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公開番号2024180432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2024176346,2023140011
出願日2024-10-08,2017-04-10
発明の名称液晶表示装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01L 29/786 20060101AFI20241219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】酸化物半導体膜を有するトランジスタにおいて、電界効果移動度を向上させると
共に信頼性を向上させる。
【解決手段】酸化物半導体膜を有する半導体装置であって、半導体装置は、ゲート電極と
、ゲート電極上の絶縁膜と、絶縁膜上の酸化物半導体膜と、酸化物半導体膜上の一対の電
極と、を有し、酸化物半導体膜は、第1の酸化物半導体膜と、第1の酸化物半導体膜上の
第2の酸化物半導体膜と、を有し、第1の酸化物半導体膜及び第2の酸化物半導体膜は、
それぞれ、同じ元素を有し、第1の酸化物半導体膜は、第2の酸化物半導体膜よりも結晶
性が低い領域を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トランジスタを有する半導体装置であって、
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の絶縁膜と、
前記絶縁膜上の前記酸化物半導体膜と、
前記酸化物半導体膜上の一対の電極と、を有し、
前記酸化物半導体膜は、第１の酸化物半導体膜と、
前記第１の酸化物半導体膜上の第２の酸化物半導体膜と、を有し、
前記第１の酸化物半導体膜及び第２の酸化物半導体膜の各々は、同じ元素を有し、
前記第１の酸化物半導体膜は、前記第２の酸化物半導体膜よりも結晶性が低い領域を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置に関する。または、本発明の一
態様は、上記半導体装置を有する表示装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明の一態様
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。
【０００３】
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は、
半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【０００４】
トランジスタに適用可能な半導体材料として、酸化物半導体が注目されている。例えば
、特許文献１では、複数の酸化物半導体層を積層し、当該複数の酸化物半導体層の中で、
チャネルとなる酸化物半導体層がインジウム及びガリウムを含み、且つインジウムの割合
をガリウムの割合よりも大きくすることで、電界効果移動度（単に移動度、またはμＦＥ
という場合がある）を高めた半導体装置が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１では、インジウムと、ガリウムと、亜鉛とを有する酸化物半導体は
、Ｉｎ
１－ｘ
Ｇａ
１＋ｘ
Ｏ
３
（ＺｎＯ）
ｍ
（ｘは－１≦ｘ≦１を満たす数、ｍは自然数）
で表されるホモロガス相を有することについて開示されている。また、非特許文献１では
、ホモロガス相の固溶域（ｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎｒａｎｇｅ）について開示さ
れている。例えば、ｍ＝１の場合のホモロガス相の固溶域は、ｘが－０．３３から０．０
８の範囲であり、ｍ＝２の場合のホモロガス相の固溶域は、ｘが－０．６８から０．３２
の範囲である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－７３９９号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｎ．Ｋｉｍｉｚｕｋａ，ａｎｄＴ．Ｍｏｈｒｉ、「ＴｈｅＰｈａｓｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＩｎ２Ｏ３－Ｇａ２ＺｎＯ４－ＺｎＯＳｙｓｔｅｍａｔ１３５０℃」、Ｊ．ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｈｅｍ．、１９９１、Ｖｏｌ．９３，ｐｐ．２９８－３１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタとしては、電界効果移動度が高い
方が好ましい。しかしながら、トランジスタの電界効果移動度を高めると、トランジスタ
の特性がノーマリーオンの特性になりやすいといった問題がある。なお、ノーマリーオン
とは、ゲート電極に電圧を印加しなくてもチャネルが存在し、トランジスタに電流が流れ
てしまう状態のことである。
【０００９】
また、酸化物半導体膜をチャネル領域に用いるトランジスタにおいて、酸化物半導体膜
中に形成される酸素欠損は、トランジスタ特性に影響を与えるため問題となる。例えば、
酸化物半導体膜中に酸素欠損が形成されると、該酸素欠損に水素が結合し、キャリア供給
源となる。酸化物半導体膜中にキャリア供給源が生成されると、酸化物半導体膜を有する
トランジスタの電気特性の変動、代表的にはしきい値電圧のシフトが生じる。
【００１０】
例えば、酸化物半導体膜中に酸素欠損が多すぎると、トランジスタのしきい値電圧がマ
イナス側にシフトしてしまい、ノーマリーオンの特性になる。よって、酸化物半導体膜中
、特にチャネル領域においては、酸素欠損が少ない、あるいはノーマリーオンの特性にな
らない程度の酸素欠損量であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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