本發(fā)明涉及層疊結(jié)構(gòu)及薄膜晶體管。

背景技術(shù)：

1、將非晶氧化物半導(dǎo)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(dǎo)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半導(dǎo)體膜用于溝道層的tft(例如，參照專利文獻2)。

3、現(xiàn)有技術(shù)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(shù)實現(xiàn)思路

1、然而，在專利文獻2的技術(shù)中，例如存在閾值電壓(vth)與高溫高濕環(huán)境等外部環(huán)境相應(yīng)地發(fā)生變動的情況，有時在可靠性方面產(chǎn)生問題。

2、因此，在溝道層中使用晶體氧化物半導(dǎo)體膜的以往的tft中，在兼顧遷移率的提高和tft的可靠性的方面存在改善的余地。

3、本發(fā)明的目的在于提供一種在應(yīng)用于tft時示出良好的遷移率、且可得到高可靠性的層疊結(jié)構(gòu)。此外，提供具有該層疊結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。

4、根據(jù)本發(fā)明，提供以下的層疊結(jié)構(gòu)等。

5、1.一種層疊結(jié)構(gòu)，具有以i?n為主成分的晶體氧化物半導(dǎo)體膜和與所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜相接地層疊的第一絕緣膜，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜的平均硅濃度為1.5～10at％。

6、2.如1所述的層疊結(jié)構(gòu)，具有第二絕緣膜，所述第二絕緣膜與如下的面相接地層疊：所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜的與所述第一絕緣膜接觸的面的相反側(cè)的面。

7、3.如1或2所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述第一絕緣膜是以硅(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(s?i)為主成分的氮氧化物膜中的任一種。

8、4.如1～3的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述第一絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜。

9、5.如1～4的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含ga。

10、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(dǎo)體膜還包含從b、a?l、si、sc、zn、ge、y、zr、sn、sm及yb中選擇的1種以上的添加元素。

11、7.如1～6的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，i?n相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜中包含的全部金屬元素的原子比率([i?n]/([i?n]+[i?n以外的全部金屬元素])×100)為62at％以上。

12、8.如5～7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(dǎo)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、9.如6～8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(dǎo)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、10.如1～9的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜在室溫下的載流子濃度為1×1018cm-3以下。

15、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(dǎo)體膜包含方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的晶粒。

16、12.一種薄膜晶體管，為包含1～11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(dǎo)體膜，所述柵極絕緣膜為所述層疊結(jié)構(gòu)中的第一絕緣膜。

17、13.如12所述的薄膜晶體管，其為頂柵型晶體管。

18、14.一種半導(dǎo)體元件，其使用了1～11的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)。

19、15.一種二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet，其使用了14所述的半導(dǎo)體元件。

20、16.一種電子電路，其包含15所述的二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet。

21、17.一種電氣設(shè)備、電子設(shè)備、車輛或動力機，其包含16所述的電子電路。

22、根據(jù)本發(fā)明，能夠提供在應(yīng)用于tft時示出良好的遷移率、且可得到高可靠性的層疊結(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(shù)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，具有第二絕緣膜，所述第二絕緣膜與如下的面相接地層疊：所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜的與所述第一絕緣膜接觸的面的相反側(cè)的面。

3.如權(quán)利要求1或2所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一絕緣膜是以硅(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。

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，所述第一絕緣膜是以硅(si)為主成分的氧化物膜。

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，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜還包含ga。

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(dǎo)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。

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，in相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)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。

8.如權(quán)利要求5～7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(dǎo)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。

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，所述添加元素的合計量相對于所述晶體氧化物半導(dǎo)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。

10.如權(quán)利要求1～9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(dǎo)體膜在室溫下的載流子濃度為1×1018cm-3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(dǎo)體膜包含方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的晶粒。

12.一種薄膜晶體管，包含權(quán)利要求1～11的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有：

13.如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其特征在于，為頂柵型晶體管。

14.一種半導(dǎo)體元件，其特征在于，使用了權(quán)利要求1～11的任一項所述的層疊結(jié)構(gòu)。

15.一種二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet，其特征在于，使用了權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體元件。

16.一種電子電路，其特征在于，包含權(quán)利要求15所述的二極管、薄膜晶體管、mosfet或mesfet。

17.一種電氣設(shè)備、電子設(shè)備、車輛或動力機，其特征在于，包含權(quán)利要求16所述的電子電路。

技術(shù)總結(jié)
一種層疊結(jié)構(gòu)，具有以I?n為主成分的晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)和與所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)相接地層疊的第一絕緣膜(12)，所述晶體氧化物半導(dǎo)體膜(11)的平均硅濃度為1.5～10at％。

技術(shù)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(shù)使用者：出光興產(chǎn)株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2