金屬氧化物膜及金屬氧化物膜的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的一個(gè)方式例如涉及一種半導(dǎo)體器件、顯示器件、發(fā)光器件、其驅(qū)動(dòng)方法、 或其制造方法。本發(fā)明的一個(gè)方式尤其涉及一種金屬氧化物膜及金屬氧化物膜的形成方 法。進(jìn)一步地，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種包含金屬氧化物膜的半導(dǎo)體器件。
[0002] 注意，在本說明書中的半導(dǎo)體器件等是指可通過利用半導(dǎo)體特性而作用的所有器 件，例如，電光器件、半導(dǎo)體電路、及電子設(shè)備都是半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0003] 使用形成在具有絕緣表面的襯底上的半導(dǎo)體薄膜而形成晶體管的技術(shù)已引起注 意。該晶體管廣泛地應(yīng)用于集成電路（1C)及圖像顯示器件（也稱為顯示器件）等電子設(shè) 備。作為可應(yīng)用于晶體管的半導(dǎo)體膜，硅類半導(dǎo)體材料廣泛地已知；此外，作為其他材料，顯 現(xiàn)半導(dǎo)體特性的金屬氧化物（氧化物半導(dǎo)體）引起注意。
[0004] 例如，專利文獻(xiàn)1公開了使用包含In、Zn、Ga和Sn等的非晶氧化物作為氧化物半 導(dǎo)體，而制造晶體管的技術(shù)。
[0005] [參考文獻(xiàn)]
[0006] [專利文獻(xiàn)]
[0007] [專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開第2006-165529號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種包含晶體部的金屬氧化物膜。
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的是提供一種物理性質(zhì)的穩(wěn)定性高的金屬氧化物膜。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的是提供一種包含上述金屬氧化物膜的可靠性高的 半導(dǎo)體器件。
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)方式的其他目的是提供一種新穎的半導(dǎo)體器件。注意，這些目的的 記載不妨礙其他目的的存在。本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要實(shí)現(xiàn)所有上述目的。這些目的以 外的目的從說明書、附圖、權(quán)利要求書等的記載是顯然的，并可以從所述記載中抽出。
[0012] 所公開的發(fā)明的一個(gè)方式是一種金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜包含微小的晶體 部，其中在宏觀上觀察不到原子排列的周期性，或在宏觀上觀察不到原子排列的長程有序。 本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜包含在平面的選區(qū)電子衍射圖案中觀察出示出非晶狀 態(tài)的光暈圖案的區(qū)域。另一方面，在截面的納米束電子衍射圖案中，觀察不到光暈圖案，而 觀察到不具有方向性的斑點(diǎn)，該斑點(diǎn)與具有示出以特定平面取向的晶體部的規(guī)律性的斑點(diǎn) 不同。具體而言，本發(fā)明的一個(gè)方式例如是具有以下結(jié)構(gòu)的金屬氧化物膜。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方式是一種金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜包含在在截面的納米束 電子衍射圖案中觀察出呈圓周狀分布的多個(gè)斑點(diǎn)的區(qū)域。
[0014] 本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是一種金屬氧化物膜，該金屬氧化物膜包含在截面的納 米束電子衍射圖案中觀察出呈圓周狀分布的多個(gè)斑點(diǎn)，且在平面的選區(qū)電子衍射圖案中觀 察出光暈圖案的區(qū)域。
[0015] 在上文中，選區(qū)電子衍射的測量區(qū)域優(yōu)選大于或等于300nmq>。
[0016] 在上文中，納米束電子衍射的測量區(qū)域優(yōu)選大于或等于5nmcp且小于或等于 10nm(p〇注意，通過照射光束直徑收斂至lnmcp酌電子束，可獲得具有大于或等于5nm(p- 且小于或等于〗〇nmcpl的測量區(qū)域的納米束電子衍射圖案。
[0017] 在上文中，該納米束電子衍射圖案優(yōu)選為變薄至大于10nm且小于或等于50nm的 樣品的截面的納米束電子衍射圖案。
[0018] 在上文中，金屬氧化物膜優(yōu)選包含晶體部，且該晶體部的尺寸優(yōu)選小于或等于 10nm?；蛘撸w部的尺寸優(yōu)選大于或等于lnm且小于或等于10nm〇
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)方式是一種包含晶體部的金屬氧化物膜，該晶體部包含具有以下特 征的區(qū)域：在具有大于或等于5nmc(^且小于或等于lOnirupl的測量區(qū)域的納米束電子衍射 中，從變薄至大于lOnm且小于或等于50nm的金屬氧化物膜的截面中觀察到呈圓周狀分布 的多個(gè)斑點(diǎn)，而從變薄至小于或等于lOnm的金屬氧化物膜的截面中觀察到具有示出以特 定平面取向的晶體部的規(guī)律性的斑點(diǎn)。
[0020] 上述金屬氧化物膜的任一個(gè)優(yōu)選至少包含銦、鎵、或鋅。
[0021] 本發(fā)明的其他的一個(gè)方式是金屬氧化物膜的形成方法，該金屬氧化物膜包含在截 面的納米束電子衍射圖案中觀察出呈圓周狀分布的多個(gè)斑點(diǎn)的區(qū)域。該金屬氧化物膜在室 溫且包含氧的氣氛中通過使用氧化物靶材的濺射法形成。
[0022] 在上述金屬氧化物膜的形成方法中，氣氛中的氧的分壓優(yōu)選大于或等于33%。
[0023] 本發(fā)明的一個(gè)方式可提供一種包含晶體部的金屬氧化物膜。
[0024] 進(jìn)一步地，本發(fā)明的一個(gè)方式可提供一種物理性質(zhì)的穩(wěn)定性高的金屬氧化物膜。 而且，通過在半導(dǎo)體器件中使用金屬氧化物膜，該半導(dǎo)體器件可具有高可靠性。
【附圖說明】
[0025] 圖1A是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的截面TCM圖像，圖1B至圖1D是其納 米束電子衍射圖案；
[0026] 圖2A是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的平面TCM圖像，圖2B是其選區(qū)電子 衍射圖案；
[0027] 圖3A至圖3C是電子衍射強(qiáng)度分布的概念圖；
[0028] 圖4是石英玻璃襯底的納米束電子衍射圖案；
[0029] 圖5A及圖5B是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的截面TEM圖像；
[0030] 圖6示出本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的X射線衍射分析的結(jié)果；
[0031] 圖7是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的納米束電子衍射圖案；
[0032] 圖8是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的納米束電子衍射圖案；
[0033] 圖9A至圖9C示出一個(gè)實(shí)施方式中的晶體管的結(jié)構(gòu)實(shí)例；
[0034] 圖10A至圖10D示出一個(gè)實(shí)施方式中的晶體管的形成方法的實(shí)例；
[0035] 圖11A至圖11C示出一個(gè)實(shí)施方式中的晶體管的結(jié)構(gòu)實(shí)例；
[0036] 圖12A至圖12C示出一個(gè)實(shí)施方式中的顯示面板的結(jié)構(gòu)；
[0037] 圖13是一個(gè)實(shí)施方式中的電子設(shè)備的方框圖；
[0038] 圖14A至圖14D是一個(gè)實(shí)施方式中的電子設(shè)備的外視圖；
[0039] 圖15A是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的截面TEM圖像，圖15B至圖15E是 其納米束電子衍射圖案；
[0040] 圖16是示出通過離子研磨法使樣品變薄的方法的概念圖；
[0041] 圖17A至圖17D是本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜的納米束電子衍射圖案；
[0042] 圖18A及圖18B示出比較實(shí)例及一個(gè)實(shí)施方式中的金屬氧化物膜的SMS分析結(jié) 果；
[0043] 圖19A至圖19D示出通過液相法所制備的樣品的X射線衍射分析的結(jié)果；
[0044] 圖20A至圖20C是比較實(shí)例中的樣品的截面TEM圖像；
[0045] 圖21A至圖21C是比較實(shí)例中的樣品的納米束電子衍射圖案，圖21D是本發(fā)明的 一個(gè)方式的金屬氧化物膜的納米束電子衍射圖案；
[0046] 圖22示出使用于計(jì)算的氧化物半導(dǎo)體層的晶體結(jié)構(gòu)；
[0047] 圖23A至圖23D示出氫的添加對晶體狀態(tài)的影響的計(jì)算結(jié)果；
[0048] 圖24A至圖24D示出通過XPS的本發(fā)明的一個(gè)方式的金屬氧化物膜及比較實(shí)例中 的樣品中的鍵能的測量結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。注意，本發(fā)明不局限于以下說 明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式及觀點(diǎn)可以被變 換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋