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公開番号2024180502
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2024177688,2023001048
出願日2024-10-10,2011-11-23
発明の名称半導体装置の作製方法
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】酸化物半導体膜をチャネルに用いたトランジスタに安定した電気的特性を付与し
、信頼性の高い半導体装置を作製する。
【解決手段】加熱処理により第1の結晶構造となりうる酸化物半導体膜と、加熱処理によ
り第2の結晶構造となりうる酸化物半導体膜を積層して形成し、その後加熱処理を行うこ
とによって、第2の結晶構造を有する酸化物半導体膜を種として第1の結晶構造を有する
酸化物半導体膜へ結晶成長する。このようにして形成した酸化物半導体膜を、トランジス
タの活性層に用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁表面上に第１の酸化物半導体膜を形成し、
前記第１の酸化物半導体膜上に第２の酸化物半導体膜を形成した後に、加熱処理を行って、前記第１の酸化物半導体膜を第１の結晶構造を有する酸化物半導体膜とし、前記第２の酸化物半導体膜を第２の結晶構造を有する酸化物半導体膜とし、
前記第１の結晶構造を有する酸化物半導体膜及び前記第２の結晶構造を有する酸化物半導体膜を選択的にエッチングして酸化物半導体積層体を形成し、
前記酸化物半導体積層体上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程を有し、
前記第１の結晶構造は非ウルツ鉱構造、ＹｂＦｅ
２
Ｏ
４
型構造、Ｙｂ
２
Ｆｅ
３
Ｏ
７
型構造及びその変形型構造のいずれか一種から選ばれた結晶構造であり、
前記第２の結晶構造はウルツ鉱型の結晶構造である半導体装置の作製方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
トランジスタなどの半導体素子を含む回路を有する半導体装置及びその作製方法に関する
。例えば、電源回路に搭載されるパワーデバイス、メモリ、サイリスタ、コンバータ、イ
メージセンサなどを含む半導体集積回路、液晶表示パネルに代表される電気光学装置、発
光素子を有する発光表示装置等を部品として搭載した電子機器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
なお、本明細書中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
全般を指し、電気光学装置、発光表示装置、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置で
ある。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置に代表されるように、ガラス基板等に形成されるトランジスタはアモルファ
スシリコン、多結晶シリコンなどによって構成されている。アモルファスシリコンを用い
たトランジスタは電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対応することがで
きる。また、多結晶シリコンを用いたトランジスタの電界効果移動度は高いがガラス基板
の大面積化には適していないという欠点を有している。
【０００４】
シリコンを用いたトランジスタに対して、酸化物半導体を用いてトランジスタを作製し、
電子デバイスや光デバイスに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体とし
て、酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物を用いてトランジスタを作製し、表示装置
の画素のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献１及び特許文献２で開示されてい
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トランジスタの電気的特性は、活性層である酸化物半導体膜と、該酸化物半導体膜と接す
るゲート絶縁膜との界面状態に影響されやすい。トランジスタの製造中または製造後にお
いて、酸化物半導体膜と接するゲート絶縁膜との界面、即ち、ゲート電極側の界面が非晶
質状態であると、製造工程における温度などの影響により構造状態が変動しやすく、トラ
ンジスタの電気的特性が不安定となりやすい。
【０００７】
また、酸化物半導体膜をチャネルに用いたトランジスタは、可視光や紫外光を照射するこ
とで電気的特性が変化する。
【０００８】
このような問題に鑑み、本発明の一態様は、酸化物半導体膜と該酸化物半導体膜と接する
ゲート絶縁膜との界面状態が良好なトランジスタを有する半導体装置及びその作製方法を
提供することを課題の一つとする。また、酸化物半導体膜をチャネルに用いたトランジス
タに安定した電気的特性を付与し、信頼性の高い半導体装置を作製することを課題の一と
する。また、マザーガラスのような大きな基板を用いて、信頼性の高い半導体装置の大量
生産を行うことのできる半導体装置の作製プロセスを提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、酸化物半導体膜と該酸化物半導体膜と接する絶縁膜（ゲート絶縁膜）
との界面状態を良好にするために、少なくとも、酸化物半導体膜の界面近傍に結晶性の高
い領域を形成する。それによって安定した電気的特性および信頼性の高い半導体装置を作
製することができる。
【００１０】
また、酸化物半導体膜の結晶性を向上させるための方法として、酸化物半導体膜の一部に
第２の結晶構造を有する酸化物半導体膜を設ければよい。第２の結晶構造は、ウルツ鉱型
の結晶構造である。第２の結晶構造となりうる酸化物半導体膜は、第１の結晶構造となり
うる酸化物半導体膜と比較して、加熱処理により結晶化しやすく、また結晶性が高い。第
１の結晶構造は非ウルツ鉱構造、ＹｂＦｅ
２
Ｏ
４
型構造、Ｙｂ
２
Ｆｅ
３
Ｏ
７
型構造及びそ
の変形型構造のいずれか一種から選ばれた結晶構造である。
（【００１１】以降は省略されています）

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