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公開番号2025010009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024104287
出願日2024-06-27
発明の名称酸化物半導体層、半導体装置、及び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H10D 30/67 20250101AFI20250109BHJP()
要約【課題】良好な電気特性を有する半導体装置に適用可能な酸化物半導体層を提供する。
【解決手段】基板上に形成された、インジウムを有する酸化物半導体層であって、酸化物半導体層は、基板の表面に平行または略平行に形成され、酸化物半導体層は、第1の領域と、第1の領域上の第2の領域と、第2の領域上の第3の領域と、を有し、第1の領域は、酸化物半導体層の被形成面から略垂直に0nm以上3nm以下に位置し、酸化物半導体層の透過電子顕微鏡を用いた断面観察において、被形成面と平行な方向に層状に並んだ輝点が、第1の領域、第2の領域、及び第3の領域のそれぞれで確認される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基板上に形成された、インジウムを有する酸化物半導体層であって、
前記酸化物半導体層は、前記基板の表面に平行または略平行に形成され、
前記酸化物半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域上の第２の領域と、前記第２の領域上の第３の領域と、を有し、
前記第１の領域は、前記酸化物半導体層の被形成面から略垂直に０ｎｍ以上３ｎｍ以下に位置し、
前記酸化物半導体層の透過電子顕微鏡を用いた断面観察において、被形成面と平行な方向に層状に並んだ輝点が、前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域のそれぞれで確認される、
酸化物半導体層。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第２の領域は、亜鉛を有し、
前記第２の領域は、結晶を有し、
前記結晶のｃ軸は、前記酸化物半導体層の被形成面の法線方向と略平行である、酸化物半導体層。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２の領域におけるｃ軸配向率は、前記第１の領域におけるｃ軸配向率よりも高い酸化物半導体層。
【請求項４】
請求項１において、
前記第３の領域におけるｃ軸配向率は、前記第１の領域におけるｃ軸配向率よりも高い酸化物半導体層。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１の領域におけるインジウムの含有率は、前記第２の領域におけるインジウムの含有率よりも高く、
前記第３の領域におけるインジウムの含有率は、前記第２の領域におけるインジウムの含有率よりも高い、酸化物半導体層。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記酸化物半導体層は、絶縁体の上に形成され、
前記絶縁体は、非晶質構造である、
酸化物半導体層。
【請求項７】
基板上の第１の絶縁体と、前記第１の絶縁体上の酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上の第２の絶縁体と、前記第２の絶縁体上の導電体と、を有し、
前記第１の絶縁体及び酸化物半導体層は、前記基板の表面に平行または略平行に形成され、
前記酸化物半導体層は、インジウムを有し、
前記酸化物半導体層は、第１の領域と、前記第１の領域上の第２の領域と、前記第２の領域上の第３の領域と、を有し、
前記第１の領域は、前記酸化物半導体層の被形成面から略垂直に０ｎｍ以上３ｎｍ以下に位置し、
前記酸化物半導体層の透過電子顕微鏡を用いた断面観察において、被形成面と平行な方向に層状に並んだ輝点が、前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域のそれぞれで確認される、
半導体装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２の領域は、亜鉛を有し、
前記第２の領域は、結晶を有し、
前記結晶のｃ軸は、前記酸化物半導体層の被形成面の法線方向と略平行である、半導体装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記第２の領域におけるｃ軸配向率は、前記第１の領域におけるｃ軸配向率よりも高い半導体装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記第３の領域におけるｃ軸配向率は、前記第１の領域におけるｃ軸配向率よりも高い半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、酸化物半導体を用いた半導体装置、記憶装置、及び電子機器に関する。また、本発明の一態様は、上記半導体装置の作製方法に関する。
続きを表示（約 1,300 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。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
【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得る装置全般を指す。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。表示装置（液晶表示装置、発光表示装置など）、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置、電子機器などは、半導体装置を有するといえる場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、半導体装置の開発が進められ、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、メモリなどが主に半導体装置に用いられている。ＣＰＵは、半導体ウエハを加工し、チップ化された半導体集積回路（少なくともトランジスタ及びメモリ）を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。
【０００５】
ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリなどの半導体回路（ＩＣチップ）は、回路基板、例えばプリント配線基板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。
【０００６】
また、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）、画像表示装置（単に表示装置とも表記する）のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注目されている。
【０００７】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、非導通状態において極めてリーク電流が小さいことが知られている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用した低消費電力のＣＰＵなどが開示されている。また、例えば、特許文献２には、酸化物半導体を用いたトランジスタのリーク電流が小さいという特性を応用して、長期にわたり記憶内容を保持できる記憶装置などが、開示されている。
【０００８】
また、酸化物半導体の上面に接して、ソース電極層とドレイン電極層が設けられた、微細構造のトランジスタが、特許文献３に開示されている。
【０００９】
また、非特許文献１では、結晶性酸化物半導体として、ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯが開示されている。また、非特許文献１では、ＣＡＡＣ－ＩＧＺＯの成長メカニズムなども開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１２－２５７１８７号公報
特開２０１１－１５１３８３号公報
国際公開第２０１６－１２５０５２号
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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