特許ウォッチ

公開番号2025071264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2025026472,2024099415
出願日2025-02-21,2014-09-11
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10D 30/67 20250101AFI20250424BHJP()
要約【課題】欠陥準位密度の少ない酸化物半導体膜を成膜する。または、発明の一態様は、不
純物の濃度の少ない酸化物半導体膜を成膜する。酸化物半導体膜を用いた半導体装置など
において、電気特性を向上させる。
【解決手段】透過電子回折測定装置を用いて、一次元的に300nmの範囲で観察箇所を
変化させたとき、配向性を示す輝点を有する回折パターンが観察される割合が70%以上
100%未満である領域を含む金属酸化物膜を有する容量素子、抵抗素子、またはトラン
ジスタを備えた半導体装置である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の窒化物絶縁膜と、
前記第１の窒化物絶縁膜の上の第１の酸化物絶縁膜と、
前記第１の酸化物絶縁膜の上の金属酸化物膜と、
前記金属酸化物膜と電気的に接続された第１の導電膜と、
前記金属酸化物膜と電気的に接続された第２の導電膜と、
前記第１の導電膜の上、および前記第２の導電膜の上の第２の酸化物絶縁膜と、
前記第２の酸化物絶縁膜の上の第２の窒化物絶縁膜と、を有し、
前記金属酸化物膜は、透過電子回折測定装置を用いて、一次元的に３００ｎｍの範囲で観察箇所を変化させたとき、配向性を示す輝点を有する回折パターンが観察される割合が７０％以上１００％未満である領域を含む抵抗素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、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。特
に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それら
の駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、酸化物半導体膜を有する容量素
子、抵抗素子、またはトランジスタを備えた半導体装置およびその作製方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や発光表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの多くに用いら
れているトランジスタは、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン、単結晶シリ
コンまたは多結晶シリコンなどのシリコン半導体によって構成されている。また、該シリ
コン半導体を用いたトランジスタは、集積回路（ＩＣ）などにも利用されている。
【０００３】
近年、シリコン半導体に代わって、半導体特性を示す金属酸化物をトランジスタに用い
る技術が注目されている。なお、本明細書中では、半導体特性を示す金属酸化物を酸化物
半導体とよぶことにする。
【０００４】
例えば、酸化物半導体として、ホモロガス相を有するＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（ｍ：
自然数）が知られている（非特許文献１および非特許文献２参照。）。
【０００５】
また、特許文献１には、ホモロガス化合物ＩｎＭＯ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（Ｍ＝Ｉｎ、Ｆｅ、
Ｇａ、またはＡｌ、ｍ＝１以上５０未満の整数）を用いた透明薄膜電界効果型トランジス
タが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００４－１０３９５７号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ，ａｎｄＴ．Ｍｏｈｒｉ、”ＴｈｅＰｈａｓｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＩｎ２Ｏ３－Ｇａ２ＺｎＯ４－ＺｎＯＳｙｓｔｅｍａｔ１３５０℃”、Ｊ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ．、１９９１、Ｖｏｌ．９３，ｐ．２９８－３１５
中村真佐樹、君塚昇、毛利尚彦、磯部光正、「ホモロガス相、ＩｎＦｅＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ：自然数）とその同型化合物の合成および結晶構造」、固体物理、１９９３年、Ｖｏｌ．２８、Ｎｏ．５、ｐ．３１７－３２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、酸化物半導体膜の結晶性が低いと、酸化物半導体膜に酸素欠損やダング
リングボンド等の欠陥が生じやすい。
【０００９】
また、異なる組成のスパッタリングターゲットを用いて酸化物半導体膜を積層する場合
、それぞれの酸化物半導体膜において結晶性が異なると、積層された酸化物半導体膜の界
面において欠陥が生じてしまう。
【００１０】
酸化物半導体膜に含まれる欠陥により、または欠陥と水素等と結合により、膜中にキャ
リアが生じてしまい、酸化物半導体膜の電気的特性が変化する恐れがある。また、酸化物
半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。こ
れらの結果、トランジスタの電気特性の不良に繋がると共に、経時変化やストレス試験（
例えば、ＢＴ（Ｂｉａｓ－Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験、光ＢＴストレス試験
等）において、トランジスタの電気特性、代表的にはしきい値電圧の変動量が増大するこ
との原因となり、信頼性が低減してしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許