各不純物の影響について説明する。
いて欠陥準位が形成される。このため、酸化物におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物
との界面近傍のシリコンや炭素の濃度(二次イオン質量分析法(SIMS:Second
ary Ion Mass Spectrometry)により得られる濃度)を、2×
1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1017atoms/cm3以下とす
る。
、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含ま
れている酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸
化物中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的
には、SIMSにより得られる酸化物中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を
、1×1018atoms/cm3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3以
下にする。
が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物を半導体に用いたトラ
ンジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物において、窒素はできる
限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物中の窒素濃度は、SIMSにおいて
、5×1019atoms/cm3未満、好ましくは5×1018atoms/cm3以
下、より好ましくは1×1018atoms/cm3以下、さらに好ましくは5×101
7atoms/cm3以下とする。
素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生
成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリア
である電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物を用いたトランジ
スタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物中の水素はできる限り低減さ
れていることが好ましい。具体的には、酸化物において、SIMSにより得られる水素濃
度を、1×1020atoms/cm3未満、好ましくは1×1019atoms/cm
3未満、より好ましくは5×1018atoms/cm3未満、さらに好ましくは1×1
018atoms/cm3未満とする。
安定した電気特性を付与することができる。
続いて、該酸化物を2層構造、または3層構造とした場合について述べる。酸化物S1
、酸化物S2、および酸化物S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁体のバンド図
と、酸化物S2および酸化物S3の積層構造、および積層構造に接する絶縁体のバンド図
と、酸化物S1および酸化物S2の積層構造、および積層構造に接する絶縁体のバンド図
と、について、図24を用いて説明する。
2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。また、図24(B)は、絶縁体
I1、酸化物S2、酸化物S3、および絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド
図の一例である。また、図24(C)は、絶縁体I1、酸化物S1、酸化物S2、および
絶縁体I2を有する積層構造の膜厚方向のバンド図の一例である。なお、バンド図は、理
解を容易にするため絶縁体I1、酸化物S1、酸化物S2、酸化物S3、および絶縁体I
2の伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)を示す。
に近く、代表的には、酸化物S2の伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物S1、酸化物
S3の伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上
、かつ2eV以下、または1eV以下であることが好ましい。すなわち、酸化物S1、酸
化物S3の電子親和力と、酸化物S2の電子親和力との差が、0.15eV以上、または
0.5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下であることが好ましい。
S2、酸化物S3において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言す
ると、連続的に変化または連続接合するともいうことができる。このようなバンド図を有
するためには、酸化物S1と酸化物S2との界面、または酸化物S2と酸化物S3との界
面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。
元素を有する(主成分とする)ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができ
る。例えば、酸化物S2がIn-Ga-Zn酸化物の場合、酸化物S1、酸化物S3とし
て、In-Ga-Zn酸化物、Ga-Zn酸化物、酸化ガリウムなどを用いるとよい。
面、および酸化物S2と酸化物S3との界面における欠陥準位密度を低くすることができ
るため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さく、高いオン電流が得られる。
ため、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。酸化物S1、酸化
物S3を設けることにより、トラップ準位を酸化物S2より遠ざけることができる。当該
構成とすることで、トランジスタのしきい値電圧がプラス方向にシフトすることを防止す
ることができる。
用いる。このとき、酸化物S2、酸化物S2と酸化物S1との界面、および酸化物S2と
酸化物S3との界面が、主にチャネル形成領域として機能する。例えば、酸化物S1、酸
化物S3には、図23(C)において、絶縁性が高くなる領域Cで示す原子数比の酸化物
を用いればよい。なお、図23(C)に示す領域Cは、[In]:[M]:[Zn]=0
:1:0、およびその近傍値、[In]:[M]:[Zn]=1:3:2およびその近傍
値、および[In]:[M]:[Zn]=1:3:4、およびその近傍値である原子数比
を示している。
び酸化物S3には、[M]/[In]が1以上、好ましくは2以上である酸化物を用いる
ことが好ましい。また、酸化物S3として、十分に高い絶縁性を得ることができる[M]
/([Zn]+[In])が1以上である酸化物を用いることが好適である。
することが可能である。
以下では、図1に示す半導体装置の作製方法を図6乃至図15を用いて説明する。
図6乃至図15において、各図の(A)は、上面図である。各図の(B)は各図の(A
)にA1-A2の一点鎖線で示す部位の断面図である。また、各図の(C)は、各図の(
A)にA3-A4の一点鎖線で示す部位の断面図である。各図の(B)において、A1-
A2はトランジスタのチャネル長方向の断面図であり、各図の(C)において、A3-A
4はトランジスタのチャネル幅方向の断面図である。
気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線
エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、パルスレ
ーザ堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法または原子層
堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法などを用いて行う
ことができる。
Enhanced CVD)法、熱を利用する熱CVD(TCVD:Thermal C
VD)法、光を利用する光CVD(Photo CVD)法などに分類できる。さらに用
いる原料ガスによって金属CVD(MCVD:Metal CVD)法、有機金属CVD
(MOCVD:Metal Organic CVD)法に分けることができる。
ズマを用いないため、被処理物へのプラズマダメージを小さくすることが可能な成膜方法
である。例えば、半導体装置に含まれる配線、電極、素子(トランジスタ、容量素子など
)などは、プラズマから電荷を受け取ることでチャージアップする場合がある。このとき
、蓄積した電荷によって、半導体装置に含まれる配線、電極、素子などが破壊される場合
がある。一方、プラズマを用いない熱CVD法の場合、こういったプラズマダメージが生
じないため、半導体装置の歩留まりを高くすることができる。また、熱CVD法では、成
膜中のプラズマダメージが生じないため、欠陥の少ない膜が得られる。
である。また、ALD法も、成膜中のプラズマダメージが生じないため、欠陥の少ない膜
が得られる。
は異なり、被処理物の表面における反応により膜が形成される成膜方法である。したがっ
て、被処理物の形状の影響を受けにくく、良好な段差被覆性を有する成膜方法である。特
に、ALD法は、優れた段差被覆性と、優れた厚さの均一性を有するため、アスペクト比
の高い開口部の表面を被覆する場合などに好適である。ただし、ALD法は、比較的成膜
速度が遅いため、成膜速度の速いCVD法などの他の成膜方法と組み合わせて用いること
が好ましい場合もある。
ことができる。例えば、CVD法およびALD法では、原料ガスの流量比によって、任意
の組成の膜を成膜することができる。また、例えば、CVD法およびALD法では、成膜
しながら原料ガスの流量比を変化させることによって、組成が連続的に変化した膜を成膜
することができる。原料ガスの流量比を変化させながら成膜する場合、複数の成膜室を用
いて成膜する場合と比べて、搬送や圧力調整に掛かる時間の分、成膜に掛かる時間を短く
することができる。したがって、半導体装置の生産性を高めることができる場合がある。
タリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができ
る。次に酸化物401b上に絶縁体301を成膜する。絶縁体301の成膜は、スパッタ
リング法、CVD法、MBE法PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。
穴および開口部なども含まれる。溝の形成はウエットエッチングを用いてもよいが、ドラ
イエッチングを用いるほうが微細加工には好ましい。また、酸化物401bは、絶縁体3
01をエッチングして溝を形成する際のエッチングストッパ膜として機能する絶縁体を選
択することが好ましい。例えば、溝を形成する絶縁体301に酸化シリコン膜を用いた場
合は、酸化物401bは窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜を用い
るとよい。
ムを成膜し、酸化物401bとして、ALD法によって酸化アルミニウムを成膜する。ま
た、絶縁体301として、CVD法によって酸化シリコンを成膜する。
は、酸素の透過を抑制する機能を有する導電体を含むことが望ましい。たとえば、窒化タ
ンタル、窒化タングステン、窒化チタンなどを用いることができる。またはタンタル、タ
ングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、モリブデンタングステン合金との
積層膜とすることができる。導電体310aとなる導電体の成膜は、スパッタリング法、
CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。
化タンタルを成膜する。
電体310bとなる導電体の成膜は、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法
またはALD法などを用いて行うことができる。
を成膜し、該窒化チタン上にCVD法によってタングステンを成膜する。
g:CMP)を行うことで、絶縁体301上の導電体310aとなる導電体および導電体
310bとなる導電体を除去する。その結果、溝部のみに、導電体310aとなる導電体
および導電体310bとなる導電体が残存することで導電体310aおよび導電体310
bを含む導電体310を形成することができる。
の成膜は、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用い
て行うことができる。
ング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。
ング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。
、絶縁体303として、ALD法を用いて酸化ハフニウムを成膜し、絶縁体402として
、CVD法を用いて酸化窒化シリコンを成膜する。
の高さと絶縁体301の上面の高さが異なり、導電体310上面と絶縁体301の上面と
、の境界近傍で段差が発生することがある。該段差をCMPによって小さくすることで、
後に成膜する膜の被覆率の悪化を防止し、半導体装置の歩留りの低下を防ぐことができる
場合がある。CMP後の段差は、好ましくは、3nm以下、より好ましくは1nm以下と
する。
好ましくは450℃以上600℃以下、さらに好ましくは520℃以上570℃以下で行
えばよい。第1の熱処理は、窒素または不活性ガス雰囲気、または酸化性ガスを10pp
m以上、1%以上もしくは10%以上含む雰囲気で行う。第1の熱処理は減圧状態で行っ
てもよい。または、第1の熱処理は、窒素または不活性ガス雰囲気で熱処理した後に、脱
離した酸素を補うために酸化性ガスを10ppm以上、1%以上または10%以上含む雰
囲気で熱処理を行ってもよい。第1の熱処理によって、絶縁体402に含まれる水素や水
などの不純物を除去することなどができる。または、第1の熱処理において、減圧状態で
酸素を含むプラズマ処理を行ってもよい。酸素を含むプラズマ処理は、例えばマイクロ波
を用いた高密度プラズマを発生させる電源を有する装置を用いることが好ましい。または
、基板側にRF(Radio Frequency)を印加する電源を有してもよい。高
密度プラズマを用いることより高密度の酸素ラジカルを生成することができ、基板側にR
Fを印加することで高密度プラズマによって生成された酸素ラジカルを効率よく絶縁体4
02内に導くことができる。または、この装置を用いて不活性ガスを含むプラズマ処理を
行った後に脱離した酸素を補うために酸素を含むプラズマ処理を行ってもよい。尚、第1
の熱処理は行わなくても良い場合がある。
成膜後それぞれに行うこともできる。該熱処理は、第1の熱処理条件を用いることができ
るが、絶縁体302成膜後の熱処理は、窒素を含む雰囲気中で行うことが好ましい。
処理を行なった後に、連続して酸素雰囲気にて400℃の温度で1時間の処理を行う。
パッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことが
できる。
理としては、例えば、イオン注入法、プラズマ処理法などがある。なお、酸化物406a
1に添加された酸素は、過剰酸素となる。次に酸化物406a1上に酸化物406b1を
成膜する。酸化物406b1の成膜は、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PLD
法またはALD法などを用いて行うことができる。
る。第2の熱処理によって、酸化物406b1の水素や水などの不純物を除去することな
どができる。本実施の形態では、窒素雰囲気にて400℃の温度で1時間の処理を行なっ
た後に、連続して酸素雰囲気にて400℃の温度で1時間の処理を行う。
タリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができ
る。導電体416として、導電性を有する酸化物、例えば、インジウム錫酸化物(ITO
:Indium Tin Oxide)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、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、シリコンを添加したインジウ
ム錫酸化物、または窒素を含むインジウムガリウム亜鉛酸化物を成膜し、該酸化物上に、
アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、
タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウ
ム、ベリリウム、インジウムなどから選ばれた金属元素を1種以上含む材料、または、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、電気伝導度が高い半導体、
ニッケルシリサイドなどのシリサイドを成膜してもよい。
拡散してくる水素を捕獲する機能を有する場合があり、トランジスタ特性および信頼性が
向上することがある。または、該酸化物の代わりにチタンを用いても同様の機能を有する
場合がある。本実施の形態では、導電体416として、窒化タンタルを成膜する。
タリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができ
る。本実施の形態では、バリア膜417として、酸化アルミニウムを成膜する。
リング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる
。本実施の形態では、導電体411として、窒化タンタルを成膜する(図6(A)、(B
)および(C)参照。)。
。該加工においては、導電体411aの断面形状がテーパー形状を有することが好ましい
。該テーパー角度は、基板底面と平行な面に対して、30度以上75度未満、好ましくは
30度以上70度未満とする。このようなテーパー角度を有することによって、以降の成
膜工程における膜の被覆性が向上する。また、該加工はドライエッチング法を用いること
が好ましい。ドライエッチング法による加工は微細加工および上述のテーパー形状の加工
に適している(図7(A)、(B)および(C)参照。)。
された領域を、現像液を用いて除去または残存させてレジストマスクを形成する。次に、
当該レジストマスクを介してエッチング処理することで導電体、半導体または絶縁体など
を所望の形状に加工することができる。例えば、KrFエキシマレーザ光、ArFエキシ
マレーザ光、EUV(Extreme Ultraviolet)光などを用いて、レジ
ストを露光することでレジストマスクを形成すればよい。また、基板と投影レンズとの間
に液体(例えば水)を満たして露光する、液浸技術を用いてもよい。また、前述した光に
代えて、電子ビームやイオンビームを用いてもよい。なお、電子ビームやイオンビームを
用いる場合には、マスクは不要となる。なお、レジストマスクの除去には、アッシングな
どのドライエッチング処理を行う、ウエットエッチング処理を行う、ドライエッチング処
理後にウエットエッチング処理を行う、またはウエットエッチング処理後にドライエッチ
ング処理を行うことができる。
:Capacitively Coupled Plasma)エッチング装置を用いる
ことができる。平行平板型電極を有する容量結合型プラズマエッチング装置は、平行平板
型電極の一方の電極に高周波電源を印加する構成でもよい。または平行平板型電極の一方
の電極に複数の異なった高周波電源を印加する構成でもよい。または平行平板型電極それ
ぞれに同じ周波数の高周波電源を印加する構成でもよい。または平行平板型電極それぞれ
に周波数の異なる高周波電源を印加する構成でもよい。または高密度プラズマ源を有する
ドライエッチング装置を用いることができる。高密度プラズマ源を有するドライエッチン
グ装置は、例えば、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupl
ed Plasma)エッチング装置などを用いることができる。
よび導電体416をエッチングし、導電体411a1、導電体411a2、バリア膜41
7aおよび導電体416aを形成する(図8(A)、(B)および(C)参照。)。
ッチングマスクとして、バリア膜417aをエッチングし、バリア膜417a1およびバ
リア膜417a2を形成する。
る部分をエッチングマスクとして、酸化物406a1および酸化物406b1をエッチン
グし、酸化物406aおよび酸化物406bを形成する。本実施の形態では、導電体41
1a1、導電体411a2および導電体416aとして、窒化タンタルを用いる。従って
、窒化タンタルのエッチング速度に対して酸化物406a1および酸化物406b1のエ
ッチング速度の方が速いエッチング条件を用いて加工することが好ましい。窒化タンタル
のエッチング速度を1とすると、酸化物406a1および酸化物406b1のエッチング
速度は3以上50以下、好ましくは、5以上30以下とする(図9(A)、(B)および
(C)参照。)。
いる部分をエッチングし、導電体416a1、導電体416a2を形成する(図10(A
)、(B)および(C)参照。)。ここで、図10(C)に示すように、酸化物406b
は、側面と上面との間に湾曲面を有することがある。酸化物406bの湾曲面の曲率半径
は、3nm以上10nm以下とする。
浄処理を行ってもよい。本実施の形態では、炭酸水とフッ化水素酸の混合溶液を用いて洗
浄処理を行う。フッ化水素酸の濃度は約70ppmである。
いることができる。本実施の形態では、第3の熱処理は行わない。
酸化物406aおよび酸化物406bなどの表面または内部に付着または拡散することが
ある。不純物としては、例えば、フッ素または塩素などがある。
物406a膜中、および酸化物406b膜中の水分濃度および水素濃度を低減することが
できる。
CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。特にスパ
ッタリング法を用いて成膜することが好ましい。また、スパッタリング条件としては、酸
素とアルゴンの混合ガスを用いて、好ましくは酸素分圧の高い条件、より好ましくは酸素
のみを用いた条件を用いて、室温または100℃以上200℃以下の温度で成膜する。
物406b、および絶縁体402に過剰酸素を添加することができて好ましい。
パッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことが
できる(図11(A)、(B)および(C)参照。)。
できる。該熱処理によって、絶縁体412a中の水分濃度および水素濃度を低減させるこ
とができる。本実施の形態では、第4の熱処理は行なわない。
パッタリング法、CVD法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことが
できる。
よい。例えば、導電体404aとなる導電体として、酸化物を上述の酸化物406c1と
同様の条件を用いて成膜することで絶縁体412aへ酸素を添加することができる。絶縁
体412aに添加された酸素は過剰酸素となる。
化物の電気抵抗値を低下させて導電体404aとなる導電体とすることができる。さらに
導電体404aとなる導電体上に導電体404bとなる導電体をスパッタリング法などに
よって成膜してもよい。本実施の形態では、導電体404aとなる導電体としてスパッタ
リング法によって窒化チタンを成膜し、導電体404bとなる導電体として、スパッタリ
ング法によって、タングステンを成膜する。
できる。本実施の形態では、第5の熱処理は行わない。
よって加工し、導電体404aおよび導電体404bを形成する(図12(A)、(B)
および(c)参照。)。
は、金属酸化物を用いることが好ましく、スパッタリング法、CVD法、MBE法、PL
D法またはALD法などを用いて行うことができる。例えば、ALD法によって酸化アル
ミニウムを成膜することで、導電体404の上面および側面に、ピンホールが少なく、か
つ膜厚が均一に成膜できるので、導電体404の酸化を防止することができる。本実施の
形態では、ALD法によって酸化アルミニウムを成膜する。
フィー法によって加工し、酸化物418、絶縁体412および、酸化物406cを形成す
る。ここで、酸化物418の端部、絶縁体412の端部および酸化物406cの端部は面
一であり、チャネル長方向においては、バリア膜417a1上およびバリア膜417a2
上に配置される(図13(A)、(B)および(C)参照。)。
、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。絶縁体415は、
酸化物418よりも酸素を透過しやすい機能を有することが好ましい。本実施の形態では
、CVD法によって酸化シリコンを成膜する。
の成膜は、金属酸化物を用いることが好ましく、スパッタリング法、CVD法、MBE法
、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。
ウムを成膜することで、酸素を絶縁体415に添加することができる。添加された酸素は
絶縁体415中で過剰酸素となり、酸化物420の成膜後に熱処理を行うことによって、
該過剰酸素は絶縁体415から絶縁体402を通りチャネル形成領域を有する酸化物40
6bへ効果的に添加され、チャネル形成領域の欠陥を修復することができる。
ールが少なく、かつ膜厚が均一に成膜できるので、外方からの水素などの不純物の侵入を
防ぐことができる。また、酸化物422へ添加された酸素が外方へ拡散することを防ぐこ
とができる。本実施の形態では、酸化物420としてスパッタリング法によって酸化アル
ミニウムを成膜し、酸化物422としてALD法によって酸化アルミニウムを成膜する。
MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。本実施の形態では、
酸化窒化シリコンを成膜する。次に、CMPを行い、絶縁体410の上面を平坦化しても
よい(図14(A)、(B)および(C)参照。)。
体415およびバリア膜417a1を通り、導電体416a1に達する開口を形成する。
該開口に導電体を埋め込み、電極450を形成する。ならびに、絶縁体410、酸化物4
22、酸化物420、絶縁体415およびバリア膜417a2を通り、導電体416a2
に達する開口を形成する。該開口に導電体を埋め込み、電極451を形成する(図15(
A)、(B)および(C)参照。)。
縁体を成膜し、該絶縁体上に、レジストマスクを形成し、該レジストマスクをエッチング
マスクとして、導電体および絶縁体を加工し、導電体および絶縁体をエッチングマスクと
して、開口を形成してもよい。
法、MBE法、PLD法またはALD法などを用いて行うことができる。また、電極45
0および電極451となる導電体は、多層構造とすることができる。例えば酸素の透過を
抑制する機能を有する導電体と該導電体と異なる導電体との積層構造としてもよい。本実
施の形態では窒化チタンおよびタングステンをCVD法によってこの順に連続成膜する。
以上により、図1に示す半導体装置を作製することができる。
することが可能である。
本実施の形態では、半導体装置の一形態を、図16乃至図19を用いて説明する。図1
6および図17に示す半導体装置は、トランジスタ300と、トランジスタ200、およ
び容量素子100を有している。
ジスタである。トランジスタ200は、オフ電流が小さいため、これを記憶装置に用いる
ことにより長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。つまり、リフレッシュ動
作を必要としない、あるいは、リフレッシュ動作の頻度が極めて少ないため、記憶装置の
消費電力を十分に低減することができる。
接続され、配線3002はトランジスタ300のドレインと電気的に接続されている。ま
た、配線3003はトランジスタ200のソースおよびドレインの一方と電気的に接続さ
れ、配線3004はトランジスタ200の第1のゲートと電気的に接続され、配線300
6はトランジスタ200の第2のゲートと電気的に接続されている。そして、トランジス
タ300のゲート、およびトランジスタ200のソースおよびドレインの他方は、容量素
子100の電極の一方と電気的に接続され、配線3005は容量素子100の電極の他方
と電気的に接続されている。
能という特性を有することで、以下に示すように、情報の書き込み、保持、読み出しが可
能である。
スタ200が導通状態となる電位にして、トランジスタ200を導通状態とする。これに
より、配線3003の電位が、トランジスタ300のゲート、および容量素子100の電
極の一方と電気的に接続するノードFGに与えられる。即ち、トランジスタ300のゲー
トには、所定の電荷が与えられる(書き込み)。ここでは、異なる二つの電位レベルを与
える電荷(以下Lowレベル電荷、Highレベル電荷という。)のどちらかが与えられ
るものとする。その後、配線3004の電位を、トランジスタ200が非導通状態となる
電位にして、トランジスタ200を非導通状態とすることにより、ノードFGに電荷が保
持される(保持)。
持される。
状態で、配線3005に適切な電位(読み出し電位)を与えると、配線3002は、ノー
ドFGに保持された電荷量に応じた電位をとる。これは、トランジスタ300をnチャネ
ル型とすると、トランジスタ300のゲートにHighレベル電荷が与えられている場合
の見かけ上のしきい値電圧Vth_Hは、トランジスタ300のゲートにLowレベル電
荷が与えられている場合の見かけ上のしきい値電圧Vth_Lより低くなるためである。
ここで、見かけ上のしきい値電圧とは、トランジスタ300を「導通状態」とするために
必要な配線3005の電位をいうものとする。したがって、配線3005の電位をVth
_HとVth_Lの間の電位V0とすることにより、ノードFGに与えられた電荷を判別
できる。例えば、書き込みにおいて、ノードFGにHighレベル電荷が与えられていた
場合には、配線3005の電位がV0(>Vth_H)となれば、トランジスタ300は
「導通状態」となる。一方、ノードFGにLowレベル電荷が与えられていた場合には、
配線3005の電位がV0(<Vth_L)となっても、トランジスタ300は「非導通
状態」のままである。このため、配線3002の電位を判別することで、ノードFGに保
持されている情報を読み出すことができる。
本発明の一態様の半導体装置は、図16に示すようにトランジスタ300、トランジス
タ200、容量素子100を有する。トランジスタ200はトランジスタ300の上方に
設けられ、容量素子100はトランジスタ300、およびトランジスタ200の上方に設
けられている。
311の一部からなる半導体領域313、およびソース領域またはドレイン領域として機
能する低抵抗領域314a、および低抵抗領域314bを有する。
るが、トランジスタ300は、pチャネル型、あるいはnチャネル型のいずれでもよい。
ドレイン領域となる低抵抗領域314a、および低抵抗領域314bなどにおいて、シリ
コン系半導体などの半導体を含むことが好ましく、単結晶シリコンを含むことが好ましい
。または、Ge(ゲルマニウム)、SiGe(シリコンゲルマニウム)、GaAs(ガリ
ウムヒ素)、GaAlAs(ガリウムアルミニウムヒ素)などを有する材料で形成しても
よい。結晶格子に応力を与え、格子間隔を変化させることで有効質量を制御したシリコン
を用いた構成としてもよい。またはGaAsとGaAlAs等を用いることで、トランジ
スタ300をHEMT(High Electron Mobility Transi
stor)としてもよい。
導体材料に加え、ヒ素、リンなどのn型の導電性を付与する元素、またはホウ素などのp
型の導電性を付与する元素を含む。
元素、もしくはホウ素などのp型の導電性を付与する元素を含むシリコンなどの半導体材
料、金属材料、合金材料、または金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる
。
できる。具体的には、導電体に窒化チタンや窒化タンタルなどの材料を用いることが好ま
しい。さらに導電性と埋め込み性を両立するために導電体にタングステンやアルミニウム
などの金属材料を積層として用いることが好ましく、特にタングステンを用いることが耐
熱性の点で好ましい。
成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
縁体326が順に積層して設けられている。
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、
酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどを用いればよい。
平坦化する平坦化膜としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁体322の上面は、
平坦性を高めるために化学機械研磨(CMP)法等を用いた平坦化処理により平坦化され
ていてもよい。
スタ200が設けられる領域に、水素や不純物が拡散しないようなバリア性を有する膜を
用いることが好ましい。
コンを用いることができる。ここで、トランジスタ200等の酸化物半導体を有する半導
体素子に、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。従って、
トランジスタ200と、トランジスタ300との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いる
ことが好ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜と
する。
できる。例えば、絶縁体324の水素の脱離量は、TDS分析において、50℃から50
0℃の範囲において、水素原子に換算した脱離量が、絶縁体324の面積当たりに換算し
て、10×1015atoms/cm2以下、好ましくは5×1015atoms/cm
2以下であればよい。
絶縁体326の比誘電率は4未満が好ましく、3未満がより好ましい。また例えば、絶縁
体326の誘電率は、絶縁体324の比誘電率の0.7倍以下が好ましく、0.6倍以下
がより好ましい。比誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を
低減することができる。
100、またはトランジスタ200と電気的に接続する導電体328、および導電体33
0等が埋め込まれている。なお、導電体328、および導電体330は電極、または配線
として機能する。また、電極または配線として機能する導電体は、複数の構造をまとめて
同一の符号を付与する場合がある。また、本明細書等において、配線と、配線と電気的に
接続する電極とが一体物であってもよい。すなわち、導電体の一部が配線として機能する
場合、および導電体の一部が電極として機能する場合もある。
料、合金材料、金属窒化物材料、または金属酸化物材料などの導電性材料を、単層または
積層して用いることができる。耐熱性と導電性を両立するタングステンやモリブデンなど
の高融点材料を用いることが好ましく、タングステンを用いることが好ましい。または、
アルミニウムや銅などの低抵抗導電性材料で形成することが好ましい。低抵抗導電性材料
を用いることで配線抵抗を低くすることができる。
いて、絶縁体350、絶縁体352、及び絶縁体354が順に積層して設けられている。
また、絶縁体350、絶縁体352、及び絶縁体354には、導電体356が形成されて
いる。導電体356は、電極、または配線として機能する。なお導電体356は、導電体
328、および導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。
る絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体356は、水素に対するバリア性を有す
る導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体350が有
する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、ト
ランジスタ300とトランジスタ200とは、バリア層により分離することができ、トラ
ンジスタ300からトランジスタ200への水素の拡散を抑制することができる。
るとよい。また、窒化タンタルと導電性が高いタングステンを積層することで、配線とし
ての導電性を保持したまま、トランジスタ300からの水素の拡散を抑制することができ
る。この場合、水素に対するバリア性を有する窒化タンタル層が、水素に対するバリア性
を有する絶縁体350と接する構造であることが好ましい。
いて、絶縁体360、絶縁体362、及び絶縁体364が順に積層して設けられている。
また、絶縁体360、絶縁体362、及び絶縁体364には、導電体366が形成されて
いる。導電体366は、電極、または配線として機能する。なお導電体366は、導電体
328、および導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。
る絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体366は、水素に対するバリア性を有す
る導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体360が有
する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、ト
ランジスタ300とトランジスタ200とは、バリア層により分離することができ、トラ
ンジスタ300からトランジスタ200への水素の拡散を抑制することができる。
いて、絶縁体370、絶縁体372、及び絶縁体374が順に積層して設けられている。
また、絶縁体370、絶縁体372、及び絶縁体374には、導電体376が形成されて
いる。導電体376は、電極、または配線として機能する。なお導電体376は、導電体
328、および導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。
る絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体376は、水素に対するバリア性を有す
る導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体370が有
する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、ト
ランジスタ300とトランジスタ200とは、バリア層により分離することができ、トラ
ンジスタ300からトランジスタ200への水素の拡散を抑制することができる。
いて、絶縁体380、絶縁体382、及び絶縁体384が順に積層して設けられている。
また、絶縁体380、絶縁体382、及び絶縁体384には、導電体386が形成されて
いる。導電体386は、電極、または配線として機能する。なお導電体386は、導電体
328、および導電体330と同様の材料を用いて設けることができる。
る絶縁体を用いることが好ましい。また、導電体386は、水素に対するバリア性を有す
る導電体を含むことが好ましい。特に、水素に対するバリア性を有する絶縁体380が有
する開口部に、水素に対するバリア性を有する導電体が形成される。当該構成により、ト
ランジスタ300とトランジスタ200とは、バリア層により分離することができ、トラ
ンジスタ300からトランジスタ200への水素の拡散を抑制することができる。
が、順に積層して設けられている。絶縁体210、絶縁体212、絶縁体214、および
絶縁体301のいずれかは、酸素や水素に対してバリア性のある物質を用いることが好ま
しい。
ジスタ300を設ける領域などから、トランジスタ200を設ける領域に、水素や不純物
が拡散しないようなバリア性を有する膜を用いることが好ましい。従って、絶縁体324
と同様の材料を用いることができる。
いることができる。ここで、トランジスタ200等の酸化物半導体を有する半導体素子に
、水素が拡散することで、該半導体素子の特性が低下する場合がある。従って、トランジ
スタ200と、トランジスタ300との間に、水素の拡散を抑制する膜を用いることが好
ましい。水素の拡散を抑制する膜とは、具体的には、水素の脱離量が少ない膜とする。
214には、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用い
ることが好ましい。
分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化ア
ルミニウムは、トランジスタの作製工程中および作製後において、水素、水分などの不純
物のトランジスタ200への混入を防止することができる。また、トランジスタ200を
構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ20
0に対する保護膜として用いることに適している。
用いることができる。また、比較的比誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に
生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体212、および絶縁体301と
して、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。
218、及びトランジスタ200を構成する導電体(導電体310)等が埋め込まれてい
る。なお、導電体218は、容量素子100、またはトランジスタ300と電気的に接続
する電極、または配線としての機能を有する。導電体218は、導電体328、および導
電体330と同様の材料を用いて設けることができる。
、および水に対するバリア性を有する導電体であることが好ましい。当該構成により、ト
ランジスタ300とトランジスタ200とは、酸素、水素、および水に対するバリア性を
有する層で、分離することができ、トランジスタ300からトランジスタ200への水素
の拡散を抑制することができる。
200の構造は、先の実施の形態で説明した半導体装置が有するトランジスタを用いれば
よい。また、図16に示すトランジスタ200は一例であり、その構造に限定されず、回
路構成や駆動方法に応じて適切なトランジスタを用いればよい。
領域が形成されていることが好ましい。特に、トランジスタ200に酸化物半導体を用い
る場合、トランジスタ200近傍の層間膜などに、過剰酸素領域を有する絶縁体を設ける
ことで、トランジスタ200が有する酸化物406a、酸化物406bおよび酸化物40
6cの酸素欠損を低減することができるのでトランジスタ200の信頼性を向上させるこ
とができる。
化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、TDS分析に
て、酸素分子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1014molecules/cm2
以上、好ましくは1.0×1015molecules/cm2以上である酸化物膜であ
る。なお、上記TDS分析時における膜の表面温度としては100℃以上700℃以下、
または100℃以上500℃以下の範囲が好ましい。
ることが好ましい。または、金属酸化物を用いることもできる。なお、本明細書中におい
て、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、
窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
対してバリア性のある物質を用いることが好ましい。例えば、酸化物420には、酸化ア
ルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタルなどの金属酸化物を用いることが好ましい。
分などの不純物、の両方に対して膜を透過させない遮断効果が高い。したがって、酸化ア
ルミニウムは、トランジスタの作製工程中および作製後において、水素、水分などの不純
物のトランジスタ200への混入を防止することができる。また、トランジスタ200を
構成する酸化物からの酸素の放出を抑制することができる。そのため、トランジスタ20
0に対する保護膜として用いることに適している。
が好ましく、例えば酸化アルミニウムを用いることが好ましい。このような酸化物420
を用いることにより、酸化物420と絶縁体415とが接する面を介して絶縁体415に
酸素を供給して、絶縁体415を過剰酸素を有する絶縁体とすることができる。
化物を用いることができる。例えば、ALD法を用いた酸化アルミニウムを成膜すること
で、ピンホールが少なく、かつ膜厚が均一に成膜できるので、外方からの水素などの不純
物の侵入を防ぐことができる。
料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶
縁体410として、酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などを用いることができる。
0および電極451が埋め込まれている。また、絶縁体302、絶縁体303、絶縁体4
02、絶縁体415、酸化物420、酸化物422および絶縁体410には、電極452
が埋め込まれている。
またはトランジスタ300と電気的に接続する電極、または配線として機能する。電極4
50、電極451および電極452は、導電体328、および導電体330と同様の材料
を用いて設けることができる。ここで、電極450、電極451および電極452それぞ
れが絶縁体415と接する表面積は、略等しい。
100は、導電体110と、導電体120、および絶縁体130とを有する。
200、またはトランジスタ300と電気的に接続する電極、または配線として機能する
。導電体110は、容量素子100の一方の電極として機能する。なお、導電体112、
および導電体110は、同時に形成することができる。
ン、アルミニウム、銅、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた元素を含む金属膜
、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化タンタル膜、窒化チタン膜、窒化
モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。又は、インジウム錫酸化
物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、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導電性材料を適用
することもできる。
定されず、2層以上の積層構造でもよい。例えば、バリア性を有する導電体と導電性が高
い導電体との間に、バリア性を有する導電体、および導電性が高い導電体に対して密着性
が高い導電体を形成してもよい。
体130を設ける。絶縁体130は、例えば、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、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、窒化酸化ハフニウム
、窒化ハフニウムなどを用いればよく、積層または単層で設けることができる。
よい。当該構成により、容量素子100は、絶縁体130を有することで、絶縁耐力が向
上し、容量素子100の静電破壊を抑制することができる。
20は容量素子100の他方の電極としての機能を有する。なお、導電体120は、金属
材料、合金材料、または金属酸化物材料などの導電性材料を用いることができる。耐熱性
と導電性を両立するタングステンやモリブデンなどの高融点材料を用いることが好ましく
、特にタングステンを用いることが好ましい。また、導電体などの他の構造と同時に形成
する場合は、低抵抗金属材料であるCu(銅)やAl(アルミニウム)等を用いればよい
。
50は、絶縁体320と同様の材料を用いて設けることができる。また、絶縁体150は
、その下方の凹凸形状を被覆する平坦化膜として機能してもよい。
体156は、電極450と、導電体112を介して電気的に接続する電極としての機能を
有する。また、導電体156は、導電体120とも電気的に接続されている。
機能を有する。また、導電体166上には、絶縁体160が設けられている。絶縁体16
0としては、絶縁体320と同様の材料を用いることができる。または、有機樹脂膜を用
いてもよい。
半導体を有するトランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると
共に、信頼性を向上させることができる。または、オン電流が大きい酸化物半導体を有す
るトランジスタを提供することができる。または、オフ電流が小さい酸化物半導体を有す
るトランジスタを提供することができる。または、消費電力が低減された半導体装置を提
供することができる。
また、本実施の形態の変形例の一例を、図17に示す。図17は、図16と、トランジ
スタ300の構成が異なる。
1の一部)が凸形状を有する。また、半導体領域313の側面および上面を、絶縁体31
5を介して、導電体316が覆うように設けられている。なお、導電体316は仕事関数
を調整する材料を用いてもよい。このようなトランジスタ300は半導体基板の凸部を利
用していることからFIN型トランジスタとも呼ばれる。なお、凸部の上部に接して、凸
部を形成するためのマスクとして機能する絶縁体を有していてもよい。また、ここでは半
導体基板の一部を加工して凸部を形成する場合を示したが、SOI基板を加工して凸形状
を有する半導体膜を形成してもよい。
ランジスタを用いた半導体装置において、電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向
上させることができる。または、オン電流が大きい酸化物半導体を有するトランジスタを
提供することができる。または、オフ電流が小さい酸化物半導体を有するトランジスタを
提供することができる。または、消費電力が低減された半導体装置を提供することができ
る。
本実施の形態のメモリセルアレイの一例を、図18に示す。図16および図17に示す
半導体装置をマトリクス状に配置することで、メモリセルアレイを構成することができる
。図18は、図17に示す記憶装置を、マトリクス状に配置した場合における、行の一部
を抜き出した断面図である。
る半導体装置と、トランジスタ340、トランジスタ201、および容量素子101を有
する半導体装置とが、同じ行に配置されている。
タ200、およびトランジスタ201)を有する。
報を読み出さなくてはならない。例えば、メモリセルアレイがNOR型の構成の場合、情
報を読み出さないメモリセルのトランジスタ300を非導通状態にすることで、所望のメ
モリセルの情報のみを読み出すことができる。この場合、ノードFGに与えられた電荷に
よらずトランジスタ300が「非導通状態」となるような電位、つまり、Vth_Hより
低い電位を、情報を読み出さないメモリセルと接続される配線3005に与えればよい。
または、例えば、メモリセルアレイがNAND型の構成の場合、情報を読み出さないメモ
リセルのトランジスタ300を導通状態にすることで、所望のメモリセルの情報をのみ読
み出すことができる。この場合、ノードFGに与えられた電荷によらずトランジスタ30
0が「導通状態」となるような電位、つまり、Vth_Lより高い電位を、情報を読み出
さないメモリセルと接続される配線3005に与えればよい。
本発明の一態様である半導体装置を使用した、記憶装置の一例を図19に示す。
および容量素子100を有する半導体装置に加え、トランジスタ345を有している。
る。例えば、トランジスタ345の第1のゲート及び第2のゲートをソースとダイオード
接続し、トランジスタ345のソースと、トランジスタ200の第2のゲートを接続する
構成とする。当該構成でトランジスタ200の第2のゲートの負電位を保持するとき、ト
ランジスタ345の第1のゲートーソース間の電圧および、第2のゲートーソース間の電
圧は、0Vになる。トランジスタ345において、第2のゲート電圧及び第1のゲート電
圧が0Vのときのドレイン電流が非常に小さいため、トランジスタ200およびトランジ
スタ345に電源供給をしなくても、トランジスタ200の第2のゲートの負電位を長時
間維持することができる。これにより、トランジスタ200、およびトランジスタ345
を有する記憶装置は、長期にわたり記憶内容を保持することが可能である。
され、配線3002はトランジスタ300のドレインと電気的に接続されている。また、
配線3003はトランジスタ200のソースおよびドレインの一方と電気的に接続され、
配線3004はトランジスタ200のゲートと電気的に接続され、配線3006はトラン
ジスタ200の第2のゲートと電気的に接続されている。そして、トランジスタ300の
ゲート、およびトランジスタ200のソースおよびドレインの他方は、容量素子100の
電極の一方と電気的に接続され、配線3005は容量素子100の電極の他方と電気的に
接続されている。配線3007はトランジスタ345のソースと電気的に接続され、配線
3008はトランジスタ345のゲートと電気的に接続され、配線3009はトランジス
タ345の第2のゲートと電気的に接続され、配線3010はトランジスタ345のドレ
インと電気的に接続されている。ここで、配線3006、配線3007、配線3008、
及び配線3009が電気的に接続されている。
有することで、以下に示すように、情報の書き込み、保持、読み出しが可能である。
することで、メモリセルアレイを構成することができる。なお、1個のトランジスタ34
5は、複数のトランジスタ200の第2のゲート電圧を制御することができる。そのため
、トランジスタ345は、トランジスタ200よりも、少ない個数とすることができる。
することができるトランジスタである。トランジスタ345は、第1のゲート電極として
機能する導電体460(導電体460a、および導電体460b)と、第2のゲート電極
として機能する導電体405(導電体405a、および導電体405b)と、導電体46
0と接するバリア層470と、ゲート絶縁層として機能する絶縁体302、絶縁体303
、絶縁体402、および絶縁体455と、チャネルが形成される領域を有する酸化物43
0cと、ソースまたはドレインの一方として機能する導電体440b、酸化物431a、
および酸化物431bと、ソースまたはドレインの他方として機能する導電体440a、
酸化物432a、および酸化物432bと、バリア層445(バリア層445a、および
バリア層445b)を有する。
物431a、および酸化物432aは、酸化物406aと、同じ層であり、酸化物431
b、および酸化物432bは、酸化物406bと、同じ層である。導電体440aおよび
導電体440bは、導電体416a1および導電体416a2と、同じ層である。酸化物
430cは、酸化物406cと、同じ層である。絶縁体455は、絶縁体412と、同じ
層である。導電体460は、導電体404と、同じ層である。バリア層470は、酸化物
418と、同じ層である。
物406bおよび酸化物406cと同様に、酸素欠損が低減され、水素または水などの不
純物が低減されている。これにより、トランジスタ345のしきい値電圧を0Vより大き
くし、オフ電流を低減し、第2のゲート電圧及び第1のゲート電圧が0Vのときのドレイ
ン電流を非常に小さくすることができる。
プ状で取り出す場合に設けられるダイシングライン(スクライブライン、分断ライン、又
は切断ラインと呼ぶ場合がある)について説明する。分断方法としては、例えば、まず、
基板に半導体素子を分断するための溝(ダイシングライン)を形成した後、ダイシングラ
インにおいて切断し、複数の半導体装置に分断(分割)する場合がある。例えば、図19
に示す構造500は、ダイシングライン近傍の断面図を示している。
有するメモリセルの外縁に設けられるダイシングラインと重なる領域近傍において、絶縁
体415、絶縁体402、絶縁体303、絶縁体302、及び絶縁体216に開口を設け
る。また、絶縁体415、絶縁体402、絶縁体303、絶縁体302、及び絶縁体21
6の側面を覆うように、酸化物420を設ける。
縁体210と、酸化物420とを同材料及び同方法を用いて形成することで、密着性を高
めることができる。例えば、酸化アルミニウムを用いることができる。
00、およびトランジスタ345を包み込むことができる。絶縁体210および酸化物4
20は、酸素、水素、及び水の拡散を抑制する機能を有しているため、本実施の形態に示
す半導体素子が形成された回路領域ごとに、基板を分断することにより、複数のチップに
加工しても、分断した基板の側面方向から、水素又は水などの不純物が混入し、トランジ
スタ200、またはトランジスタ345に拡散することを防ぐことができる。
ることを防ぐことができる。従って、絶縁体415が有する過剰酸素は、効率的にトラン
ジスタ200、またはトランジスタ345におけるチャネルが形成される酸化物に供給さ
れる。当該酸素により、トランジスタ200、またはトランジスタ345におけるチャネ
ルが形成される酸化物の酸素欠損を低減することができる。これにより、トランジスタ2
00、またはトランジスタ345におけるチャネルが形成される酸化物を欠陥準位密度が
低い、安定な特性を有する酸化物半導体とすることができる。つまり、トランジスタ20
0、またはトランジスタ345の電気特性の変動を抑制すると共に、信頼性を向上させる
ことができる。または、オン電流が大きい酸化物半導体を有するトランジスタを提供する
ことができる。または、オフ電流が小さい酸化物半導体を有するトランジスタを提供する
ことができる。または、消費電力が低減された半導体装置を提供することができる。
することが可能である。
本実施の形態では、半導体装置の一形態を、図20、および図21を用いて説明する。
図20(A)は、ダイシング処理が行なわれる前の基板711の上面図を示している。
基板711としては、例えば、半導体基板(「半導体ウエハ」ともいう。)を用いること
ができる。基板711上には、複数の回路領域712が設けられている。回路領域712
には、本発明の一態様に係る半導体装置などを設けることができる。
と重なる位置に分離線(「ダイシングライン」ともいう。)714が設定される。分離線
714に沿って基板711を切断することで、回路領域712を含むチップ715を基板
711から切り出すことができる。図20(B)にチップ715の拡大図を示す。
層、半導体層などを設けることで、ダイシング工程時に生じうるESDを緩和し、ダイシ
ング工程に起因する歩留まりの低下を防ぐことができる。また、一般にダイシング工程は
、基板の冷却、削りくずの除去、帯電防止などを目的として、炭酸ガスなどを溶解させて
比抵抗を下げた純水を切削部に供給しながら行なう。分離領域713に導電層、半導体層
などを設けることで、当該純水の使用量を削減することができる。よって、半導体装置の
生産コストを低減することができる。また、半導体装置の生産性を高めることができる。
チップ715を用いた電子部品の一例について、図21(A)および図21(B)を用
いて説明する。なお、電子部品は、半導体パッケージ、またはIC用パッケージともいう
。電子部品は、端子取り出し方向、端子の形状などに応じて、複数の規格、名称などが存
在する。
該半導体装置以外の部品が組み合わされて完成する。
て基板711に本発明の一態様に係る半導体装置などを形成した後、基板711の裏面(
半導体装置などが形成されていない面)を研削する「裏面研削工程」を行なう(ステップ
S721)。研削により基板711を薄くすることで、電子部品の小型化を図ることがで
きる。
プS722)。そして、分離したチップ715を個々のリードフレーム上に接合する「ダ
イボンディング工程」を行う(ステップS723)。ダイボンディング工程におけるチッ
プ715とリードフレームとの接合は、樹脂による接合、またはテープによる接合など、
適宜製品に応じて適した方法を選択する。なお、リードフレームに代えてインターポーザ
基板上にチップ715を接合してもよい。
)で電気的に接続する「ワイヤーボンディング工程」を行う(ステップS724)。金属
の細線には、銀線、金線などを用いることができる。また、ワイヤーボンディングは、例
えば、ボールボンディング、またはウェッジボンディングを用いることができる。
程(モールド工程)」が施される(ステップS725)。封止工程を行うことで電子部品
の内部が樹脂で充填され、チップ715とリードを接続するワイヤーを機械的な外力から
保護することができ、また水分、埃などによる特性の劣化(信頼性の低下)を低減するこ
とができる。
テップS726)。めっき処理によりリードの錆を防止し、後にプリント基板に実装する
際のはんだ付けをより確実に行うことができる。次いで、リードを切断および成形加工す
る「成形工程」を行なう(ステップS727)。
う(ステップS728)。そして外観形状の良否、動作不良の有無などを調べる「検査工
程」(ステップS729)を経て、電子部品が完成する。
部品の一例として、QFP(Quad Flat Package)の斜視模式図を示し
ている。図21(B)に示す電子部品750は、リード755およびチップ715を有す
る。電子部品750は、チップ715を複数有していてもよい。
ような電子部品750が複数組み合わされて、それぞれがプリント基板752上で電気的
に接続されることで電子部品が実装された基板(実装基板754)が完成する。完成した
実装基板754は、電子機器などに用いられる。
することが可能である。
本発明の一態様に係る半導体装置は、様々な電子機器に用いることができる。
図22に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いた電子機器の具体例を示す。
、車輪2982、ダッシュボード2983、およびライト2984等を有する。また、自
動車2980は、アンテナ、バッテリなどを備える。
917、スピーカ部2914、カメラ2913、外部接続部2916、および操作スイッ
チ2915等を有する。表示部2912には、可撓性基板が用いられた表示パネルおよび
タッチスクリーンを備える。また、情報端末2910は、筐体2911の内側にアンテナ
、バッテリなどを備える。情報端末2910は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タ
ブレット型情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、電子書籍端末等として用い
ることができる。
部2922、キーボード2923、およびポインティングデバイス2924等を有する。
また、ノート型パーソナルコンピュータ2920は、筐体2921の内側にアンテナ、バ
ッテリなどを備える。
943、操作スイッチ2944、レンズ2945、および接続部2946等を有する。操
作スイッチ2944およびレンズ2945は筐体2941に設けられており、表示部29
43は筐体2942に設けられている。また、ビデオカメラ2940は、筐体2941の
内側にアンテナ、バッテリなどを備える。そして、筐体2941と筐体2942は、接続
部2946により接続されており、筐体2941と筐体2942の間の角度は、接続部2
946により変えることが可能な構造となっている。筐体2941に対する筐体2942
の角度によって、表示部2943に表示される画像の向きの変更や、画像の表示/非表示
の切り換えを行うことができる。
1、および表示部2952等を有する。また、情報端末2950は、筐体2951の内側
にアンテナ、バッテリなどを備える。表示部2952は、曲面を有する筐体2951に支
持されている。表示部2952には、可撓性基板を用いた表示パネルを備えているため、
フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い情報端末2950を提供することができる。
、表示部2962、バンド2963、バックル2964、操作スイッチ2965、入出力
端子2966などを備える。また、情報端末2960は、筐体2961の内側にアンテナ
、バッテリなどを備える。情報端末2960は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作
成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーション
を実行することができる。
きる。また、表示部2962はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れる
ことで操作することができる。例えば、表示部2962に表示されたアイコン2967に
触れることで、アプリケーションを起動することができる。操作スイッチ2965は、時
刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行
及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例え
ば、情報端末2960に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作スイッチ2
965の機能を設定することもできる。
る。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通
話することもできる。また、情報端末2960は入出力端子2966を備え、他の情報端
末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子29
66を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子2966を介さずに
無線給電により行ってもよい。
報や、制御プログラムなどを長期間保持することができる。本発明の一態様に係る半導体
装置を用いることで、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
することが可能である。
4つの試料を用意した。各試料のトランジスタ特性を測定し、その後追加で熱処理を行い
、熱処理時間のトランジスタ特性への影響を評価した。
を400nmの膜厚で成膜した。次に、スパッタリング法によって、第1の酸化アルミニ
ウム膜を40nmの膜厚で成膜した。
を150nmの膜厚で成膜し、第1の酸化窒化シリコン膜上にスパッタリング法によって
、第1のタングステン膜を35nmの膜厚で成膜した。次に、リソグラフィー法によって
、第1のタングステン膜を加工し、第1のタングステン膜を有するハードマスクを形成し
た。
ルミニウム膜に達する溝を形成した。次に該溝に、スパッタリング法によって、第1の窒
化タンタル膜を成膜し、第1の窒化タンタル膜上に、ALD法およびCVD法によって、
第1の窒化チタン膜および第2のタングステン膜を成膜した。次に第1のCMP処理によ
って、第1の酸化窒化シリコン膜の上面に達するまで、第2のタングステン膜、第1の窒
化チタン膜、第1の窒化タンタル膜および第1のタングステン膜を研磨し、溝に第2のタ
ングステン膜、第1の窒化チタン膜および第1の窒化タンタル膜を埋め込み、配線層およ
び第2のゲート電極を形成した。
に、ALD法によって、酸化ハフニウム膜を20nmの膜厚で成膜した。次に、CVD法
によって、第3の酸化窒化シリコン膜を30nmの膜厚で成膜した。第2の酸化窒化シリ
コン膜、酸化ハフニウム膜および第3の酸化窒化シリコン膜は、第2のゲート絶縁膜とし
ての機能を有する。次に、第1の熱処理を行った。第1の熱処理は、窒素を含む雰囲気に
て温度400℃、1時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時
間の処理を行った。
5nmの膜厚で成膜した。S1は、In:Ga:Zn=1:3:4[原子数比]のターゲ
ットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧力0.7Pa、基板温度200℃の条件に
て成膜した。
n酸化物を15nmの膜厚で成膜した。S2は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原
子数比]のターゲットを用いて、アルゴンガス流量40sccm、酸素ガス流量5scc
m、圧力0.7Pa、基板温度130℃の条件にて成膜した。
時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行った。
で成膜した。次に第2の窒化タンタル膜上に、ALD法によって、第2の酸化アルミニウ
ム膜を5nmの膜厚で成膜した。次に、第2の酸化アルミニウム膜上に、スパッタリング
法によって、第3の窒化タンタル膜を15nmの膜厚で成膜した。
をエッチングした。該エッチングは、ドライエッチング法を用いた。次に、該レジストマ
スクを酸素プラズマによって除去した。
2の酸化アルミニウム膜および第2の窒化タンタル膜をエッチングし、該レジストマスク
を酸素プラズマによって除去し、チャネルが形成される部分の第2の酸化アルミニウム膜
をエッチングした。次に、S2およびS1の不要部分を順にエッチングした。該エッチン
グはドライエッチング法を用いた。
ングによって第2の酸化アルミニウム膜上の第3のタンタル膜も同時にエッチングした。
該エッチングはドライエッチング法を用いた。
5nmの膜厚で成膜した。S3は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]のタ
ーゲットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧力0.7Pa、基板温度130℃の条
件にて成膜した。
によって10nmの膜厚で成膜した。
2の窒化チタン膜上に、スパッタリング法によって、第3のタングステン膜を30nmの
膜厚で成膜した。第2の窒化チタン膜と第3のタングステン膜は、連続成膜した。
順にエッチングしてゲート電極を形成した。該エッチングはドライエッチング法を用いた
。
温度は、250℃とした。
膜および第4の酸化窒化シリコン膜の一部をエッチングした。第3の酸化アルミニウム膜
のエッチングはウエットエッチング法を用い、第4の酸化窒化シリコン膜のエッチングは
ドライエッチング法を用いた。次に、該レジストマスクを除去した後に、S3をエッチン
グした。S3のエッチングは、希釈リン酸液を用いた。
料Bは30nm、試料Cは60nm、試料Dは100nmの膜厚とした。第5の酸化窒化
シリコン膜は、図1(B)における絶縁体415に相当する。
ccm、酸素ガス流量25sccm、圧力0.4Pa、基板温度250℃の条件にて35
nmの膜厚で成膜した。
nmの膜厚で成膜した。基板温度は250℃とした。
1時間の処理を行った。
次に、第2のCMP処理を行ない、第6の酸化窒化シリコン膜を研磨し、第6の酸化窒化
シリコン膜の表面を平坦化した。
。次にCVD法を用いて、窒化シリコン膜を130nmの膜厚で成膜した。
し、窒化シリコン膜および第4のタングステン膜を有するハードマスクを形成した。次に
、該ハードマスクをエッチングマスクとして、第2のタングステン膜(第2のゲート電極
)に達するコンタクトホール、第3のタングステン膜(第1のゲート電極)に達するコン
タクトホールおよび第2の窒化タンタル膜(ソース電極およびドレイン電極)に達するコ
ンタクトホールを形成し、ALD法によって第3の窒化チタン膜を基板温度375℃にて
、20nmの膜厚で成膜し、CVD法によって、第5のタングステン膜を基板温度350
℃にて、150nmの膜厚で成膜した。
リコン膜および第4のタングステン膜を第6の酸化窒化シリコン膜へ達するまで研磨を行
ない、各コンタクトホール内に第5のタングステン膜および第3の窒化チタン膜が埋め込
まれた電極を形成した。
。次に、リソグラフィー法によって、第6のタングステン膜の一部をエッチングして、配
線層を形成した。
グラフィー法によって、測定端子(測定パッド)となる部分のフォトレジスト膜を除去し
た。
のチャネル長(L)=60nmの設計値、チャネル幅(W)=60nmの設計値、トラン
ジスタ密度=2.9個/μm2、電極の底面または上面の一辺の長さ=100nmとした
。
。)を0.1V、1.2Vとし、それぞれのVdに対して、ソース-ゲート間電圧(以下
、ゲート電圧Vgという。)を-4.0Vから+4.0Vまで変化させたときのソースと
ドレイン間電流(以下、ドレイン電流Idという。)の変化を測定した。すなわちId-
Vg特性を測定した。ゲート電圧Vgとは、第1のゲート電極(トップゲート電極)の電
圧を示しており以降も同様とする。本測定においては、第2のゲート電極(バックゲート
電極)の電圧は0Vに設定した。
ル近似の線形領域の式を用いて電界効果移動度μFE(cm2/Vs)を算出した。
特性と、Vd=0.1VにおけるμFE特性のグラフをまとめた。図25は、試料A乃至
Dの初期特性、追加熱処理1時間後および追加熱時間合計2時間後の特性を示し、図26
は、追加熱時間合計3時間後の特性および追加熱時間合計4時間後の特性を示す。追加熱
処理は、窒素雰囲気において350℃の温度で行った。また、各グラフの左側の縦軸は、
Idを示し、右側の縦軸は、μFEを示す。横軸は、Vgを示す。
ってもトランジスタ特性は、オンオフの取れた良好な特性を維持していることが確認され
た。具体的には、図1(B)の絶縁体415に相当する第5の酸化窒化シリコン膜厚が6
0nmの試料Cにて、追加熱処理時間に対するトランジスタ特性のマイナスシフトが最も
抑えられており、追加熱処理の合計時間が4時間でもノーマリーオフの特性を維持できて
いる。ただし、第5の酸化窒化シリコン膜厚が60nmより厚い100nmである試料D
、あるいは60nmより薄い30nmである試料Bおよび10nmである試料Aは、第5
の酸化窒化シリコン膜厚が60nmである試料Cと比較して、追加熱処理に対する耐性が
弱いことが分かる。この原因の一つとして、図1(B)および(C)の酸化物420に相
当する第4の酸化アルミニウム膜による第5の酸化窒化シリコン膜への酸素の添加量が第
5の酸化窒化シリコン膜の膜厚で変化していることが挙げられる(図5(A)参照。)。
熱処理に対する耐性が弱いのは、第5の酸化窒化シリコン膜が有する過剰酸素量が膜厚6
0nmの場合と概略同じであるが、第5の酸化窒化シリコン膜と電極が接する表面積が増
加するので、電極による酸素吸収の影響が大きくなったためと考えられる。
性が弱い結果となったのは、第5の酸化窒化シリコン膜の膜厚が60nmよりも薄い条件
では、第4の酸化アルミニウム膜の成膜による第5の酸化窒化シリコン膜への酸素添加量
が減少し、結果としてトランジスタ特性がマイナスシフトしたためと考えられる。
の酸化窒化シリコン膜と接する電極の表面積を小さくすることにより、熱処理によるトラ
ンジスタの特性変動が抑制できることを確認した。
料Eおよび試料Fとした。まずは、試料Eを用いて、トランジスタ特性のトランジスタ密
度依存性を評価した。トランジスタ密度は、1.0個/μm2、2.0個/μm2および
2.9個/μm2を評価した。また、試料Eおよび試料Fを用いて、第2のゲート絶縁膜
の膜厚を変えた時のVshのVbg依存性の違いを評価した。
説明が無い場合には、試料E及び試料Fの作製方法は同一である。はじめに、単結晶シリ
コンウエハ上に、熱酸化法によって、酸化シリコン膜を400nmの膜厚で成膜した。次
に、スパッタリング法によって、第1の酸化アルミニウム膜を40nmの膜厚で成膜した
。
を200nmの膜厚で成膜し、第1の酸化窒化シリコン膜上にスパッタリング法によって
、第1のタングステン膜を35nmの膜厚で成膜した。次に、リソグラフィー法によって
、第1のタングステン膜を加工し、第1のタングステン膜を有するハードマスクを形成し
た。
成した。次に該溝に、スパッタリング法によって、第1の窒化タンタル膜を成膜し、第1
の窒化タンタル膜上に、ALD法およびCVD法によって、第1の窒化チタン膜および第
2のタングステン膜を成膜した。次に第1のCMP処理によって、第1の酸化窒化シリコ
ン膜の上面に達するまで、第2のタングステン膜、第1の窒化チタン膜、第1の窒化タン
タル膜および第1のタングステン膜を研磨し、溝に第2のタングステン膜、第1の窒化チ
タン膜および第1の窒化タンタル膜を埋め込み、配線層および第2のゲート電極を形成し
た。
CVD法によって、第2の酸化窒化シリコン膜を5nmの膜厚で成膜し、次に、ALD法
によって、酸化ハフニウム膜を10nmの膜厚で成膜し、熱処理を行った。該熱処理は、
窒素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて
温度400℃、1時間の処理を行った。次に、CVD法によって、第3の酸化窒化シリコ
ン膜を15nmの膜厚で成膜した。
nmの膜厚で成膜し、次に、ALD法によって、酸化ハフニウム膜を10nmの膜厚で成
膜し、熱処理を行った。該熱処理は、窒素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理
を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行った。次に、CV
D法によって、第3の酸化窒化シリコン膜を5nmの膜厚で成膜した。第2の酸化窒化シ
リコン膜、酸化ハフニウム膜および第3の酸化窒化シリコン膜は、第2のゲート絶縁膜と
しての機能を有する。次に、熱処理を行った。該熱処理は、窒素を含む雰囲気にて温度4
00℃、1時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理
を行った。
いては、試料E、及び試料Fで同一とした。次に、第1の酸化物(S1)をスパッタリン
グ法によって、In-Ga-Zn酸化物を5nmの膜厚で成膜した。S1は、In:Ga
:Zn=1:3:4[原子数比]のターゲットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧
力0.7Pa、基板温度200℃の条件にて成膜した。
n酸化物を15nmの膜厚で成膜した。S2は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原
子数比]のターゲットを用いて、アルゴンガス流量40sccm、酸素ガス流量5scc
m、圧力0.7Pa、基板温度130℃の条件にて成膜した。
を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行った。
で成膜した。次に第2の窒化タンタル膜上に、ALD法によって、第2の酸化アルミニウ
ム膜を5nmの膜厚で成膜した。次に、第2の酸化アルミニウム膜上に、スパッタリング
法によって、第3の窒化タンタル膜を15nmの膜厚で成膜した。
チングマスクとして、チャネルが形成される部分の第3の窒化タンタル膜をエッチングし
た。該エッチングは、ドライエッチング法を用いた。次に、該レジストマスクを酸素プラ
ズマによって除去した。
ングマスクとして、第3の窒化タンタル膜、第2の酸化アルミニウム膜および第2の窒化
タンタル膜をエッチングし、次に、該レジストマスクを酸素プラズマによって除去し、チ
ャネルが形成される部分の第2の酸化アルミニウムをエッチングした。次に、S2および
S1の不要部分を順にエッチングした。該エッチングはドライエッチング法を用いた。
ングによって第2の酸化アルミニウム上の第3のタンタル膜も同時にエッチングした。該
エッチングはドライエッチング法を用いた。
5nmの膜厚で成膜した。S3は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]のタ
ーゲットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧力0.7Pa、基板温度130℃の条
件にて成膜した。
によって10nmの膜厚で成膜した。
2の窒化チタン膜上に、スパッタリング法によって、第3のタングステン膜を30nmの
膜厚で成膜した。
順にエッチングして第1のゲート電極を形成した。該エッチングはドライエッチング法を
用いた。
温度は、250℃とした。
膜および第4の酸化窒化シリコン膜の一部をエッチングした。第3の酸化アルミニウム膜
のエッチングはウエットエッチング法を用い、第4の酸化窒化シリコン膜のエッチングは
ドライエッチング法を用いた。次に、該レジストマスクを除去した後に、S3をエッチン
グした。S3のエッチングはウエットエッチング法を用いた。
の酸化窒化シリコン膜は、図1(B)における絶縁体415に相当する。
ccm、酸素ガス流量25sccm、圧力0.4Pa、基板温度250℃の条件にて35
nmの膜厚で成膜した。
nmの膜厚で成膜した。基板温度は250℃とした。
理を行った。
次に、第2のCMP処理を行ない、第6の酸化窒化シリコン膜を研磨し、第6の酸化窒化
シリコン膜の表面を平坦化した。
。次にCVD法を用いて、窒化シリコン膜を130nmの膜厚で成膜した。
し、窒化シリコン膜および第4のタングステン膜を有するハードマスクを形成した。次に
、該ハードマスクをエッチングマスクとして、第2のタングステン膜(第2のゲート電極
)に達するコンタクトホール、第3のタングステン膜(第1のゲート電極)に達するコン
タクトホールおよび第2の窒化タンタル膜(ソース電極およびドレイン電極)に達するコ
ンタクトホールを形成した。
に、ドライエッチング法によって異方性エッチングすることで、平坦化された第6の酸化
窒化シリコン膜の上面およびコンタクトホール底部の第6の酸化アルミニウム膜をエッチ
ングした。尚、コンタクトホール側面の第6の酸化アルミニウム膜は残存した。これによ
って、コンタクトホールの側面に接するように第6の酸化アルミニウム膜が形成された。
で成膜し、CVD法によって、第5のタングステン膜を基板温度350℃にて、150n
mの膜厚で成膜した。
リコン膜および第4のタングステン膜を第6の酸化窒化シリコン膜へ達するまで研磨を行
ない、各コンタクトホール内に第5のタングステン膜および第3の窒化チタン膜が埋め込
まれた電極を形成した。
。次に、リソグラフィー法によって、第6のタングステン膜の一部をエッチングして、配
線層を形成した。
グラフィー法によって、測定端子(測定パッド)となる部分のフォトレジスト膜を除去し
た。
。
ンジスタ密度は、1.0個/μm2、2.0個/μm2および2.9個/μm2とした。
測定したトランジスタのサイズは、チャネル長(L)=60nmの設計値、チャネル幅(
W)=60nmの設計値とした。また、トランジスタの測定点数は、9点とした。
対して、Vgを-4.0Vから+4.0Vまで変化させたときのIdの変化を測定した。
すなわちId-Vg特性を測定した。本測定においては、第2のゲート電極(バックゲー
ト電極)の電圧(Vbg)は0Vに設定した。
ル近似の線形領域の式を用いて電界効果移動度μFE(cm2/Vs)を算出した。
,Vg=3.3VのIdと定義する。さらに、Vd=1.2VにおけるVshおよびVd
=1.2VにおけるS値も求めた。S値(Subthreshold Swing va
lue)とは、サブスレッショルド領域において、Idが一桁変化するのに要するVgと
定義する。
2VにおけるId-Vg特性と、Vd=0.1VにおけるμFE特性のグラフをまとめた
。図27によると、トランジスタ密度の値によらず、概ね同様のId-Vg特性となった
。
ラフを示す。図28によると、Ion、μFE、VshおよびS値は、どのトランジスタ
密度においても概ね同じ値となっており、バラツキも同様でありトランジスタ密度依存性
は確認できなかった。以上の結果より、本発明の一態様である半導体装置の構造において
は、トランジスタ密度によらずトランジスタ特性は概ね一定であり、バラツキも小さく安
定していることが確認された。
Vbg依存性の違いを評価した。試料Eの第2のゲート絶縁膜は、第2の酸化窒化シリコ
ン膜を5nm、酸化ハフニウム膜を10nmおよび第3の酸化窒化シリコン膜を15nm
の3層構造とし、試料Fの第2のゲート絶縁膜は、第2の酸化窒化シリコン膜を5nm、
酸化ハフニウム膜を10nmおよび第3の酸化窒化シリコン膜を5nmとする3層構造と
した。ここで、第2の酸化窒化シリコン膜および第3の酸化窒化シリコン膜を基準として
、試料Eおよび試料FのEOT(Equivalent Oxide Thicknes
s)を算出すると、試料EのEOTは、22.5nm、試料FのEOTは、12.5nm
となる。ここで、酸化ハフニウム膜の比誘電率は、第2の酸化窒化シリコン膜および第3
の酸化窒化シリコン膜の比誘電率の4倍とした。
-9Vとした時のVshのシフト量をΔVshとした。図29は、Vbg=0Vの時のV
shを基準として、Vbg=-3V、-6Vおよび-9VでのそれぞれのVshの差をプ
ロットしたグラフである。図29の2つの直線は、試料Eおよび試料FのそれぞれのΔV
shの値について近似直線を示している。
の傾きは、約-0.34となった。つまり、第2のゲート絶縁膜のEOTが薄い試料Fの
方が、試料Eと比較して、Vbgの変化によるΔVshが大きく、試料Eの1.6倍Vs
hを変化させることができることが解った。以上により、第2のゲート絶縁膜の膜厚を薄
膜化することで、VbgによるVshの制御性が向上することを確認した。
は、図1(B)および(C)の酸化物406bに相当する第2の酸化物(S2)として、
In-Ga-Zn酸化物のCAAC-OSを用いて、試料を作製した。試料のトランジス
タ特性を測定し、その後追加で熱処理を行い、熱処理時間のトランジスタ特性への影響を
評価した。
を400nmの膜厚で成膜した。次に、スパッタリング法によって、第1の酸化アルミニ
ウム膜を40nmの膜厚で成膜した。
を200nmの膜厚で成膜し、第1の酸化窒化シリコン膜上にスパッタリング法によって
、第1のタングステン膜を35nmの膜厚で成膜した。次に、リソグラフィー法によって
、第1のタングステン膜を加工し、第1のタングステン膜を有するハードマスクを形成し
た。
成した。次に該溝に、スパッタリング法によって、第1の窒化タンタル膜を成膜し、第1
の窒化タンタル膜上に、ALD法およびCVD法によって、第1の窒化チタン膜および第
2のタングステン膜を成膜した。次に第1のCMP処理によって、第1の酸化窒化シリコ
ン膜の上面に達するまで、第2のタングステン膜、第1の窒化チタン膜、第1の窒化タン
タル膜および第1のタングステン膜を研磨し、溝に第2のタングステン膜、第1の窒化チ
タン膜、および第1の窒化タンタル膜を埋め込み、配線層および第2のゲート電極を形成
した。
、ALD法によって、酸化ハフニウム膜を10nmの膜厚で成膜した。次に、CVD法に
よって、第3の酸化窒化シリコン膜を15nmの膜厚で成膜した。第2の酸化窒化シリコ
ン膜、酸化ハフニウム膜および第3の酸化窒化シリコン膜は、第2のゲート絶縁膜として
の機能を有する。
時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行った。
5nmの膜厚で成膜した。S1は、In:Ga:Zn=1:3:4[原子数比]のターゲ
ットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧力0.7Pa、基板温度200℃の条件に
て成膜した。
n酸化物を15nmの膜厚で成膜した。S2は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原
子数比]のターゲットを用いて、アルゴンガス流量30sccm、酸素ガス流量15sc
cm、圧力0.7Pa、基板温度200℃の条件にて成膜した。
X-Ray Diffraction)によって解析した結果を図30に示す。当該In
-Ga-Zn酸化物は、out-of-plane法を用いて解析を行った。図30に示
すように、当該In-Ga-Zn酸化物において、回折角(2θ)が31°近傍にピーク
が現れた。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属されることから
、当該In-Ga-Zn酸化物の結晶がc軸配向性を有し、c軸が当該In-Ga-Zn
酸化物を形成する面(被形成面ともいう。)、または上面に略垂直な方向を向いているこ
とが確認できる。よって、当該In-Ga-Zn酸化物、および、本実施例に係るS2は
、CAAC-OSであることが分かる。
時間の処理を行い、続いて酸素を含む雰囲気にて温度400℃、1時間の処理を行った。
で成膜した。
島状にエッチングした。該エッチングはドライエッチング法を用いた。次に、該レジスト
マスクを酸素プラズマによって除去した。次に、島状に加工した第2の窒化タンタル膜を
マスクに用いて、S2およびS1を順に、島状にエッチングした。該エッチングはドライ
エッチング法を用いた。
によって、第2の酸化アルミニウム膜を成膜した。第2の酸化アルミニウム膜は、スパッ
タリング法で5nm成膜した後、ALD法で3nm成膜した。
分の第2の酸化アルミニウム膜をエッチングした。該エッチングは、ウエットエッチング
法を用いた。ここで、第2の酸化アルミニウム膜は、第2の窒化タンタル膜、S2および
S1の側面を覆い、第3の酸化窒化シリコン膜の上面に接するように形成した。このよう
に、第2の酸化アルミニウム膜を設けることで、図1に示す絶縁体415に相当する第5
の酸化窒化シリコン膜に含まれる酸素が、ソース電極またはドレイン電極に吸収されるの
を低減することができる。
窒化タンタル膜をエッチングした。該エッチングはドライエッチング法を用いた。
5nmの膜厚で成膜した。S3は、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]のタ
ーゲットを用いて、酸素ガス流量45sccm、圧力0.7Pa、基板温度130℃の条
件にて成膜した。
、第4の酸化窒化シリコン膜の上に第3の酸化アルミニウム膜をALD法によって3nm
の膜厚で成膜した。第4の酸化窒化シリコン膜および第3の酸化アルミニウム膜は、第1
のゲート絶縁膜として機能する。このように、第1のゲート絶縁膜が、第3の酸化アルミ
ニウム膜を有することで、第4の酸化窒化シリコン膜に含まれる酸素がゲート電極に吸収
されるのを低減することができる。
チタン膜上に、スパッタリング法によって、第3のタングステン膜を30nmの膜厚で成
膜した。第2の窒化チタン膜と第3のタングステン膜は、連続成膜した。
順にエッチングしてゲート電極を形成した。該エッチングはドライエッチング法を用いた
。
温度は、250℃とした。
、第3の酸化アルミニウム膜および第4の酸化窒化シリコン膜をエッチングした。第4の
酸化アルミニウムおよび第3の酸化アルミニウム膜のエッチングはウエットエッチング法
を用い、第4の酸化窒化シリコン膜のエッチングはドライエッチング法を用いた。次に、
該レジストマスクを除去した後に、S3をエッチングした。S3のエッチングは、希釈リ
ン酸液を用いた。
ccm、酸素ガス流量25sccm、圧力0.4Pa、基板温度250℃の条件にて35
nmの膜厚で成膜した。
nmの膜厚で成膜した。基板温度は250℃とした。
次に、第2のCMP処理を行ない、第6の酸化窒化シリコン膜を研磨し、第6の酸化窒化
シリコン膜の表面を平坦化した。
。次にCVD法を用いて、窒化シリコン膜を130nmの膜厚で成膜した。
し、窒化シリコン膜および第4のタングステン膜を有するハードマスクを形成した。次に
、該ハードマスクをエッチングマスクとして、第2のタングステン膜(第2のゲート電極
)に達するコンタクトホール、第3のタングステン膜(第1のゲート電極)に達するコン
タクトホールおよび第2の窒化タンタル膜(ソース電極およびドレイン電極)に達するコ
ンタクトホールを形成した。
した。それから、第7の酸化アルミニウム膜を異方性エッチングし、上記コンタクトホー
ルの側面にのみ残存させた。このように、第7の酸化アルミニウム膜を設けることで、図
1(B)に示す絶縁体415に相当する第5の酸化窒化シリコン膜に含まれる酸素が、コ
ンタクトホール内に埋め込まれた電極、ソース電極またはドレイン電極に吸収されるのを
低減することができる。
で成膜し、CVD法によって、第5のタングステン膜を基板温度350℃にて、150n
mの膜厚で成膜した。
リコン膜、および第4のタングステン膜を、第6の酸化窒化シリコン膜へ達するまで研磨
を行ない、各コンタクトホール内に第5のタングステン膜および第3の窒化チタン膜が埋
め込まれた電極を形成した。
。次に、リソグラフィー法によって、第6のタングステン膜の一部をエッチングして、配
線層を形成した。
グラフィー法によって、測定端子(測定パッド)となる部分のフォトレジスト膜を除去し
た。
チャネル長(L)=60nmの設計値、チャネル幅(W)=60nmの設計値、トランジ
スタ密度=2.0個/μm2とした。
Vdに対して、ゲート電圧Vgを-4.0Vから+4.0Vまで変化させたときのドレイ
ン電流Idの変化を測定した。すなわちId-Vg特性を測定した。本測定においては、
第2のゲート電極(バックゲート電極)の電圧(Vbg)は0Vに設定した。
ル近似の線形領域の式を用いて電界効果移動度μFE(cm2/Vs)を算出した。
、Vd=0.1VにおけるμFE特性のグラフをまとめた。図31(A)は、試料の初期
特性を示し、図31(B)は、追加熱時間合計4時間後の特性を示す。追加熱処理は、窒
素雰囲気において400℃の温度で行った。また、各グラフの左側の縦軸は、Idを示し
、右側の縦軸は、μFEを示す。横軸は、Vgを示す。
トランジスタ特性は、オンオフの取れた良好な特性を維持していることが確認された。追
加熱処理の合計時間が4時間でもノーマリオフの特性を維持できている。このように、本
実施例に係るトランジスタは、製造工程における高い温度(所謂サーマルバジェット)に
対しても安定である。
、不純物や欠陥(酸素欠損など)が少なく、結晶性の高い、緻密な構造を有している。よ
って、ソース電極またはドレイン電極による、S2からの酸素の引き抜きを抑制すること
ができる。これにより、熱処理を行っても、S2から酸素が引き抜かれることを低減でき
るので、CAAC-OSを有するトランジスタは、サーマルバジェットに対して安定であ
る。
を用いることにより、熱処理によるトランジスタの特性変動が抑制できることを確認した
。
I2 絶縁体
S1 酸化物
S2 酸化物
S3 酸化物
100 容量素子
101 容量素子
110 導電体
112 導電体
120 導電体
130 絶縁体
150 絶縁体
156 導電体
160 絶縁体
166 導電体
200 トランジスタ
201 トランジスタ
210 絶縁体
212 絶縁体
214 絶縁体
216 絶縁体
218 導電体
300 トランジスタ
301 絶縁体
302 絶縁体
303 絶縁体
310 導電体
310a 導電体
310b 導電体
311 基板
313 半導体領域
314a 低抵抗領域
314b 低抵抗領域
315 絶縁体
316 導電体
320 絶縁体
322 絶縁体
324 絶縁体
326 絶縁体
328 導電体
330 導電体
340 トランジスタ
345 トランジスタ
350 絶縁体
352 絶縁体
354 絶縁体
356 導電体
360 絶縁体
362 絶縁体
364 絶縁体
366 導電体
370 絶縁体
372 絶縁体
374 絶縁体
376 導電体
380 絶縁体
382 絶縁体
384 絶縁体
386 導電体
400 基板
401a 酸化物
401b 酸化物
402 絶縁体
404 導電体
404a 導電体
404b 導電体
405 導電体
405a 導電体
405b 導電体
406a 酸化物
406a1 酸化物
406b 酸化物
406b1 酸化物
406c 酸化物
406c1 酸化物
408a 酸化物
408b 酸化物
410 絶縁体
411 導電体
411a 導電体
411a1 導電体
411a2 導電体
412 絶縁体
412a 絶縁体
415 絶縁体
416 導電体
416a 導電体
416a1 導電体
416a2 導電体
417 バリア膜
417a バリア膜
417a1 バリア膜
417a2 バリア膜
418 酸化物
420 酸化物
421 レジスト
422 酸化物
430c 酸化物
431a 酸化物
431b 酸化物
432a 酸化物
432b 酸化物
440 導電体
440a 導電体
440b 導電体
445 バリア層
445a バリア層
445b バリア層
450 電極
451 電極
452 電極
455 絶縁体
460 導電体
460a 導電体
460b 導電体
470 バリア層
500 構造
711 基板
712 回路領域
713 分離領域
714 分離線
715 チップ
750 電子部品
752 プリント基板
754 実装基板
755 リード
2910 情報端末
2911 筐体
2912 表示部
2913 カメラ
2914 スピーカ部
2915 操作スイッチ
2916 外部接続部
2917 マイク
2920 ノート型パーソナルコンピュータ
2921 筐体
2922 表示部
2923 キーボード
2924 ポインティングデバイス
2940 ビデオカメラ
2941 筐体
2942 筐体
2943 表示部
2944 操作スイッチ
2945 レンズ
2946 接続部
2950 情報端末
2951 筐体
2952 表示部
2960 情報端末
2961 筐体
2962 表示部
2963 バンド
2964 バックル
2965 操作スイッチ
2966 入出力端子
2967 アイコン
2980 自動車
2981 車体
2982 車輪
2983 ダッシュボード
2984 ライト
3001 配線
3002 配線
3003 配線
3004 配線
3005 配線
3006 配線
3007 配線
3008 配線
3009 配線
3010 配線
Claims (3)
- トランジスタと、前記トランジスタ上の絶縁膜と、前記絶縁膜上の金属酸化物と、前記トランジスタと電気的に接続された電極と、を有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極上の第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上の酸化物と、前記酸化物と電気的に接続されるソース電極およびドレイン電極と、前記酸化物上の第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上の第2のゲート電極と、を有し、
前記電極は、前記金属酸化物及び前記絶縁膜が有する開口を介して、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極と電気的に接続され、
前記第1のゲート絶縁膜は、前記絶縁膜と接する領域を有し、
前記開口において、前記電極が前記絶縁膜と接する部分の面積は、前記電極1つあたり、0.035μm2以下であり、
前記絶縁膜は、過剰酸素を有する、半導体装置。 - チャネル形成領域に酸化物を有するトランジスタと、
前記トランジスタ上の絶縁膜と、
前記絶縁膜上の金属酸化物と、
前記絶縁膜および前記金属酸化物が有する開口を介して、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極と電気的に接続された電極と、を有し、
前記開口において、前記電極が前記絶縁膜と接する部分の面積は、前記電極1つあたり、0.035μm2以下である、半導体装置。 - チャネル形成領域に酸化物を有するトランジスタと、
前記トランジスタ上の絶縁膜と、
前記絶縁膜上の金属酸化物と、
前記絶縁膜および前記金属酸化物が有する開口を介して、前記トランジスタのソース電極又はドレイン電極と電気的に接続された電極と、を有する半導体装置であって、
前記半導体装置は、前記トランジスタを複数有する回路を有し、
前記開口において、前記電極が前記絶縁膜と接する部分の面積は、前記電極1つあたり、0.035μm2以下であり、
前記回路は、前記トランジスタの密度が1個/μm2以上2500個/μm2以下である領域を有する、半導体装置。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017014337 | 2017-01-30 | ||
JP2017014337 | 2017-01-30 | ||
JP2017118471 | 2017-06-16 | ||
JP2017118471 | 2017-06-16 | ||
JP2017156235 | 2017-08-11 | ||
JP2017156235 | 2017-08-11 | ||
JP2018012149A JP2019029641A (ja) | 2017-01-30 | 2018-01-29 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018012149A Division JP2019029641A (ja) | 2017-01-30 | 2018-01-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022133434A JP2022133434A (ja) | 2022-09-13 |
JP7482947B2 true JP7482947B2 (ja) | 2024-05-14 |
Family
ID=62977936
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018012149A Withdrawn JP2019029641A (ja) | 2017-01-30 | 2018-01-29 | 半導体装置 |
JP2022109809A Active JP7482947B2 (ja) | 2017-01-30 | 2022-07-07 | 半導体装置 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018012149A Withdrawn JP2019029641A (ja) | 2017-01-30 | 2018-01-29 | 半導体装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10910407B2 (ja) |
JP (2) | JP2019029641A (ja) |
TW (1) | TW201832364A (ja) |
WO (1) | WO2018138619A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7245788B2 (ja) * | 2018-02-01 | 2023-03-24 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置 |
WO2019197946A1 (ja) | 2018-04-12 | 2019-10-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 |
WO2020136467A1 (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 |
WO2021090104A1 (ja) * | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015018939A (ja) | 2013-07-11 | 2015-01-29 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2015026810A (ja) | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三星ディスプレイ株式會社Samsung Display Co.,Ltd. | 薄膜トランジスタ基板、これの製造方法及びこれを含む表示装置 |
JP2015135953A (ja) | 2013-12-20 | 2015-07-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP2016164979A (ja) | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
JP2016066776A5 (ja) | 2015-02-23 | 2018-04-05 | 酸化物半導体膜 |
Family Cites Families (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW237562B (ja) | 1990-11-09 | 1995-01-01 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | |
US7314785B2 (en) | 2003-10-24 | 2008-01-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
US7888702B2 (en) | 2005-04-15 | 2011-02-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method of the display device |
JP5064747B2 (ja) | 2005-09-29 | 2012-10-31 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、電気泳動表示装置、表示モジュール、電子機器、及び半導体装置の作製方法 |
JP5078246B2 (ja) | 2005-09-29 | 2012-11-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 |
EP1770788A3 (en) | 2005-09-29 | 2011-09-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having oxide semiconductor layer and manufacturing method thereof |
EP2494597A4 (en) | 2009-10-30 | 2015-03-18 | Semiconductor Energy Lab | SEMICONDUCTOR COMPONENT |
JP5497417B2 (ja) | 2009-12-10 | 2014-05-21 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法、並びにその薄膜トランジスタを備えた装置 |
JP2011138934A (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sony Corp | 薄膜トランジスタ、表示装置および電子機器 |
KR101806271B1 (ko) * | 2010-05-14 | 2017-12-07 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치의 제작 방법 |
DE112011101969B4 (de) | 2010-06-11 | 2018-05-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben |
KR102115344B1 (ko) | 2010-08-27 | 2020-05-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 기억 장치, 반도체 장치 |
KR101426515B1 (ko) | 2010-09-15 | 2014-08-05 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 표시 장치 |
US9024317B2 (en) | 2010-12-24 | 2015-05-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor circuit, method for driving the same, storage device, register circuit, display device, and electronic device |
WO2012090973A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR101774234B1 (ko) | 2011-06-01 | 2017-09-05 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
JP6104522B2 (ja) | 2011-06-10 | 2017-03-29 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
JP6168795B2 (ja) * | 2012-03-14 | 2017-07-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
DE102013022449B3 (de) | 2012-05-11 | 2019-11-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung und elektronisches Gerät |
US8947158B2 (en) | 2012-09-03 | 2015-02-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
KR102358739B1 (ko) | 2013-05-20 | 2022-02-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
US9806198B2 (en) | 2013-06-05 | 2017-10-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP6322503B2 (ja) | 2013-07-16 | 2018-05-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
US9882014B2 (en) | 2013-11-29 | 2018-01-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
TWI721409B (zh) | 2013-12-19 | 2021-03-11 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 半導體裝置 |
US9379192B2 (en) | 2013-12-20 | 2016-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US9472678B2 (en) | 2013-12-27 | 2016-10-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US9401432B2 (en) | 2014-01-16 | 2016-07-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
WO2015114476A1 (en) | 2014-01-28 | 2015-08-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
US10096489B2 (en) | 2014-03-06 | 2018-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
US9780226B2 (en) | 2014-04-25 | 2017-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP6486712B2 (ja) * | 2014-04-30 | 2019-03-20 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 酸化物半導体膜 |
US9455337B2 (en) | 2014-06-18 | 2016-09-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
US9705004B2 (en) | 2014-08-01 | 2017-07-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2016086170A (ja) | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその評価方法 |
JP2016154225A (ja) | 2015-02-12 | 2016-08-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
US10096715B2 (en) | 2015-03-26 | 2018-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, method for manufacturing the same, and electronic device |
JP2016225613A (ja) | 2015-05-26 | 2016-12-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置及び半導体装置の駆動方法 |
WO2017081579A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
KR20170096956A (ko) | 2016-02-17 | 2017-08-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치, 전자 기기 |
US10014325B2 (en) | 2016-03-10 | 2018-07-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and electronic device |
US10741587B2 (en) | 2016-03-11 | 2020-08-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, semiconductor wafer, module, electronic device, and manufacturing method the same |
US10333004B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-06-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, semiconductor wafer, module and electronic device |
KR102320483B1 (ko) | 2016-04-08 | 2021-11-02 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 그 제작 방법 |
US10032918B2 (en) | 2016-04-22 | 2018-07-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP6968567B2 (ja) | 2016-04-22 | 2021-11-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
WO2017187301A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Transistor, semiconductor device, and electronic device |
-
2018
- 2018-01-22 WO PCT/IB2018/050368 patent/WO2018138619A1/en active Application Filing
- 2018-01-22 US US16/478,244 patent/US10910407B2/en active Active
- 2018-01-25 TW TW107102738A patent/TW201832364A/zh unknown
- 2018-01-29 JP JP2018012149A patent/JP2019029641A/ja not_active Withdrawn
-
2022
- 2022-07-07 JP JP2022109809A patent/JP7482947B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015018939A (ja) | 2013-07-11 | 2015-01-29 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2015026810A (ja) | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 三星ディスプレイ株式會社Samsung Display Co.,Ltd. | 薄膜トランジスタ基板、これの製造方法及びこれを含む表示装置 |
JP2015135953A (ja) | 2013-12-20 | 2015-07-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP2016066776A5 (ja) | 2015-02-23 | 2018-04-05 | 酸化物半導体膜 | |
JP2016164979A (ja) | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置およびその作製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10910407B2 (en) | 2021-02-02 |
US20190363108A1 (en) | 2019-11-28 |
JP2019029641A (ja) | 2019-02-21 |
WO2018138619A1 (en) | 2018-08-02 |
JP2022133434A (ja) | 2022-09-13 |
TW201832364A (zh) | 2018-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10475818B2 (en) | Transistor with receded conductor, semiconductor device, and electronic device | |
JP7482947B2 (ja) | 半導体装置 | |
US10777687B2 (en) | Semiconductor device | |
KR102468047B1 (ko) | 반도체 장치 | |
US10727356B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
TWI741096B (zh) | 半導體裝置以及半導體裝置的製造方法 | |
JP7032071B2 (ja) | トランジスタ | |
JP2018011053A (ja) | 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 | |
JP2018026564A (ja) | 半導体装置、半導体装置の作製方法 | |
JP7019346B2 (ja) | 半導体装置 | |
US10236357B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2018073995A (ja) | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 | |
JP2018073994A (ja) | 半導体装置 | |
JPWO2019016642A1 (ja) | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 | |
JP2018064090A (ja) | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 | |
JP2018078227A (ja) | 半導体装置、および半導体装置の作製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220801 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230808 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7482947 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |