氧化物半导体膜和半导体器件制造技术

提供了一种由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成的氧化物半导体膜(14)，其中，所述氧化物半导体膜包括铟、钨和锌，所述氧化物半导体膜中的钨与所述氧化物半导体膜中的铟、钨和锌总和的含量比率高于0.5原子％且等于或低于5原子％，并且电阻率等于或高于10‑1Ωcm。还提供了一种包括所述氧化物半导体膜的半导体器件(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化物半导体膜和包括该氧化物半导体膜的半导体器件。
技术介绍
在液晶显示装置、薄膜EL(电致发光)显示装置、有机EL显示装置等中，传统上，主要使用非晶硅(a-Si)膜作为充当作为半导体器件的TFT(薄膜晶体管)的沟道层的半导体膜。近年来，重点关注的是将包括铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)的复合氧化物，即基于In-Ga-Zn的复合氧化物(也被称为“IGZO”)作为a-Si的替代材料。相比于a-Si，在基于IGZO的氧化物半导体中，可预期有较高的载流子迁移率。国际公开No.2005/088726(PTD1)公开了当在TFT的沟道层中使用具有低于1018/cm3的电子载流子浓度的非晶氧化物时，得到大致0.5至10cm2/Vs的场效应迁移率。日本专利特许公开No.2008-192721(PTD2)公开了一种作为当通过溅射方法等形成氧化物半导体膜时适于使用的材料的氧化物烧结体，该氧化物烧结体主要由铟制成并且包括钨。引用列表专利文献PTD1：国际公开No.2005/088726PTD2：日本专利特许公开No.2008-192721PTD3：日本专利No.5172918非专利文献NPD1：Color Liquid Crystal Display(彩色液晶显示器)(Hiroo Hori，Koji Suzuki，Kyoritsu Shuppan Co.,Ltd.，公开日期：2001年6月)NPD2：Tetsufumi Kawamura等人的“Low-Voltage Operating Amorphous Oxide TFTs”(低电压操作非晶氧化物TFT)，IDW2009AMD8-1,P1689-1692
技术实现思路
技术问题PTD1中描述的非晶氧化物的问题在于，场效应迁移率至多大致是10cm2/Vs。包括作为沟道层的通过使用PTD2中描述的氧化物烧结体制造的氧化物半导体膜的TFT的问题在于，阈值电压Vth高于4V。根据以上的NPD1，在作为用于TFT的半导体材料的a-Si中，Vth通常是2至4V，该TFT之前被用于显示器应用。从简化装置设计的角度来看，期望的是，即使当半导体材料转变成氧化物半导体时，显示器也可在如2V至4V的相同的Vth范围内进行操作。本专利技术的目的是提供一种可提供具有优异阈值电压和场效应迁移率的半导体器件的氧化物半导体膜和包括该氧化物半导体膜的半导体器件。问题的解决方案根据本专利技术的一个方面的氧化物半导体膜是一种由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成的氧化物半导体膜，其中，所述氧化物半导体膜包括铟、钨和锌，所述氧化物半导体膜中的钨与所述氧化物半导体膜中的铟、钨和锌总和的含量比率高于0.5原子％且等于或低于5原子％，并且电阻率等于或高于10-1Ωcm。根据本专利技术的另一个方面的一种半导体器件包括以上提到的方面的氧化物半导体膜。本专利技术的有利效果根据上文，可提供一种可提供具有优异阈值电压和场效应迁移率的半导体器件的氧化物半导体膜和包括该氧化物半导体膜的半导体器件。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个方面的半导体器件的一个示例的示意图，其中，图1(A)示出示意性平面图并且图1(B)示出沿着图1(A)中示出的IB-IB线截取的示意性剖视图。图2是示出根据本专利技术的一个方面的半导体器件的另一个示例的示意性剖视图。图3是示出根据本专利技术的一个方面的半导体器件的又一个示例的示意性剖视图。图4是示出用于制造图1中示出的半导体器件的方法的一个示例的示意性剖视图。图5是示出用于制造图2中示出的半导体器件的方法的一个示例的示意性剖视图。具体实施方式<对本专利技术的实施例的描述>首先，将列出并且描述本专利技术的实施例。[1]根据本专利技术的一个实施例的一种氧化物半导体膜是由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成的氧化物半导体膜，其中，该氧化物半导体膜包括铟、钨和锌，氧化物半导体膜中的钨与氧化物半导体膜中的铟、钨和锌总和的含量比率高于0.5原子％且等于或低于5原子％，并且电阻率等于或高于10-1Ωcm。根据本实施例的氧化物半导体膜，在包括此氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，可实现0至4V(并且进一步2至4V)的阈值电压Vth并且可实现高场效应迁移率。另外，根据本实施例的氧化物半导体膜，在包括此半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，还可减小截止电流并且还可实现以上提到的优异的阈值电压Vth和场效应迁移率。由于截止电流被减小，因此在低驱动电压下，导通电流与截止电流的比可被增大。[2]在根据本实施例的氧化物半导体膜中，膜厚度可等于或大于2nm且等于或小于25nm。此范围内的膜厚度的益处在于，增大了场效应迁移率，减小了阈值电压Vth和/或减小了截止电流。[3]在根据本实施例的氧化物半导体膜中，氧化物半导体膜中的锌与钨的原子比(Zn/W比)可等于或高于0.5且等于或低于30。此范围内的Zn/W比的益处在于增大了场效应迁移率，减小了阈值电压Vth和/或减小了截止电流。[4]可通过包括用溅射方法形成膜的步骤的制造方法来得到根据本实施例的氧化物半导体膜。这样的益处在于，在包括该氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，实现了0至4V(并且进一步2至4V)的阈值电压Vth并且实现了高场效应迁移率。另外，这样的益处在于，在包括该氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，减小了截止电流并且实现了以上提到的优异的阈值电压Vth和场效应迁移率。[5]可通过在用溅射方法形成膜之后执行热处理，或者通过在用溅射方法形成膜期间执行热处理来得到根据本实施例的氧化物半导体膜。这样的益处在于，在包括该氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，实现了0至4V(并且进一步2至4V)的阈值电压Vth并且实现了高场效应迁移率。另外，这样的益处在于，在包括该氧化物半导体膜作为沟道层的半导体器件(例如，TFT)中，减小了截止电流并且实现了以上提到的优异的阈值电压Vth和场效应迁移率。[6]根据本专利技术的另一个实施例的一种半导体器件，该半导体器件包括根据以上提到的实施例的氧化物半导体膜。由于本实施例的半导体器件包括根据以上提到的实施例的氧化物半导体膜，因此可实现0至4V(并且进一步2至4V)的阈值电压Vth并且可实现高场效应迁移率。另外，在本实施例的半导体器件中，还可减小截止电流并且还可实现以上提到的优异的阈值电压Vth和场效应迁移率。尽管半导体器件不受特别限制，但包括根据以上提到的实施例的氧化物半导体膜作为沟道层的TFT(薄膜晶体管)是合适的示例。[7]根据本实施例的半导体器件还可包括被布置成与氧化物半导体膜的至少一部分接触的层。在这种情况下，该层可以是纳米晶层和非晶层中的至少一种。另外包括该层的益处在于，在半导体器件中，实现了0至4V(并且进一步2至4V)的阈值电压Vth并且实现了高场效应迁移率。另外，包括该层的益处还在于，在半导体器件中，减小了截止电流并且实现了以上提到的优异的阈值电压Vth和场效应迁移率。[8]在根据本实施例的半导体器件中，被布置成与氧化物半导体膜的至少一部分接触的层可以是包括硅和铝中的至少一种的氧化物层。该层是包括硅和铝中的至少一种的氧化物层的特征的益处在于，在半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中所述氧化物半导体膜包括铟、钨和锌，所述氧化物半导体膜中的钨与所述氧化物半导体膜中的铟、钨和锌的总和的含量比率高于0.5原子％且等于或低于5原子％，并且电阻率等于或高于10‑1Ωcm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.26 JP 2015-012150;2015.02.25 JP 2015-035291.一种氧化物半导体膜，所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中所述氧化物半导体膜包括铟、钨和锌，所述氧化物半导体膜中的钨与所述氧化物半导体膜中的铟、钨和锌的总和的含量比率高于0.5原子％且等于或低于5原子％，并且电阻率等于或高于10-1Ωcm。2.根据权利要求1所述的氧化物半导体膜，其中膜厚度等于或大于2nm且等于或小于25nm。3.根据权利要求1所述的氧化物半导体膜，其中所述氧化物半导体膜中的锌与钨的原子比(Zn/...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫永美纪，绵谷研一，粟田英章，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP