説明

半導体装置

【課題】配線抵抗に伴う電圧降下や信号遅延によるトランジスタへの信号の書き込み不良
を防止した半導体装置を提供することを課題の一つとする。例えば、表示装置の画素に設
けたトランジスタへの書き込み不良が引き起こす階調不良などを防止し、表示品質の高い
表示装置を提供することを課題の一つとする。
【解決手段】配線抵抗が低い銅を含む配線に、バンドギャップが広く、且つキャリア濃度
が低い高純度化された酸化物半導体を接続してトランジスタを作製すればよい。バンドギ
ャップが広い酸化物半導体を用いて、トランジスタのオフ電流を低減するだけでなく、キ
ャリア濃度が低い高純度化された酸化物半導体を用いて正のしきい値電圧を有し、所謂ノ
ーマリーオフ特性のトランジスタとして、オフ電流とオン電流の比を大きくできる。

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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と接する領域を有する第２の酸化珪素層と、
前記第２の酸化珪素層上のソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記ゲート電極は、Ｔｉを含む第１の層とＣｕを含む第２の層の積層を有し、
前記ゲート絶縁層は、窒化珪素層と第１の酸化珪素層の積層を有し、
前記窒化珪素層は、前記第２の層を覆うことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
基板上のゲート電極と、
前記ゲート電極上のゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上の酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層と接する領域を有する第２の酸化珪素層と、
前記第２の酸化珪素層上のソース電極及びドレイン電極と、を有し、
前記ゲート電極は、Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも一種の元素を含む第１の層とＣｕを含む第２の層の積層を有し、
前記ゲート絶縁層は、窒化珪素層と第１の酸化珪素層の積層を有し、
前記窒化珪素層は、前記第２の層と接する領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記酸化物半導体層はインジウムとガリウムと亜鉛と酸素とを有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極はＣｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも一種の元素を含む第３の層とＣｕを含む第４の層の積層であり、
前記酸化物半導体層と前記ソース電極及び前記ドレイン電極との界面にインジウムが過剰な領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記酸化物半導体層はインジウムとガリウムと亜鉛と酸素とを有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極はＣｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも一種の元素を含む第３の層とＣｕを含む第４の層の積層であり、
前記酸化物半導体層と前記ソース電極及び前記ドレイン電極との界面に酸化チタンを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記酸化物半導体層はインジウムとガリウムと亜鉛と酸素とを有し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極はＣｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗから選ばれた少なくとも一種の元素を含む第３の層とＣｕを含む第４の層の積層であり、
前記酸化物半導体層と前記ソース電極及び前記ドレイン電極との界面に酸化チタンとインジウムが過剰な領域を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記酸化物半導体層は、粒子サイズが１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の結晶を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記酸化物半導体層は、キャリア濃度が１×１０１２ｃｍ−３未満であることを特徴とする半導体装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【公開番号】特開２０１３−９３６２１（Ｐ２０１３−９３６２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２２９５９（Ｐ２０１３−２２９５９）
【出願日】平成２５年２月８日（２０１３．２．８）
【分割の表示】特願２０１０−２６２０６５（Ｐ２０１０−２６２０６５）の分割
【原出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】

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