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公開番号2025090648
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-17
出願番号2025034220,2021565149
出願日2025-03-05,2020-12-07
発明の名称装置およびその作製方法
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類C23C 14/34 20060101AFI20250610BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】無機発光素子を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、無機発光素子、トランジスタ、および容量を有する。無機発光素子は、第1の膜と、第2の膜とを有し、第1の膜は、インジウムと、酸素と、窒素とを有し、第2の膜は、ガリウムと、窒素とを有する。第1の膜は、ウルツ鉱型構造または立方晶構造を有し、第2の膜は、第1の膜上にウルツ鉱型構造を有して成長する。なお、第1の膜は、無機発光素子のカソード電極として機能する。また、無機発光素子が有する第2の膜の上方に容量の電極の一方が形成され、容量の電極の他方の上方には、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタが形成される。容量の電極の一方は、無機発光素子が射出する光を反射する機能を有する。無機発光素子は、第1の膜を介して光を射出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板上に、第１の膜と第２の膜を形成する、装置の作製方法であって、
亜鉛を含み、導電性を有する酸化物ターゲットを用いたスパッタリング法により、前記第１の膜を形成する第１の工程と、
ガリウムと、窒素とを含み、導電性を有する窒化物ターゲットを用いたスパッタリング法により、前記第１の膜上に前記第２の膜を成膜する第２の工程と、を有する、装置の作製方法。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第１の工程において、前記第１の膜は、前記基板の温度を８０℃以上５００℃以下とし、且つ、窒素ガスの流量を全流量中の５０％以上１００％以下とした第１の気体を導入して成膜する、装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第２の工程において、前記第２の膜は、前記基板の温度を８０℃以上５００℃以下とし、且つ、窒素ガスの流量を全流量中の８０％以上１００％以下とした第２の気体を導入して成膜する、装置の作製方法。
【請求項４】
第１の膜と、前記第１の膜上の第２の膜を有し、
前記第１の膜は、インジウムと、亜鉛と、酸素と、窒素と、を有し、
前記第２の膜は、ガリウムと、窒素と、を有し、
前記第２の膜は、ウルツ鉱型構造を有し、
前記第１の膜は、電極の一つとして機能する、装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、金属窒化物膜、および金属酸窒化物膜上に形成した金属窒化物膜を用いた半導体装置に関する。また、本発明の一態様は、当該金属窒化物膜を用いた無機発光素子、照明装置、表示装置、電子機器、および半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
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、通信装置、電子機器などは、半導体装置を有すると言える場合がある。
【０００３】
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は、物、方法、または、製造方法に関するものである。また、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）に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
第１３族元素（ガリウムなど）を含む窒化物半導体は、無機発光素子、パワー半導体素子または通信デバイスの構成材料として知られている。特許文献１では、窒化物半導体の作製方法が開示されている。
【０００５】
顔料や光触媒材料として、金属、酸素、および窒素を有する金属酸窒化物が知られている。また、金属酸窒化物は、半導体装置などに用いる半導体材料や絶縁性材料としても注目されている。特許文献２では、インジウム、ガリウム、および亜鉛を含む金属酸窒化物を有する半導体材料が開示されている。
【０００６】
また、面内配向した薄膜（単結晶の薄膜ともいう。）を形成する方法の一つとして、エピタキシャル成長方法が知られている。ここで、面内配向とは、基板に対して水平方向の結晶方位の規則性をさす。特許文献３では、単結晶ＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
５
薄膜を、反応性固相エピタキシャル法によって形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第２００５／６４２０号
特開２０１５－１８９２９号公報
特開２００４－１０３９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されている窒化物半導体の作製方法では、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ：ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて生成される。ＰＬＤ法では、レーザアブレーションを利用した成膜方法であり、レーザおよび光学系を必要とする。また、レーザの照射によってターゲットに誘起されたプラズマ（プルーム）の正面とそれ以外の部分とで、薄膜の堆積速度に大きな差が生じる課題がある。したがって、ＰＬＤ法を用いて薄膜を大量に生成することは難しい。
【０００９】
また、特許文献２に開示されている金属酸窒化物の状態は、原子間の結合が無秩序なアモルファス状態である。アモルファス状態の金属酸窒化物は、鬆または低密度領域を有するため、当該金属酸窒化物の安定性が低くなる課題がある。半導体装置などに用いる金属酸窒化物は、高い結晶性を有することが好ましい。特に、金属酸窒化物は、面内配向していることが好ましい。
【００１０】
また、特許文献３に開示されている反応性固相エピタキシャル法では、ＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
５
薄膜の成膜前に、基板を１０００℃以上に加熱する処理を行う、当該薄膜の成膜後に、１３００℃以上の温度で加熱拡散処理を行う、などの高温処理を必要とする課題がある。また、単結晶ＩｎＧａＯ
３
（ＺｎＯ）
５
薄膜を形成するために、基板上に、エピタキシャル成長させたＺｎＯ薄膜を設ける必要がある。このように、従来技術を用いてエピタキシャル成長させた薄膜を形成するには、様々な制約がある。なお、本明細書では、高温とは、例えば、７００℃以上の温度をさし、低温とは、例えば、６００℃以下の温度をさす。
（【００１１】以降は省略されています）

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