本發(fā)明涉及層疊結(jié)構(gòu)及薄膜晶體管。

背景技術：

1、將非晶氧化物半導體用于溝道層的薄膜晶體管(tft)廣為人知(參照專利文獻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2)。

3、現(xiàn)有技術文獻

4、專利文獻

5、專利文獻1：日本專利第5118810號公報

6、專利文獻2：國際公開第2013/035335號

技術實現(xiàn)思路

1、然而，在專利文獻2的技術中，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?shù)膕值。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種在應用于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體膜和與所述晶體氧化物半導體膜相接地層疊的絕緣膜，所述晶體氧化物半導體膜具有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、18.一種電氣設備、電子設備、車輛或動力機，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。

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

技術總結(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體膜(11)和與所述晶體氧化物半導體膜(11)相接地層疊的絕緣膜(12)，所述晶體氧化物半導體膜(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
受保護的技術使用者：出光興產(chǎn)株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2