(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極を備えるトランジスタのチャネル層として利用される非晶質酸化物膜を用いた半導体素子において、
前記非晶質酸化物がＩｎ、Ｇａ及びＺｎを主成分として含み、
基板上にシリコン及び他の酸化物が接して配置され、該シリコン及び他の酸化物の表面に接して非晶質酸化物膜が設けられることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
前記非晶質酸化物膜において、前記シリコンと接する部分の抵抗率が前記他の酸化物と接する部分の抵抗率より低いことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記他の酸化物が酸化シリコンであることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子。
【請求項４】
前記非晶質酸化物を構成する元素の第２近接距離よりも遠くにある元素との間においても、構造の秩序性を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の半導体素子。
【請求項５】
前記半導体素子が電界効果型トランジスタであり、
前記非晶質酸化物のうち、前記他の酸化物に接する部分がチャネルとして機能し、前記シリコンと接する部分がソース及びドレインとして機能することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の半導体素子。
【請求項６】
前記シリコンは膜であり、該シリコンの膜の厚さは１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の半導体素子。
【請求項７】
前記シリコンが前記酸化物からなる基板又は基板上に形成された前記酸化物からなる膜に埋め込まれた構造であり、
前記酸化物からなる基板又は前記酸化物からなる膜の表面と、前記埋め込まれたシリコンの表面との段差が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質酸化物膜及びそれを備えた半導体素子に関し、特に、チャネルとして利用される非晶質酸化物膜及びそれを備えた半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電性酸化物材料は、現在液晶や有機ＥＬなどに代表されるディスプレイ等に透明電極として用いられている。
【０００３】
代表的な材料として、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）や酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ:Indium tin Oxide）、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）等が知られている。多元金属酸化物材料は構成元素の金属の含有量比を制御することで、所望の物性が発現するように材料開発が行われている。
【０００４】
また、導電性酸化物を用いてトランジスタのチャネル層を形成しようとする試みが特許文献１で開示されている。
【０００５】
これら材料を設計するにあたり構造と組成は重要な設計パラメーターの１つである。導電性材料の重要な物性値として電気伝導度が挙げられる。
【０００６】
一般的に材料が多結晶体の場合においては、結晶粒界で電子が散乱されるため非晶質であるほうが好ましい。非晶質材料の設計にあたっては、構成元素の組成は成膜法によっては制御可能である。
【０００７】
通常の非晶質酸化物の動径分布解析を行うと、非特許文献１で開示されているように、第１近接距離（金属元素と最も近い酸素との距離）及び第２近接距離（所定の金属元素と最も近い金属元素との距離）程度の距離の情報しか得られない。（以後、金属−酸素（結合）距離、金属−金属（間）距離と記す。）通常の非晶質酸化物における金属−酸素結合距離は１．８Å〜２．２Å程度、金属−金属間距離は３Å〜４Å程度の範囲で観測される。金属−金属間距離も一意的に決定されるものではなく分布を有しているが、５Å以上ではこれらに帰属される結合は観測されない。言い換えると、従来報告されてきた非晶質酸化物は５Å未満の結合距離に構造の秩序性を有する。
【０００８】
例えば、非特許文献１では、非晶質酸化インジウム膜の動径分布構造が結晶の場合と比較して開示されている。この場合には第２近接の金属−金属距離（約３．５Å）までは秩序性が確認されているが、それより離れたところでは秩序構造がほとんど認められない。
【特許文献１】特開２００２−７６３５６号公報
【非特許文献１】Thin Solid Films  ４９６(２００６)９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、酸化物半導体をチャネル層に用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する際に、チャネル層の抵抗率を変化させてドレイン及びソース電極とチャネル層との間に十分な電気的接続を得るのにさまざまな困難があった。
【００１０】
ＴＦＴチャネル層の抵抗率を制御する試みとして、図１０に示す構造のトランジスタの製造法が開示されている。
【００１１】
図１０においては、基板１０上にチャネル層１３を設置し、その上にゲート絶縁膜１２及びゲート電極１１を設置する。チャネル層１３とゲート絶縁膜１２が接している部分の両端のチャネル層を低抵抗化し、ドレイン１４及びソース１５を形成することでトランジスタとしている。
【００１２】
特許文献１ではこの構造のトランジスタを製造する際に、チャネル層１３の一部に不純物の固相拡散、イオン注入、プラズマドーピングを施すことによってドレイン１４及びソース１５を形成している。
【００１３】
この方法ではチャネル層の一部を低抵抗化するために熱処理工程が必要である。
【００１４】
固相拡散は熱拡散そのものであり、イオン注入又はプラズマドーピングも不純物の熱活性化である。
【００１５】
しかし、非晶質酸化物の場合、結晶化温度を超える高温の熱処理は難しい。また、耐熱性が低く低温形成が必要な素子にはこの方法を用いることはできない。さらに、イオン注入又はプラズマドーピングは製造工程に新たな真空中プロセスが必要となり、装置も大型化するために製造コストの上昇が避けられない。
【００１６】
図９は、一般に使用される酸化物半導体膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。
【００１７】
図９に示すように、酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する場合、導電性膜をドレイン１４及びソース１５として形成し、それらと接するようにチャネル層１３を形成する。
【００１８】
このようにすることで、いわゆるスタガ型のＴＦＴ構造とすることが多い。
【００１９】
又は、チャネル層に対してソース及びドレインとゲートが逆配置になる逆スタガ型とすることも多い。
【００２０】
このような構造の場合、上記に示すプロセスを用いずにソース及びドレインを形成することができる。
【００２１】
しかしながら、スタガ型ＴＦＴにおいては、チャネル層はソースとドレインの段差上に形成される。チャネル膜をこの段差を完全に埋めるように形成することは容易でなく、空隙が形成されることが多い。この空隙の存在はＴＦＴの伝導特性不良の原因となりうる。
【００２２】
また、段差などの凹凸上にチャネル層及びゲート絶縁層が形成されるため、チャネル層とゲート絶縁層界面は平坦なものでなく湾曲したものになり、界面状態の劣化の一因となる。
【００２３】
また、ゲート絶縁層を段差などの凹凸表面上に形成する場合、凹凸の部分に形成された絶縁膜は平坦表面上に形成されたものと比較して低密度な膜になることが多い。そのためゲート絶縁膜の絶縁特性劣化の原因となる。逆スタガ型ＴＦＴにおいても同様なことが起こりうる。
【００２４】
このことから、酸化物半導体を用いたＴＦＴ素子においては、チャネル層とソース及びドレインが同一平面状にあるコプラナー型構造が望まれていた。
【００２５】
また、それを低コストで実現するには、特別の装置や後処理を施すことなく、酸化物半導体の物性値、特に抵抗率を所望の値に変化させる手法が望まれていた。
【００２６】
例えば、酸化物半導体膜のうち、ソース電極及びドレイン電極と接する部分はそれら電極との十分な電気的接続を得るために低抵抗率であることが望まれる。一方、ソースとドレインの間に位置するチャネル層部分においては、電極と接する部分と比較して高抵抗率であることが必要である。
【００２７】
そこで、本発明は、非晶質の酸化物半導体膜において、特別な処理や成膜手法を必要とすることなく、非晶質の構造を変化させることで、その物性値、特に抵抗率を制御することを目的とする。
【００２８】
また、本発明は、非晶質酸化物膜に特別な処理を施さなくても、従来と同一の成膜手法を用いても、非晶質の構造を変化させることで物性値、特に抵抗率を制御する方法を提供することを目的とする。
【００２９】
また、本発明の酸化物半導体膜をチャネルとして用いた電界効果型トランジスタは、上記課題を解決し、低コストでかつ高品質、高性能な素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極を備えるトランジスタのチャネル層として利用される非晶質酸化物膜において、５Å以上２２Å未満の距離に渡って、構造に秩序性があることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極を備えるトランジスタのチャネル層として利用される非晶質酸化物膜において、前記非晶質酸化物を構成する元素の第２近接距離よりも遠くにある元素との間においても、構造の秩序性があることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極を備えるトランジスタのチャネル層として利用される非晶質酸化物膜を用いた半導体素子において、基板上にシリコン及び他の酸化物が接して配置され、該シリコン及び他の酸化物の表面に接して非晶質酸化物膜が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、組成を変えることなく、その非晶質の構造を変えることで、電気抵抗など膜の物性値を制御することができる。
【００３４】
また、構造を変化させる構成を基板にあらかじめ作りこむことによって、同一平面内で構造と抵抗などの物性値が異なる非晶質酸化物膜を形成することができる。
【００３５】
さらには、酸化物膜をチャネル層に用いた電界効果型トランジスタ等のデバイスを容易に作製することが可能となる。
【００３６】
また、電界効果型トランジスタ等を作製した際には、ソース・ドレイン電極でのカバレッジ等の課題が解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００３８】
本発明者らは、ある種の非晶質酸化物膜はその成膜方法が同一であるにも関わらず、基板の材質によりその構造を変化させることができることを見出した。そして、その構造の違いにより非晶質酸化物膜の電気抵抗率が異なることを見出した。
【００３９】
例えば、シリコンウエハに通常の半導体素子製造工程で用いる水蒸気酸化法を用いて作製したシリコン酸化膜上に同一の手法を用いて非晶質Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を形成した場合、その電気抵抗率は約１００万分の１の値を示す。
【００４０】
上記基板に限らず、液晶表示素子に用いられるガラス基板やスパッタ法により作製した酸化シリコン膜上の上記非晶質膜は水蒸気酸化シリコン酸化膜上の膜と同等の抵抗率を示す。
【００４１】
それに対し、レーザー蒸着法により作製したアモルファスシリコン膜上やスパッタ法により形成した窒化シリコン膜上の上記非晶質膜はガラスや酸化シリコン上の膜と比較して低抵抗率となる。
【００４２】
非晶質性材料の原子配列は完全に無秩序ではなく、短距離的な秩序は存在する。具体的には、それを構成している金属原子に注目した際に、そこからの最近接の位置（第１近接）には酸素が存在しており、その次に近接する距離（第２近接）には金属が存在する。第１、第２近接距離は通常４Å程度以内に存在していることが一般的である。
【００４３】
それ以遠には金属―酸素の第２近接、金属―金属の第２近接が存在するが、（一般的には中距離秩序構造と呼ぶ）、通常はこの程度の距離まで秩序構造は存在しない。
【００４４】
しかしながら、非晶質酸化物膜をシリコン基板上に形成した場合、中距離秩序構造が存在することが判明した。即ち本発明の非晶質酸化物膜は、上記第２近接距離よりも遠くにある元素との間においても、構造の秩序性を有するものである。
【００４５】
この構造の違いこそが非晶質酸化物膜の抵抗率の変化に寄与していると考えられる。構造の違いは、非晶質酸化物を形成する基板表面が酸化物であるか非酸化物であるかによると考えられる。
【００４６】
酸化物表面は一般的に酸素原子で終端しており、その上に酸化物を堆積させる場合は基板最表面の酸素原子が堆積される酸化物膜と基板とを安定に結びつけることができる。
【００４７】
一方、シリコンなどの非酸化物上に酸化物膜を堆積する場合は、基板の最表面に酸素原子は乏しく、基板と酸化物膜の界面の酸化状態は不安定となる。
【００４８】
酸化物膜堆積の初期段階にこのような不安定状態が生じるために、さらに酸化物膜を堆積した場合のその構造が、酸化物上に堆積した場合の構造と異なると考えられる。非晶質膜は結晶のように強固な構造ではないため、そのような成膜初期の僅かな不安定性によってさえ、その微視的構造が変化するものと考えられる。
【００４９】
このように、本発明では非晶質酸化物膜のうち、抵抗率を高く保ちたい部分には膜堆積の下地に他の酸化物を、抵抗率を低くしたい部分には下地に非酸化物を用いる。
【００５０】
酸化物としてはシリコン酸化物やそれを主成分とするガラスや他の金属酸化物を用いることができる。非酸化物としてはシリコン、窒化シリコン、炭素、ケイ化炭素、金属窒素物、金属炭化物又は金属ハロゲン化物を用いることができる。
【００５１】
これらは基板そのものを用いる、又は基板上に膜として形成されることが望ましい。
【００５２】
膜として形成される場合は、その厚さは制限を受けるものではないが、半導体素子作製の性格上、数１０ナノメートル以下であることが望ましい。またそれらの表面粗さは膜の厚さより小さいことが望ましい。
【００５３】
これら下地として用いる酸化物及び非酸化物を膜として形成する場合の成膜法及びその上に形成される非晶質酸化物膜の成膜法としては、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等いずれの方法でも可能である。
【００５４】
本発明に係る非晶質酸化物膜の構造に関して説明する。
【００５５】
結晶では原子がどこまでも規則正しく並んでおり、Ｘ線構造解析によって原子配列を一義的に決定することが可能である。一方、非晶質は、原子配列が不規則な固体状態の呼称であり、その構造は一般的な結晶に観られる構造の秩序性が長距離まで及ぶことがない。
【００５６】
このような非晶質に対する構造の評価手段としてＸ線を用いた散乱解析法がある。この方法では、できるだけ広い範囲の波数ベクトル空間における物質からのＸ線の散乱曲線を測定し、そのフーリエ変換によって動径分布曲線を得る。
【００５７】
図２は、動径分布曲線と非結晶質の構造の関係を示す図である。
【００５８】
図２に示すように、動径分布曲線は、ある原子距離においてその結合に該当する確率分布を表すものであり、バルクの非晶質材料（具体的にはガラスやアモルファスシリコン）の解析においては古くから適用されている。
【００５９】
一方、非晶質膜材料に対しては、基板の影響を排除し膜からの信号だけを効率的に取得するために、基板に対して非常に小さな角度、具体的には膜の全反射臨界角度以下でＸ線を試料に照射し、動径分布曲線を得る手法がある。（非特許文献１）
全反射臨界角以下で照射されたＸ線は、大部分が膜中に進入することなく反射されるが、ごく一部が膜中に染み出し波として進行する。その染み出し距離は、膜の構成元素で決まる電子密度と使用するＸ線のエネルギーによってほぼ決定される。
【００６０】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ＝１：１：１：４の組成比からなる非晶質膜に対して、２０ＫｅＶのＸ線を用いる場合、膜の全反射臨界角はおよそ０.１３度になる。この条件で試料にＸ線を０.０８度で照射した場合、Ｘ線の進入長は３.１ｎｍ程度と算出される。よって、数１０ｎｍ程度の膜厚であればＸ線は基板には到達せず、膜からのＸ線散乱プロファイルを効率的に取得することが可能となる。
【００６１】
この方法により非晶質膜の構造を調べると、通常の膜においては上記背景技術で説明したように、４Å程度までの構造が現れ（Ｘ線散乱プロファイルのピークが観察される）、それより長い距離の構造は現れない。本発明においてはこのようにＸ線散乱プロファイルのピークが観察されることを構造の秩序性が有ると定義する。
【００６２】
しかしながら、本発明で見出した非晶質酸化物膜は下地の違いにより一方は５Å以上の構造が明確に現れ、もう一方はその距離の構造が不明瞭となる。この下地の違いによる構造変化は、堆積する酸化物膜が非晶質膜であるがゆえに下地の微妙な影響を反映して構造が変化するものと考えている。
【００６３】
そのため、本発明の酸化物膜は非晶質であることが前提である。よって結晶格子の１周期以下の構造であることが望ましい。上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏからなる酸化物の場合は結晶の長軸の格子定数が２２Å以上であり、それより短い距離までの構造を有する酸化物膜が非晶質膜である。すなわち、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏからなる酸化物の結晶において、最小のｃ軸長は２２Åであるので、５Å以上２２Å未満とすることで全ての組成において結晶１周期以下となる。このように本発明においては、５Å以上２２Å未満の距離に渡って、構造に秩序性があることが好ましい。
【００６４】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００６５】
（実施例１）
基板として、半導体素子作製に用いる不純物ドープのない直径３インチの単結晶シリコン基板を用意した。その厚さは５ｍｍである。
【００６６】
これは、斜入射のＸ線散乱測定に適用できるよう、成膜やプロセスによる湾曲が生じない十分な厚さである（この厚さはあくまで測定に必要なのであり、下地による非晶質酸化物膜の構造変化及び抵抗率変化とは無関係である）。
【００６７】
表面は研磨処理を行い、平滑にし、数Å程度以下の粗さで平坦性を確保した。
【００６８】
この基板の上に酸化物膜Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏをスパッタ法により、およそ２０ｎｍ程度成膜した。成膜されたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏは非晶質であり、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏの組成比はほぼ１：１：１：４であった。
【００６９】
成膜中は、基板温度が室温、投入パワーが３００Ｗ、成膜ガスがＡｒ流量：４４ｓｃｃｍとＯ２流量：１．６ｓｃｃｍ雰囲気中、成膜雰囲気の全圧が０．５３３Ｐａであった。
【００７０】
次に、本非晶質膜の構造を評価するために斜入射のＸ線散乱測定を実施した。
【００７１】
図３は、斜入射Ｘ線散乱の測定配置を示す模式図である。用いたＸ線のエネルギーは２０ＫｅＶ（波長：０．６２Å）である。基板３０は本実施例ではＳｉである。
【００７２】
３１はスパッタで成膜されたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜である。３２は照射Ｘ線のサイズを規定する入射スリット光学系で、最終的に高さ０.０５ｍｍ、幅３ｍｍのＸ線ビームに成形した。入射角αは０.０８度に設定した。この条件において、試料上では幅３ｍｍ×奥行き３６ｍｍ程度の領域にＸ線が照射される。
【００７３】
試料サイズは４インチ（約１０.４ｃｍ）大であり、Ｘ線が試料からはみでることなく照射される。ここで散乱されたＸ線は開き角０.２度の並板コリメーター３３を経て、散乱角度（２θ）３度から１２３度までをシンチレーションカウンタ３４を走査し計数した。実際の測定では高角度領域のＳ／Ｎを稼ぐために、（１）３度から１２３度まで、（２）４３度から１２３度まで、（３）７３度から１２３度までと３回測定を行い合算した。
【００７４】
得られた散乱スペクトルの解析を行い、動径分布曲線を得た。
【００７５】
図１は、本実施例で得られたＳｉ基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた動径分布曲線である。
【００７６】
本曲線からは、例えば、非特許文献１中では見られなかった中距離の秩序構造、具体的には、５Å以上の距離に秩序性を確認した。
【００７７】
非晶質膜中での密度揺らぎ構造を確認するために、同じ試料に対して更にＸ線小角散乱の測定も実施した。小角散乱の測定に用いたＸ線のエネルギーは１２ＫｅＶ（波長：１．０３Å）である。測定は入射角を０．１５°、散乱角（２θ）を０．３０°に設定した後、図２中の紙面手前２θχ方向に０．０５°から３°まで走査した。
【００７８】
図４は、本実施例で得られたＳｉ基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた小角散乱曲線である。また、本膜に対して抵抗率測定を実施したところ、およそ０.１８Ωｃｍの値を得た。
【００７９】
（比較例１）
基板として、４インチ大の石英ガラスを準備した。表面は研磨処理を行い、平滑にし、数Å程度以下の粗さで平坦性を確保した。
【００８０】
この基板の上に酸化物膜Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏを実施例１と同一の条件で成膜した。得られた膜の組成比も実施例１の膜と何ら変るところはなかった。
【００８１】
次に、実施例１と同様に、本非晶質膜の構造を評価するために、斜入射のＸ線散乱測定を実施した。測定条件等は実施例１と同様にした。
【００８２】
得られた散乱スペクトルの解析を行い、動径分布曲線を得た。
【００８３】
図５は、比較例１で得られた石英基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた動径分布曲線である。本曲線からは、非特許文献１で開示されているのと同様なプロファイルが観測され、実施例１で見られたような５Å以上に距離の秩序性を見出すことはできなかった。
【００８４】
また実施例１と同様に小角散乱の測定も実施した。
【００８５】
図６は、比較例１で得られた石英基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた小角散乱曲線である。
【００８６】
さらに本膜に対して抵抗率測定を実施したところ、２２０ｋΩｃｍ以上であった。
【００８７】
以上の実施例１と比較例１の結果から、同じ条件で成膜した同じ組成の膜であっても、シリコン基板上に成膜したものに関しては、非晶質膜の構造秩序性が向上し、抵抗率が７桁も低下することが確認できた。
【００８８】
（実施例２）
表面平坦な石英ガラス基板上にパルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）法により、アモルファスシリコン膜を約５０ｎｍ形成した。成膜開始前のチャンバー内圧力は１０−７Ｐａであった。ターゲットには真性シリコンを用いた。ガスは導入せずに波長２４８ｎｍのエキシマレーザパルスを出力５０ｍＪに調整し、ターゲットに照射することで基板上にアモルファスシリコン膜を形成した。このときのアモルファスシリコン膜の抵抗値は測定限界以上であった。
【００８９】
次に、得られたアモルファスシリコン膜上に実施例１と同じ条件で２０ｎｍ厚のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜した。本膜に対して抵抗率測定を実施したところ、１３０Ωｃｍであった。同時に形成した石英ガラス基板上Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の抵抗率は６００ｋΩｃｍであった。
【００９０】
以上の実験から、アモルファスシリコン上に形成されたＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜は酸化シリコン（石英）上に形成された同膜と比較して低抵抗となることが示された。
【００９１】
（実施例３）
上記の実施例２の結果を踏まえた本発明の半導体素子を、図７を用いて説明する。
【００９２】
図７は、本発明の一実施例としての半導体素子の構成を示す断面図である。絶縁性の基板１０の表面上、ソース及びドレインを形成する部分の直下に厚さ１０ｎｍのシリコン膜１６を形成する。基板はガラス基板である。
【００９３】
シリコン膜は大きな段差が形成されない厚さであることが望ましく、例えば１０ｎｍ以下が望ましい。シリコン膜の形成方法は化学気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタ法、ＰＬＤ法を含む蒸着法で形成することができる。
【００９４】
その上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を形成する。このとき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜のうち、シリコン膜と接している部分は低抵抗となりドレイン１４及びソース１５となる。また、ドレインとソース間のシリコン膜と接していない部分は高抵抗のままであり、チャネル層１３となる。
【００９５】
配線のため、ドレイン上の一部及びソース上の一部にはドレイン電極１７及びソース電極１８が形成される。その上にゲート絶縁膜１２及びゲート電極１１が形成され、ＴＦＴを構成する。このときチャネル層、チャネル−ゲート絶縁膜界面、ゲート絶縁層はほぼ平坦である。よって、段差に起因したチャネル伝導特性不良、界面状態劣化、絶縁性不良の無い、高性能かつ信頼性の高いＴＦＴが得られる。
【００９６】
（実施例４）
本発明の他の半導体素子の構成を図８を用いて説明する。
【００９７】
図８は、本発明の一実施例としての半導体素子の構成を示す断面図である。
【００９８】
絶縁性の基板１０の表面上、ソース及びドレインを形成する部分の直下に、エッチングにより溝を形成する。基板はガラス基板である。
【００９９】
その上に、溝を埋める膜厚のシリコン膜１６を形成する。その表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）などの研磨法により平坦化研磨行うことで、基板にシリコンが埋めこまれた構造を作製する。研磨後の基板表面はできるだけ平坦であることが望ましい。また、埋め込まれたシリコン表面とシリコン以外の表面との段差はできるだけ小さいことが望ましく、例えば１０ｎｍ以下が望ましい。
【０１００】
その上にＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を形成する。このとき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜のうち、シリコン膜と接している部分は低抵抗となりドレイン１４及びソース１５ととして機能する。また、ドレインとソース間のシリコン膜と接していない部分は高抵抗のままであり、チャネル層１３として機能する。
【０１０１】
配線のため、ドレイン上の一部及びソース上の一部にはドレイン電極１７及びソース電極１８が形成される。
【０１０２】
その上にゲート絶縁膜１２及びゲート電極１１が形成され、ＴＦＴを構成する。このときのチャネル層、チャネルーゲート絶縁膜界面、ゲート絶縁層はほぼ平坦である。よって、段差に起因したチャネル伝導特性不良、界面状態劣化、絶縁性不良の無い、高性能かつ信頼性の高いＴＦＴが得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明における非晶質酸化物膜及び半導体素子は、その半導体素子を利用した半導体装置に適用できる。具体的には液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイや無機ＥＬディスプレイなどの表示装置や、メモリ、電子タグなどの半導体装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施例１で得られたＳｉ基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた動径分布曲線である。
【図２】動径分布曲線と非晶質の構造の関係を示す図である。
【図３】斜入射Ｘ線散乱の測定配置を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１で得られたＳｉ基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた小角散乱曲線である。
【図５】比較例１で得られた石英基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた動径分布曲線である。
【図６】比較例１で得られた石英基板上に作成された非晶質酸化物膜から得られた小角散乱曲線である。
【図７】本発明の一実施例としての半導体素子の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例としての半導体素子の構成を示す断面図である。
【図９】従来の酸化物半導体膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。
【図１０】従来の酸化物半導体膜トランジスタの構造を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  基板
１１  ゲート電極
１２  ゲート絶縁膜
１３  チャネル層
１４  ドレイン
１５  ソース
１６  シリコン膜
１７  ドレイン電極
１８  ソース電極
３０  基板
３１  非晶質酸化物膜
３２  入射スリット光学系
３３  並板コリメーター
３４  シンチレーションカウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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