金属氧化物膜、半导体装置以及显示装置制造方法及图纸

提供一种包括结晶部的金属氧化物膜。另外，提供一种物性的稳定性高的金属氧化物膜。另外，提供一种电特性得到提高的金属氧化物膜。另外，提供一种可以提高场效应迁移率的金属氧化物膜。一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)及Zn的金属氧化物膜，该金属氧化物膜包括第一结晶部及第二结晶部，第一结晶部具有c轴取向性，第二结晶部没有c轴取向性，第二结晶部的存在比例高于第一结晶部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属氧化物膜、半导体装置以及显示装置
本专利技术的一个方式涉及一种金属氧化物膜及其形成方法。另外，本专利技术的一个方式涉及一种包括该金属氧化物膜的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式涉及一种包括该金属氧化物膜或该半导体装置的显示装置。注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置，晶体管、半导体电路等是半导体装置的一个方式。另外，运算装置、存储装置、成像装置、电光装置、发电装置(包括薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等)及电子设备有时包括半导体装置。
技术介绍
作为可用于晶体管的半导体材料，氧化物半导体受到瞩目。例如，专利文献1公开了如下半导体装置：层叠有多个氧化物半导体层，在该多个氧化物半导体层中，被用作沟道的氧化物半导体层包含铟及镓，并且使铟的比例比镓的比例高，而场效应迁移率(有时，简称为迁移率或μFE)得到提高的半导体装置。另外，非专利文献1公开了如下内容：包含铟、镓及锌的氧化物半导体具有以In1-xGa1+xO3(ZnO)m(x是满足-1≤x≤1的值，m为自然数)表示的同系物相(homologousphase)。此外，非专利文献1公开了同系物相的固溶区域(solidsolutionrange)。例如，m＝1的情况下的同系物相的固溶区域在x为-0.33至0.08的范围内，并且m＝2的情况下的同系物相的固溶区域在x为-0.68至0.32的范围内。[先行技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开第2014-7399号公报[非专利文献][非专利文献1]M.Nakamura,N.Kimizuka,andT.Mohri,“ThePhaseRelationsintheIn2O3-Ga2ZnO4-ZnOSystemat1350℃”,J.SolidStateChem.,1991,Vol.93,pp.298-315
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括结晶部的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种物性的稳定性高的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种电特性得到提高的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可以提高场效应迁移率的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包含金属氧化物膜的可靠性高的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可以以低温形成且物性的稳定性高的金属氧化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种可以以低温形成且可靠性高的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包含金属氧化物膜并具有柔性的装置。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽取上述以外的目的。解决技术问题的手段本专利技术的一个方式是一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，该金属氧化物膜包括：第一结晶部以及第二结晶部，第一结晶部具有c轴取向性，并且第二结晶部没有c轴取向性。另外，本专利技术的另一个方式是一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，该金属氧化物膜包括：第一结晶部以及第二结晶部，第一结晶部具有c轴取向性，第二结晶部没有c轴取向性，第二结晶部的存在比例高于第一结晶部。另外，本专利技术的另一个方式是一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，该金属氧化物膜包括：第一结晶部以及第二结晶部，第一结晶部具有c轴取向性，第二结晶部没有c轴取向性，在对截面进行电子衍射测量，观察金属氧化物膜的电子衍射图案的情况下，电子衍射图案包括具有起因于第一结晶部的衍射斑点的第一区域、具有起因于第二结晶部的衍射斑点的第二区域，并且，第一区域中的亮度的积分强度比第二区域中的亮度的积分强度大。在上述方式中，第一区域中的亮度的积分强度优选比第二区域中的亮度的积分强度大1倍且为40倍以下，更优选大1倍且为10倍以下，进一步优选大1倍且为3倍以下。在上述方式中，金属氧化物膜优选包括浅缺陷态密度的峰值小于5×1012cm-2eV-1的区域。在上述方式中，优选的是，金属氧化物膜的In、M和Zn的原子个数比为In:M:Zn＝4:2:3附近，并且在In、M和Zn的原子个数的总和中In的原子个数比为4的情况下，M的原子个数比为1.5以上且2.5以下，Zn的原子个数比为2以上且4以下。另外，本专利技术的另一个方式是一种半导体装置，该半导体装置包括半导体膜、栅极绝缘膜和栅电极，半导体膜包括上述金属氧化物膜。另外，本专利技术的另一个方式是一种包括上述方式中的任一个所述的金属氧化物膜或上述方式的半导体装置的显示装置。专利技术效果根据本专利技术的一个方式，可以提供一种包括结晶部的金属氧化物膜。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种物性的稳定性高的金属氧化物膜。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种新颖的金属氧化物膜。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种包含金属氧化物膜的可靠性高的半导体装置。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种可以以低温形成且物性的稳定性高的金属氧化物膜。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种可以以低温形成且可靠性高的半导体装置。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种包含金属氧化物膜并具有柔性的装置。附图简要说明图1A至图1C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图2A至图2C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图3A至图3C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图4A至图4C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图5A至图5C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图6A至图6C示出金属氧化物膜的截面TEM图像及截面HR-TEM图像；图7A至图7C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图8A至图8C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图9A至图9C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图10A至图10C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图11A至图11C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图12A至图12C示出金属氧化物膜的XRD测量结果及电子衍射图案；图13A和图13B示出电子衍射图案；图14说明电子衍射图案的线轮廓；图15示出电子衍射图案的线轮廓、线轮廓的相对亮度R及光谱的半宽度的示意图；图16A1、图16A2、图16B1和图16B2示出电子衍射图案及亮度分布；图17A1、图17A2、图17B1和图17B2示出电子衍射图案及亮度分布；图18A1、图18A2、图18B1和图18B2示出电子衍射图案及亮度分布；图19示出根据金属氧化物膜的电子衍射图案估计出的相对亮度；图20A和图20B示出金属氧化物膜的截面TEM图像以及图像分析之后的截面TEM图像；图21A和图21B示出金属氧化物膜的截面TEM图像以及图像分析之后的截面TEM图像；图22A和图22B示出金属氧化物膜的截面TEM图像以及图像分析之后的截面TEM图像；图23A和图23B示出金属氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，包括：第一结晶部；以及第二结晶部，其中，所述第一结晶部具有c轴取向性，并且，所述第二结晶部没有c轴取向性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.18 JP 2016-0068121.一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，包括：第一结晶部；以及第二结晶部，其中，所述第一结晶部具有c轴取向性，并且，所述第二结晶部没有c轴取向性。2.一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，包括：第一结晶部；以及第二结晶部，其中，所述第一结晶部具有c轴取向性，所述第二结晶部没有c轴取向性，所述第二结晶部的存在比例高于所述第一结晶部。3.一种包含In、M(M为Al、Ga、Y或Sn)和Zn的金属氧化物膜，包括：第一结晶部；以及第二结晶部，其中，所述第一结晶部具有c轴取向性，所述第二结晶部没有c轴取向性，在对截面进行电子衍射测量，观察所述金属氧化物膜的电子衍射图案的情况下，所述电子衍射图案包括：具有起因于所述第一结晶部的衍射斑点的第一区域；以及具有起因于所述第二结晶部的衍射斑点的第二区域，并且，所述第一区域中的亮度的积分强度比所述第二区域中的亮度的积分强度大。4.根据权利要求3所述的金属氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，肥塚纯一，冈崎健一，津吹将志，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP