无机发光元件、半导体装置、无机发光元件的制造方法制造方法及图纸

提供一种包括无机发光元件的半导体装置。半导体装置包括无机发光元件、晶体管及电容器。无机发光元件包括第一膜及第二膜，第一膜包含铟、氧及氮，第二膜包含镓及氮。第一膜具有纤锌矿型结构或立方晶结构，第二膜具有纤锌矿型结构并生长在第一膜上。第一膜被用作无机发光元件的阴极电极。另外，无机发光元件所包括的第二膜的上方形成有电容器的一个电极，电容器的另一个电极的上方形成有在半导体层中包含金属氧化物的晶体管。电容器的一个电极具有反射无机发光元件所发射的光的功能。无机发光元件经过第一膜发射光。元件经过第一膜发射光。元件经过第一膜发射光。

Inorganic light-emitting element, semiconductor device, manufacturing method of inorganic light-emitting element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无机发光元件、半导体装置、无机发光元件的制造方法


[0001]本专利技术的一个方式涉及一种金属氮化物膜以及使用形成在金属氧氮化物膜上的金属氮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使用该金属氮化物膜的无机发光元件、照明装置、显示装置、电子设备以及半导体装置。
[0002]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。除了晶体管等的半导体组件之外，半导体电路、运算装置或存储装置也是半导体装置的一个方式。显示装置(液晶显示装置、发光显示装置等)、投影装置、照明装置、电光装置、蓄电装置、存储装置、半导体电路、摄像装置、通信装置、电子设备等有时包括半导体装置。
[0003]注意，本专利技术的一个方式不局限于上述
本说明书等所公开的专利技术的一个方式涉及一种物体、方法或制造方法。另外，本专利技术的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。

技术介绍

[0004]包含第13族元素(镓等)的氮化物半导体被认为是无机发光元件、功率半导体元件或通信设备的构成材料。专利文献1公开了一种氮化物半导体的制造方法。
[0005]作为颜料或光催化材料，已知有包含金属、氧以及氮的金属氧氮化物。此外，金属氧氮化物也受到瞩目作为用于半导体装置等的半导体材料、绝缘材料。专利文献2公开了包括含有铟、镓及锌的金属氧氮化物的半导体材料。
[0006]另外，作为形成面内取向的薄膜(也称为单晶薄膜)的方法之一，已知有外延生长法。在此，面内取向是指水平于衬底的方向上的晶体取向的规则性。专利文献3公开了通过反应性固相外延生长法形成单晶InGaO3(ZnO)5薄膜的方法。[先行技术文献][专利文献][0007][专利文献1]国际公开第2005/6420号[专利文献2]日本专利申请公开第2015
‑
18929号公报[专利文献3]日本专利申请公开第2004
‑
103957号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0008]在专利文献1所公开的氮化物半导体的制造方法中，利用脉冲激光沉积(PLD：Pulsed Laser Deposition)法进行生成。PLD法是一种使用激光烧蚀的沉积方法，需要激光器及光学系统。另外，有通过激光照射诱导在靶材上的等离子体(羽流)的正面与其他部分之间产生很大的薄膜沉积速率的差异的问题。因此，利用PLD法生成大量的薄膜是困难的。
[0009]专利文献2所公开的金属氧氮化物的状态是原子间的键合没有秩序性的非晶状态。因为非晶状态的金属氧氮化物具有空洞或低密度区域，所以有该金属氧氮化物的稳定性低的问题。用于半导体装置等的金属氧氮化物优选具有高结晶性。尤其是，金属氧氮化物
优选面内取向。
[0010]另外，专利文献3所公开的反应性固相外延生长法有需要进行如下高温处理的问题：在沉积InGaO3(ZnO)5薄膜之前进行将衬底加热到1000℃以上的处理；在沉积该薄膜之后以1300℃以上的温度进行加热扩散处理；等。另外，为了形成单晶InGaO3(ZnO)5薄膜，需要在衬底上设置外延生长的ZnO薄膜。如此，当使用现有技术形成外延生长的薄膜时，有各种各样的限制。注意，在本说明书中，“高温”例如是指700℃以上的温度，“低温”例如是指600℃以下的温度。
[0011]于是，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种无机发光元件等，该无机发光元件使用通过外延生长沉积在金属氧氮化物膜上的金属氮化物膜。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提高使用金属氮化物膜的无机发光元件等的生产率。本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在低温下通过外延生长沉积金属氧氮化物膜的方法。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在沉积金属氧氮化物膜的前后不进行高温处理而通过外延生长沉积该金属氧氮化物膜的方法。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种不进行高温处理而通过外延生长在金属氧氮化物膜上沉积金属氮化物膜的方法。
[0012]注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。除上述目的外的目的从说明书、附图、权利要求书等的描述中是显而易见的，并且可以从所述描述中抽出。解决技术问题的手段
[0013]本专利技术的一个方式的无机发光元件包括第一膜(金属氧氮化物膜)以及第二膜(金属氮化物膜)。第一膜包含铟及氧，第二膜包含镓及氮。第二膜具有纤锌矿型结构。第一膜可以被用作无机发光元件的阴极电极。第一膜优选还包括镓、锌及氮。
[0014]另外，本专利技术的另一个方式的半导体装置包括无机发光元件、晶体管以及电容器。无机发光元件包括第一膜(金属氧氮化物膜)及第二膜(金属氮化物膜)。第一膜包含铟及氧，第二膜包含镓及氮。第二膜具有纤锌矿型结构。无机发光元件所包括的第二膜的上方形成有电容器的一个电极，电容器的另一个电极的上方形成有晶体管。电容器的一个电极可以具有反射无机发光元件所发射的光的功能，无机发光元件可以经过第一膜发射光。另外，优选的是，晶体管在半导体层中包含金属氧化物，晶体管的半导体层包含铟、镓、锌及氧。
[0015]另外，本专利技术的另一个方式是一种第一膜的制造方法。作为第一膜，导入包含氮气的气体，在衬底上利用氧化物靶材并通过溅射法可以外延生长。第一膜优选为面内取向的膜。氧化物靶材包含锌，并具有导电性。沉积第一膜时的衬底为80℃以上且500℃以下，氮气流量为该气体的总流量中的50％以上且100％以下。氧化物靶材优选还包含铟及镓。
[0016]在上述结构中，优选的是，衬底为单晶的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)衬底，并且该衬底的面方位为(111)。此外，优选的是，衬底为a
‑
plane蓝宝石衬底，并且该衬底的面方位为(110)。
[0017]另外，本专利技术的另一个方式是一种第二膜的制造方法。作为第二膜，导入包含氮气的气体，在第一膜上利用氮化物靶材并通过溅射法可以外延生长。第二膜优选为面内取向的膜。氮化物靶材包含镓及氮，并具有导电性。沉积金属氮化物膜时的衬底为80℃以上且500℃以下，氮气流量为该气体的总流量的80％以上且100％以下。
[0018]在上述结构中，优选的是，在对第一膜及第二膜的结晶的(101)面进行X射线分析
中的扫描时，在第一膜及第二膜中观测到呈现六次对称的衍射峰。另外，关于面内取向性，X射线衍射中的扫描的半峰全宽(有时称为)越小，面内取向性越好。专利技术效果
[0019]根据本专利技术的一个方式可以提供一种无机发光元件等，该无机发光元件使用通过外延生长沉积在金属氧氮化物膜上的金属氮化物膜。另外，根据本专利技术的一个方式可以提高使用金属氮化物膜的无机发光元件等的生产率。根据本专利技术的一个方式可以提供一种在低温下通过外延生长沉积金属氧氮化物膜的方法。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种在沉积金属氧氮化物膜的前后不进行高温处理而通过外延生长沉积该金属氧氮化物膜的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无机发光元件，其中，所述无机发光元件包括第一膜及第二膜，所述第一膜包含铟及氧，所述第二膜包含镓及氮，所述第二膜具有纤锌矿型结构，并且，所述第一膜被用作所述无机发光元件的一个电极。2.根据权利要求1所述的无机发光元件，其中所述第一膜包含铟、氧、镓、锌及氮。3.一种半导体装置，包括：无机发光元件；晶体管；以及电容器，其中，所述无机发光元件包括第一膜及第二膜，所述第一膜包含铟及氧，所述第二膜包含镓及氮，所述第二膜具有纤锌矿型结构，所述无机发光元件所包括的所述第二膜的上方形成有所述电容器的一个电极，所述电容器的另一个电极的上方形成有所述晶体管，所述电容器的一个电极具有反射所述无机发光元件所发射的光的功能，并且，所述无机发光元件经过所述第一膜发射光。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述晶体管在半导体层中包含金属氧化物。5.根据权利要求3或4所述的半导体装置，其中所述晶体管的半导体层包含铟、镓、锌及氧。6.一种无机发光元件的制造方法，该无机发光元件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：种村和幸，马场晴之，福留贵浩，
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：