本發(fā)明涉及層疊結(jié)構(gòu)及薄膜晶體管。

背景技術(shù)：

1、將非晶氧化物半導(dǎo)體用于溝道層的薄膜晶體管(tft)廣為人知(參照專利文獻(xiàn)1)，由于該tft遷移率較低而需要改善。

2、作為與將非晶氧化物半導(dǎo)體用于溝道層的tft相比可得到高遷移率的特性的tft，已知有將晶體氧化物薄膜用于溝道層的tft(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。

3、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

4、專利文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)1：日本專利第5118810號公報

6、專利文獻(xiàn)2：國際公開第2013/035335號

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、然而，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，雖然改善了遷移率，但存在s值變得過小的傾向，難以實現(xiàn)能夠示出優(yōu)異的灰度級性能的適當(dāng)?shù)膕值。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種在應(yīng)用于tft時示出優(yōu)異的灰度級性能的層疊結(jié)構(gòu)。此外，提供具有該層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。

3、根據(jù)本發(fā)明，提供以下的層疊結(jié)構(gòu)等。

4、1.一種層疊結(jié)構(gòu)，具有以in為主成分的晶體氧化物半導(dǎo)體膜和與所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜相接地層疊的絕緣膜，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜具有1個以上的如下區(qū)域：稀有氣體濃度處于0.5at％以上且小于5at％的范圍內(nèi)并且在膜厚方向上以3nm以上連續(xù)的區(qū)域。

5、2.如1所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域在所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚方向上以5nm以上連續(xù)。

6、3.如1或2所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述稀有氣體原子為氬。

7、4.如1～3的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜、以硅(si)為主成分的氮化物膜或以硅(si)為主成分的氮氧化物膜中的任一種。

8、5.如1～4的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜。

9、6.如1～5的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含ga。

10、7.如1～6的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含從b、al、si、sc、zn、ge、y、zr、sn、sm及yb中選擇的1種以上的添加元素。

11、8.如1～7的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，in相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([in]/([in]+[in以外的全部金屬元素])×100)為62at％以上。

12、9.如6～8的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，ga相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([ga]/([ga]+[ga以外的全部金屬元素])×100)為30at％以下。

13、10.如7～9的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述添加元素的合計量相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([添加元素的合計量]/([添加元素的合計量]+[添加元素以外的全部金屬元素])×100)為10at％以下。

14、11.如1～10的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜在室溫下的載流子濃度為1×1018cm-3以下。

15、12.如1～11的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜包含方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的晶粒。

16、13.一種薄膜晶體管，其為包含1～12的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，具有：溝道層、分別與所述溝道層連接的源電極及漏電極、以及隔著柵極絕緣膜層疊于所述溝道層的柵電極，所述溝道層為所述層疊結(jié)構(gòu)中的晶體氧化物半導(dǎo)體膜，所述柵極絕緣膜為所述層疊結(jié)構(gòu)中的絕緣膜。

17、14.如13所述的薄膜晶體管，其為頂柵型晶體管。

18、15.一種半導(dǎo)體元件，其使用了1～12的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)。

19、16.一種二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet，其使用了15所述的半導(dǎo)體元件。

20、17.一種電子電路，其包含16所述的二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet。

21、18.一種電氣設(shè)備、電子設(shè)備、車輛或動力機(jī)，其包含17所述的電子電路。

22、根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在應(yīng)用于tft時示出優(yōu)異的灰度級性能的層疊結(jié)構(gòu)。此外，能夠提供具有該層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。

技術(shù)特征：

1.一種層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有：

2.如權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述區(qū)域在所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜的膜厚方向上以5nm以上連續(xù)。

3.如權(quán)利要求1或2所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述稀有氣體原子為氬。

4.如權(quán)利要求1～3的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜、以硅(si)為主成分的氮化物膜或以硅(si)為主成分的氮氧化物膜中的任一種。

5.如權(quán)利要求1～4的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜。

6.如權(quán)利要求1～5的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含ga。

7.如權(quán)利要求1～6的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含從b、al、si、sc、zn、ge、y、zr、sn、sm及yb中選擇的1種以上的添加元素。

8.如權(quán)利要求1～7的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，in相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([in]/([in]+[in以外的全部金屬元素])×100)為62at％以上。

9.如權(quán)利要求6～8的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，ga相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([ga]/([ga]+[ga以外的全部金屬元素])×100)為30at％以下。

10.如權(quán)利要求7～9的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述添加元素的合計量相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([添加元素的合計量]/([添加元素的合計量]+[添加元素以外的全部金屬元素])×100)為10at％以下。

11.如權(quán)利要求1～10的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜在室溫下的載流子濃度為1×1018cm-3以下。

12.如權(quán)利要求1～11的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜包含方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的晶粒。

13.一種薄膜晶體管，包含權(quán)利要求1～12的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有：

14.如權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管，其特征在于，為頂柵型晶體管。

15.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，使用了權(quán)利要求1～12的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)。

16.一種二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet，其特征在于，使用了權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體元件。

17.一種電子電路，其特征在于，包含權(quán)利要求16所述的二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet。

18.一種電氣設(shè)備、電子設(shè)備、車輛或動力機(jī)，其特征在于，包含權(quán)利要求17所述的電子電路。

技術(shù)總結(jié)
一種層疊結(jié)構(gòu)(10)，具有以I?n為主成分的晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)和與所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)相接地層疊的絕緣膜(12)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)具有1個以上的如下區(qū)域：稀有氣體濃度處于0.5at％以上且小于5at％的范圍內(nèi)并且在膜厚方向上以3nm以上連續(xù)的區(qū)域。

技術(shù)研發(fā)人員：霍間勇輝,川島繪美,巖瀨信博,山口幸士,三和寬之
受保護(hù)的技術(shù)使用者：出光興產(chǎn)株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2