半导体膜、晶体管、半导体装置、显示装置以及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体膜、晶体管、半导体装置、显示装置以及电子设备。本发明专利技术提供一种氧化物半导体膜，使用束径的半宽度为1nm的电子线在使氧化物半导体膜的位置与电子线的位置相对地移动时对氧化物半导体膜的被形成面进行照射，由此观察到氧化物半导体膜具有的多个电子衍射图案，多个电子衍射图案具有在彼此不同的观察地点观察的50个以上的电子衍射图案，第一电子衍射图案与第二电子衍射图案所占的比率之和为100％，第一电子衍射图案所占的比率为90％以上，第一电子衍射图案包括表示c轴朝向大致垂直于氧化物半导体膜的被形成面的方向的观察点，第二电子衍射图案包括不具有对称性的观察点或配置为如圆圈那样的观察区域。

【技术实现步骤摘要】
半导体膜、晶体管、半导体装置、显示装置以及电子设备本申请是分案申请，其母案申请号为201510086792.3，申请日是2015年2月17日，专利技术名称是“半导体膜、晶体管、半导体装置、显示装置以及电子设备”。
本专利技术涉及一种物体、方法或制造方法。或者，本专利技术涉及一种工序（process）、机器（machine）、产品（manufacture）或组成物（compositionofmatter）。尤其是，本专利技术涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路是半导体装置的一个方式。另外，运算装置、存储装置、摄像装置、电光装置、发电装置（包括薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等）及电子设备有时包括半导体装置。
技术介绍
在非专利文献1中，描述以In1-xGa1+xO3（ZnO）m（x满足-1≤x≤1，m为自然数）表示的同系物（homologousphase）的存在。此外，描述同系物的固溶区域（solidsolutionrange）。例如，描述m=1的情况下的同系物的固溶区域在x为-0.33至0.08的范围内，并且m=2的情况下的同系物的固溶区域在x为-0.68至0.32的范围内。作为具有尖晶石型的结晶结构的化合物，已知有以AB2O4（A及B为金属元素）表示的化合物。在非专利文献1中示出InxZnyGazOw的例子，并且记载有在x、y及z具有ZnGa2O4附近的组成，即x、y及z具有（x，y，z）=（0，1，2）附近的值的情况下，容易形成或混合尖晶石型的结晶结构。使用半导体材料构成晶体管的技术受到关注。该晶体管被广泛地应用于集成电路（IC）、图像显示装置（简单地记载为显示装置）等电子器件。作为可以用于晶体管的半导体材料，硅类半导体材料被广泛地周知，而作为其他材料，氧化物半导体受到关注。例如，公开了作为氧化物半导体使用氧化锌或In-Ga-Zn氧化物半导体来制造晶体管的技术（参照专利文献1及专利文献2）。近年来，随着电子设备的高功能化、小型化或轻量化，对高密度地集成有被微型化的晶体管等半导体元件的集成电路的要求提高。[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报。[非专利文献1]M.Nakamura,N.Kimizuka,andT.Mohri,"ThePhaseRelationsintheIn2O3-Ga2ZnO4-ZnOSystemat1350℃",J.SolidStateChem.,1991,Vol.93,pp.298-315。
技术实现思路
本专利技术的一个方式的目的之一是使半导体装置具有良好的电特性。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种特性偏差少的良好的晶体管。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括具有良好的保持特性的存储元件的半导体装置。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种适合于微型化的半导体装置。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种缩小电路面积的半导体装置。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，说明书、附图以及权利要求书等的记载中显然存在上述目的以外的目的，可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中获得上述目的以外的目的。本专利技术的一个方式是一种氧化物半导体膜，其中，使用束径的半宽度为1nm的电子线在使氧化物半导体膜的位置与电子线的位置相对地移动的同时对氧化物半导体膜的被形成面进行照射，由此观察到氧化物半导体膜具有的多个电子衍射图案，多个电子衍射图案具有在彼此不同的观察地点观察的50个以上的电子衍射图案，多个电子衍射图案的方向不同，第一电子衍射图案所占的比率为90％以上，并且，第一电子衍射图案包括表示c轴朝向大致垂直于氧化物半导体膜的被形成面的方向的观察点。或者，本专利技术的一个方式是一种氧化物半导体膜，其中，使用束径的半宽度为1nm的电子线在使氧化物半导体膜的位置与电子线的位置相对地移动的同时对氧化物半导体膜的被形成面进行照射，由此观察到氧化物半导体膜具有的多个电子衍射图案，多个电子衍射图案具有在彼此不同的观察地点观察的50个以上的电子衍射图案，多个电子衍射图案的方向不同，在50个以上的电子衍射图案中第一电子衍射图案所占的比率与第二电子衍射图案所占的比率之和为100％，第一电子衍射图案所占的比率为90％以上，第一电子衍射图案包括表示c轴朝向大致垂直于氧化物半导体膜的被形成面的方向的观察点，并且，第二电子衍射图案包括不具有对称性的观察点或配置为如圆圈那样的（环状的）观察区域。或者，本专利技术的一个方式是一种氧化物半导体膜，其中，使用束径的半宽度为1nm的电子线在使氧化物半导体膜的位置与电子线的位置相对地移动的同时对氧化物半导体膜的被形成面进行照射，由此观察到氧化物半导体膜具有的多个电子衍射图案，在多个电子衍射图案中，彼此不同的观察地点观察的50个以上的电子衍射图中的第一电子衍射图案所占的比率为100％，第一电子衍射图案包括表示c轴朝向大致垂直于氧化物半导体膜的被形成面的方向的观察点，并且，多个电子衍射图案的方向不同。在上述结构中，观察到第二电子衍射图案的区域优选为包含纳米晶的氧化物半导体膜。或者，本专利技术的一个方式是一种包含In、以M表示的元素及Zn的氧化物半导体膜，其中，以M表示的元素选自铝、镓、钇和锡中的至少一个，In、M及Zn的原子个数比满足In:M:Zn=x:y:z，并且，x、y及z在以In、元素M及Zn的三个元素为顶点的平衡状态图中具有由依次连接第一坐标（x:y:z=2:2:1）、第二坐标（x:y:z=23:27:25）、第三坐标（x:y:z=8:12:35）、第四坐标（x:y:z=4:0:7）、第五坐标（x:y:z=2:0:3）、第六坐标（x:y:z=7:1:8）、第七坐标（x:y:z=15:5:8）以及上述第一坐标的线段围绕的范围内的原子个数比。在上述结构中，优选的是，氧化物半导体膜通过溅射法并使用包含In、以M表示的元素及Zn的靶材而形成，以M表示的元素选自铝、镓、钇和锡中的至少一个，靶材所包含的In、M及Zn的原子个数比满足In:M:Zn=a:b:c，并且，a、b及c在以In、元素M及Zn的三个元素为顶点的平衡状态图中具有由依次连接第一坐标（a:b:c=2:2:1）、第二坐标（a:b:c=23:27:25）、第三坐标（a:b:c=1:2:9）、第四坐标（a:b:c=1:0:3）、第五坐标（a:b:c=2:0:3）、第六坐标（a:b:c=7:1:8）、第七坐标（a:b:c=10:4:7）以及上述第一坐标的线段围绕的范围内的原子个数比。或者，本专利技术的一个方式是一种包含In、Ga及Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化物半导体层，/n其中，使用束径的半宽度为1nm的电子束在使所述氧化物半导体层的位置与所述电子束的位置相对地移动的同时对形成有所述氧化物半导体层的面进行照射，由此观察到所述氧化物半导体层具有多个电子衍射图案，/n所述多个电子衍射图案具有在不同的观察区域观察的50个以上的电子衍射图案，/n所述多个电子衍射图案随机取向，/n第一电子衍射图案的百分比与第二电子衍射图案的百分比之和占所述50个以上的电子衍射图案的100%，/n所述第一电子衍射图案占所述50个以上的电子衍射图案的90%以上，/n所述第一电子衍射图案包括表示c轴取向大致垂直于形成有所述氧化物半导体层的所述面的方向的观察点，/n并且，所述第二电子衍射图案包括不对称的观察点或配置为环状的观察区域。/n

【技术特征摘要】
20140221 JP 2014-032192;20140509 JP 2014-098071;201.一种氧化物半导体层，
其中，使用束径的半宽度为1nm的电子束在使所述氧化物半导体层的位置与所述电子束的位置相对地移动的同时对形成有所述氧化物半导体层的面进行照射，由此观察到所述氧化物半导体层具有多个电子衍射图案，
所述多个电子衍射图案具有在不同的观察区域观察的50个以上的电子衍射图案，
所述多个电子衍射图案随机取向，
第一电子衍射图案的百分比与第二电子衍射图案的百分比之和占所述50个以上的电子衍射图案的100%，
所述第一电子衍射图案占所述50个以上的电子衍射图案的90%以上，
所述第一电子衍射图案包括表示c轴取向大致垂直于形成有所述氧化物半导体层的所述面的方向的观察点，
并且，所述第二电子衍射图案包括不对称的观察点或配置为环状的观察区域。


2.根据权利要求1所述的氧化物半导体层，其中，观察到所述第二电子衍射图案中的一个的区域包含纳米晶。


3.根据权利要求1所述的氧化物半导体层，
其中，所述氧化物半导体层包含In、元素M及Zn，
所述元素M为铝、镓、钇和锡中的至少一个，
所述氧化物半导体层所包含的In、所述元素M及Zn的原子个数比满足In:M:Zn=x:y:z，
并且，在以In、所述元素M及Zn这三个元素为顶点的平衡状态图中，所述原子个数比处于由依次连接第一坐标x:y:z=2:2:1、第二坐标x:y:z=23:27:25、第三坐标x:y:z=8:12:35、第四坐标x:y:z=4:0:7、第五坐标x:y:z=2:0:3、第六坐标x:y:z=7:1:8、第七坐标x:y:z=10:4:7以及所述第一坐标的线段围绕的区域的范围内。


4.根据权利要求1所述的氧化物半导体层，
其中，所述氧化物半导体层通过溅射法并使用包含In、元素M及Zn的靶材而形成，
所述元素M为铝、镓、钇和锡中的至少一个，
所述靶材的In、所述元素M及Zn的原子个数比满足In:M:Zn=a:b:c，
并且，在以In、所述元素M及Zn这三个元素为顶点的平衡状态图中，所述原子个数比处于由依次连接第一坐标a:b:c=2:2:1、第二坐标a:b:c=23:27:25、第三坐标a:b:c=1:2:9、第四坐标a:b:c=1:0:3、第五坐标a:b:c=2:0:3、第六坐标a:b:c=7:1:8、第七坐标a:b:c=10:4:7以及所述第一坐标的线段围绕的区域的范围内。


5.一种在沟道区域中包括权利要求1所述的氧化物半导体层的晶体管。


6.一种包括权利要求1所述的氧化物半导体层的半导体装置。


7.一种半导体装置，包括：
绝缘层；
第一氧化物半导体层，在所述绝缘层之上并且与所述绝缘层直接接触，所述第一氧化物半导体层包含In、Ga以及Zn；
第二氧化物半导体层，在所述第一氧化物半导体层之上并且与所述第一氧化物半导体层直接接触，所述第二氧化物半导体层包含In、Ga以及Zn；
第三氧化物半导体层，在所述第二氧化物半导体层和所述绝缘层之上并且与所述第二氧化物半导体层和所述绝缘层直接接触，所述第三氧化物半导体层包含In、Ga以及Zn；
栅极绝缘层，在所述第三氧化物半导体层之上；以及
栅电极，在所述栅极绝缘层之上，
所述第二氧化物半导体层中的In、Ga及Zn的原子个数比满足In:Ga:Zn=x:y:z，
在以In、Ga及Zn这三个元素为顶点的平衡状态图中，所述原子个数比处于由依次连接第一坐标x:y:z=35:20:22、第二坐标x:y:z=7:4:11、第三坐标x:y:z=5:1:6、第四坐标x:y:z=25:10:14以及所述第一坐标的线段围绕的区域的范围内，
并且，所述第二氧化物半导体层包括多个结晶。


8.一种半导体装置，包括：
绝缘层；
第一氧化物半导体层，在所述绝缘层之上并且与所述绝缘层直接接触，所述第一氧化物半导体层包含In、元素M以及Zn；
第二氧化物半导体层，在所述第一氧化物半导体层之上并且与所述第一氧化物半导体层直接接触，所述第二氧化物半导体层包含In、所述元素M以及Zn；
第三氧化物半导体层，在所述第二氧化物半导体层和所述绝缘层之上并且与所述第二氧化物半导体层和所述绝缘层直接接触，所述第三氧化物半导体层包含In、所述元素M以及Zn；
栅极绝缘层，在所述第三氧化物半导体层之上；以及
栅电极，在所述栅极绝缘层之上，
所述元素M为铝、镓、钇和锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：下村明久，山根靖正，佐藤裕平，石山贵久，冈崎健一，川锅千穗，太田将志，石原典隆，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP