[发明专利]氧化物半导体膜以及半导体装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种氧化物半导体膜及包括氧化物半导体膜的半导体装置。

在本说明书中，半导体装置涉及能够通过利用半导体特性来作用的任何装置，并且光电装置、半导体电路及电子设备都是半导体装置。

背景技术

如在液晶显示装置中常见那样，使用非晶硅、多晶硅等来制造形成在玻璃衬底等上的晶体管。使用非晶硅制造的晶体管可以容易形成在较大的玻璃衬底上。然而，使用非晶硅制造的晶体管具有低场效迁移率的缺点。虽然使用多晶硅制造的晶体管具有高场效迁移率，但是其具有不适合于较大玻璃衬底的缺点。

与具有上述缺点的使用硅制造的晶体管相比，有一种技术已受到注目，其中使用氧化物半导体来制造晶体管，且将该晶体管应用于电子设备或光学装置。例如，专利文献1公开一种技术，其中使用包含In、Zn、Ga、Sn等的非晶氧化物作为氧化物半导体来制造晶体管。另外，专利文献2公开一种技术，其中制造与专利文献1同样的晶体管且将该晶体管用作显示装置的像素中的开关元件等。

另外，至于在晶体管中使用的这种氧化物半导体，也有下列说明：氧化物半导体对杂质不敏感，当在膜中含有相当大量的金属杂质时不会产生问题，且也可以使用含有大量的碱金属（诸如钠）且廉价的碱石灰玻璃（参照非专利文献1）。

[参照文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开2006-165529号

[专利文献2]日本专利申请公开2006-165528号

[非专利文献]

[非专利文献1]Kamiya，Nomura，以及Hosono，“Carrier Transport Properties and Electronic Structures of Amorphous Oxide Semiconductors:The present status”，KOTAI BUTSURI（SOLID STATE PHYSICS），2009，Vol.44，pp.621-633

发明内容

然而，在氧化物半导体膜及包括氧化物半导体膜的半导体装置的制造工序中，例如当在氧化物半导体膜中产生以氧缺陷为典型的缺陷时或将成为用来供应载流子的来源的氢进入氧化物半导体膜中时，氧化物半导体膜的导电性可能会改变。这种现象改变包括氧化物半导体膜的晶体管的电特性，其造成半导体装置的可靠性下降。

当对这种氧化物半导体膜照射可见光或紫外光时，尤其氧化物半导体膜的导电性会改变。这种现象也改变包括氧化物半导体膜的晶体管的电特性，其造成半导体装置的可靠性下降。

鉴于上述问题，一个目的是提供一种具有更稳定的导电性的氧化物半导体膜。另外，一个目的是提供一种通过使用氧化物半导体膜而有稳定的电特性的可靠性高的半导体装置。

所公开的发明的一个实施方式提供一种包括结晶区域的氧化物半导体膜，且该结晶区域包括a-b面与膜表面实质上平行且c轴与膜表面实质上垂直的晶体。亦即，氧化物半导体膜中的结晶区域具有c轴对准。注意，氧化物半导体膜处于非单晶状态。另外，氧化物半导体膜不完全处于非晶状态。

所公开的发明的一个实施方式提供一种包括结晶区域的氧化物半导体膜。该结晶区域包括a-b面与膜表面实质上平行且c轴与膜表面实质上垂直的晶体。在从c轴方向进行电子束的照射的电子衍射强度测量中，散射向量的大小大于或等于3.3nm^-1并小于或等于4.1nm^-1的区域中的峰值的半峰全宽以及散射向量的大小大于或等于5.5nm^-1并小于或等于7.1nm^-1的区域中的峰值的半峰全宽分别大于或等于0.2nm^-1。