本发明涉及晶体氧化物薄膜、层叠体及薄膜晶体管。
背景技术：
1、已知将晶体氧化物薄膜用于沟道层的薄膜晶体管(tft)可得到高迁移率的特性(例如，参照专利文献1～7)。
2、近年来，tft具有小型化的倾向，小型tft中的特性变得重要起来。此处的小型tft是指沟道长度l为50μm以下的tft。此外，在高精细化显示器的驱动中，要求高迁移率且降低了寄生电容的tft。
3、现有技术文献
4、专利文献
5、专利文献1：日本专利第5373212号公报
6、专利文献2：日本特开2018-107316号公报
7、专利文献3：日本专利第6097458号公报
8、专利文献4：日本专利第6334598号公报
9、专利文献5：日本专利第6289693号公报
10、专利文献6：国际公开第2018/043323号
11、专利文献7：国际公开第2020/196716号
技术实现思路
1、为了得到在沟道层中使用氧化物薄膜、且降低了寄生电容的tft，可考虑利用自对准型tft结构。进而，为了得到示出高迁移率的tft，要求在沟道层中使用结晶类的氧化物材料而不是非晶材料。然而，若将专利文献1～7的晶体氧化物薄膜应用于自对准型tft结构，则在层叠有栅电极的区域(区域b)与其他区域(区域a)间电阻率不存在差异，因此无法形成充分的能量势垒，在施加高漏极电压vd来驱动tft的情况下，产生vth容易向负漂移的漏感应势垒降低(dibl)现象，存在tft特性不稳定的技术问题。
2、此外，由于未控制区域a的晶界的平均间隔(d)，因此存在tft的迁移率、阈值电压(vth)相对于元件形状的稳定性变差这样的技术问题。若将这样的tft组装于电路来驱动显示器，则有可能产生引起亮度不均、烧屏等技术问题。
3、本发明的目的之一在于提供能够形成电阻率之差充分大的区域的晶体氧化物薄膜及层叠体。
4、此外，本发明的目的之一在于提供晶界的平均间隔得到控制的晶体氧化物薄膜及层叠体。
5、根据本发明，可提供以下的晶体氧化物薄膜等。
6、1.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，在所述晶体氧化物薄膜的面方向上，具有由扫描型扩展电阻显微镜(ssrm)测量的扩展电阻值不同的低电阻区域a与高电阻区域b，
7、所述高电阻区域b的扩展电阻值为所述低电阻区域a的扩展电阻值的8倍以上。
8、2.如1所述的晶体氧化物薄膜，所述高电阻区域b的扩展电阻值为所述低电阻区域a的扩展电阻值的10倍以上。
9、3.如1所述的晶体氧化物薄膜，所述高电阻区域b的扩展电阻值为所述低电阻区域a的扩展电阻值的15倍以上。
10、4.如1～3的任一项所述的晶体氧化物薄膜，膜厚为80nm以下。
11、5.如1～4的任一项所述的晶体氧化物薄膜，在用扫描型电容显微镜(scm)测量的dc/dv值中，所述低电阻区域a与所述高电阻区域b的边界的dc/dv值大于所述高电阻区域b的dc/dv值。
12、6.如1～5的任一项所述的晶体氧化物薄膜，所述晶体氧化物薄膜的、薄膜下表面与薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θ为70°以上110°以下，
13、所述晶界彼此的平均间隔d为0.01μm以上2.0μm以下。
14、7.如1～6的任一项所述的晶体氧化物薄膜，在所述晶体氧化物薄膜的电子束衍射中，包含方铁锰矿结构的晶粒。
15、8.如1～7的任一项所述的晶体氧化物薄膜，所述晶体氧化物薄膜还包含从由h、b、c、n、o、f、mg、al、si、o、s、cl、ar、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、sn、sb、cs、ba、ln、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、pb及bi构成的组中选择的1种以上的元素。
16、9.一种层叠体，包含1～8的任一项所述的晶体氧化物薄膜。
17、10.如9所述的层叠体，所述晶体氧化物薄膜与下部层相接的面和所述晶体氧化物薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θsub为70°以上110°以下。
18、11.如9或10所述的层叠体，所述下部层为薄膜晶体管的基板或薄膜晶体管的构成层。
19、12.一种薄膜晶体管，包含1～8的任一项所述的晶体氧化物薄膜或9～11的任一项所述的层叠体。
20、13.如12所述的薄膜晶体管，具有：
21、沟道层；
22、分别与所述沟道层的两端侧连接的源电极及漏电极；
23、隔着栅极绝缘膜层叠于沟道层的栅电极，
24、所述沟道层为所述晶体氧化物薄膜，在所述高电阻区域b形成有所述栅极绝缘膜，在所述低电阻区域a形成有源电极及漏电极，
25、从所述源电极的端部及漏电极的端部、到自所述栅电极的端部沿厚度方向引出的垂线与所述晶体氧化物薄膜的交点为止的距离loff为4μm以上20μm以下，
26、所述晶体氧化物薄膜的晶界彼此的平均间隔d与所述距离loff满足下述式(1)。
27、2≤loff/d≤100···(1)
28、14.如12或13所述的薄膜晶体管，所述源电极及所述漏电极与所述沟道层的接触区域长度ls为4μm以上20μm以下，
29、所述晶体氧化物薄膜的晶界彼此的平均间隔d与所述接触区域长度ls满足下述式(2)。
30、1≤ls/d≤100···(2)
31、15.如12～14的任一项所述的薄膜晶体管，所述低电阻区域a与所述栅电极的水平方向的间隙δl小于1μm。
32、16.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，
33、膜厚为80nm以下，
34、在所述晶体氧化物薄膜的面方向上，具有载流子浓度不同的高载流子浓度区域a与低载流子浓度区域b，
35、所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为1019cm-3以上1022cm-3以下，
36、所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为所述低载流子浓度区域b的载流子浓度的8倍以上。
37、17.如16所述的晶体氧化物薄膜，所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为所述低载流子浓度区域b的载流子浓度的10倍以上。
38、18.如16所述的晶体氧化物薄膜，所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为所述低载流子浓度区域b的载流子浓度的15倍以上。
39、19.如16～18的任一项所述的晶体氧化物薄膜，所述低载流子浓度区域b的载流子浓度为1015cm-3以上且小于1019cm-3。
40、20.如16～19的任一项所述的晶体氧化物薄膜，所述晶体氧化物薄膜的、薄膜下表面与薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θ为70°以上110°以下，
41、所述晶界彼此的平均间隔d为0.01μm以上2.0μm以下。
42、21.如16～20的任一项所述的晶体氧化物薄膜，在所述晶体氧化物薄膜的电子束衍射中，包含方铁锰矿结构的晶粒。
43、22.如16～21的任一项所述的晶体氧化物薄膜，所述晶体氧化物薄膜还包含从由h、b、c、n、o、f、mg、al、si、o、s、cl、ar、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、sn、sb、cs、ba、ln、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、pb及bi构成的组中选择的1种以上的元素。
44、23.一种层叠体，包含16～22的任一项所述的晶体氧化物薄膜。
45、24.如23所述的层叠体，所述晶体氧化物薄膜与下部层相接的面和所述晶体氧化物薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θsub为70°以上110°以下。
46、25.如23或24所述的层叠体，所述下部层为薄膜晶体管的基板或薄膜晶体管的构成层。
47、26.一种薄膜晶体管，包含16～22的任一项所述的晶体氧化物薄膜或23～25的任一项所述的层叠体。
48、27.如26所述的薄膜晶体管，具有：
49、沟道层；
50、分别与所述沟道层的两端侧连接的源电极及漏电极；
51、隔着栅极绝缘膜层叠于沟道层的栅电极，
52、所述沟道层为所述晶体氧化物薄膜，在所述低载流子浓度区域b形成有所述栅极绝缘膜，在所述高载流子浓度区域a形成有源电极及漏电极，
53、从所述源电极的端部及所述漏电极的端部、到自所述栅电极的端部沿厚度方向引出的垂线与所述晶体氧化物薄膜的交点为止的距离loff为4μm以上20μm以下，
54、所述晶体氧化物薄膜的晶界彼此的平均间隔d与所述距离loff满足下述式(1)。
55、2≤loff/d≤100···(1)
56、28.如26或27所述的薄膜晶体管，所述源电极及所述漏电极与所述沟道层的接触区域长度ls为4μm以上20μm以下，
57、所述晶体氧化物薄膜的晶界彼此的平均间隔d与所述接触区域长度ls满足下述式(2)。
58、1≤ls/d≤100···(2)
59、29.如26～28的任一项所述的薄膜晶体管，所述高载流子浓度区域a与所述栅电极的水平方向的间隙δl小于1μm。
60、30.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，
61、膜厚为80nm以下，
62、所述晶体氧化物薄膜的晶界彼此的平均间隔d为2μm以下，
63、载流子浓度为1019cm-3以上1022cm-3以下。
64、31.一种薄膜晶体管，包含30所述的晶体氧化物薄膜。
65、32.一种电子电路，包含12～15、26～29及31的任一项所述的薄膜晶体管。
66、33.一种电气设备、电子设备、车辆或动力机，包含32所述的电子电路。
67、根据本发明，能够提供一种能够形成电阻率之差充分大的区域的晶体氧化物薄膜及层叠体。此外，根据本发明，能够提供一种晶界的平均间隔得到控制的晶体氧化物薄膜及层叠体。
68、由此，能够提供一种不会引起dibl现象且保持高迁移率、进而迁移率、vth相对于元件形状的稳定性高的自对准型tft。
1.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，其特征在于，
2.如权利要求1所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述高电阻区域b的扩展电阻值为所述低电阻区域a的扩展电阻值的10倍以上。
3.如权利要求1所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述高电阻区域b的扩展电阻值为所述低电阻区域a的扩展电阻值的15倍以上。
4.如权利要求1～3的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，膜厚为80nm以下。
5.如权利要求1～4的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，在用扫描型电容显微镜即scm测量的dc/dv值中，所述低电阻区域a与所述高电阻区域b的边界的dc/dv值大于所述高电阻区域b的dc/dv值。
6.如权利要求1～5的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜的、薄膜下表面与薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θ为70°以上110°以下，
7.如权利要求1～6的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，在所述晶体氧化物薄膜的电子束衍射中，包含方铁锰矿结构的晶粒。
8.如权利要求1～7的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜还包含从由h、b、c、n、o、f、mg、al、si、o、s、cl、ar、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、sn、sb、cs、ba、ln、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、pb及bi构成的组中选择的1种以上的元素。
9.一种层叠体，其特征在于，包含权利要求1～8的任一项所述的晶体氧化物薄膜。
10.如权利要求9所述的层叠体，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜与下部层相接的面和所述晶体氧化物薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θsub为70°以上110°以下。
11.如权利要求9或10所述的层叠体，其特征在于，所述下部层为薄膜晶体管的基板或薄膜晶体管的构成层。
12.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含权利要求1～8的任一项所述的晶体氧化物薄膜或权利要求9～11的任一项所述的层叠体。
13.如权利要求12所述的薄膜晶体管，其特征在于，具有：
14.如权利要求12或13所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源电极及所述漏电极与所述沟道层的接触区域长度ls为4μm以上20μm以下，
15.如权利要求12～14的任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述低电阻区域a与所述栅电极的水平方向的间隙δl小于1μm。
16.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，其特征在于，
17.如权利要求16所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为所述低载流子浓度区域b的载流子浓度的10倍以上。
18.如权利要求16所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述高载流子浓度区域a的载流子浓度为所述低载流子浓度区域b的载流子浓度的15倍以上。
19.如权利要求16～18的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述低载流子浓度区域b的载流子浓度为1015cm-3以上且小于1019cm-3。
20.如权利要求16～19的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜的、薄膜下表面与薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θ为70°以上110°以下，
21.如权利要求16～20的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，在所述晶体氧化物薄膜的电子束衍射中，包含方铁锰矿结构的晶粒。
22.如权利要求16～21的任一项所述的晶体氧化物薄膜，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜还包含从由h、b、c、n、o、f、mg、al、si、o、s、cl、ar、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、y、zr、nb、mo、tc、ru、rh、pd、ag、cd、sn、sb、cs、ba、ln、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、pb及bi构成的组中选择的1种以上的元素。
23.一种层叠体，其特征在于，包含权利要求16～22的任一项所述的晶体氧化物薄膜。
24.如权利要求23所述的层叠体，其特征在于，所述晶体氧化物薄膜与下部层相接的面和所述晶体氧化物薄膜中的晶界所成的平均晶界角度θsub为70°以上110°以下。
25.如权利要求23或24所述的层叠体，其特征在于，所述下部层为薄膜晶体管的基板或薄膜晶体管的构成层。
26.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含权利要求16～22的任一项所述的晶体氧化物薄膜或权利要求23～25的任一项所述的层叠体。
27.如权利要求26所述的薄膜晶体管，其特征在于，具有：
28.如权利要求26或27所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源电极及所述漏电极与所述沟道层的接触区域长度ls为4μm以上20μm以下，
29.如权利要求26～28的任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述高载流子浓度区域a与所述栅电极的水平方向的间隙δl小于1μm。
30.一种晶体氧化物薄膜，是以in为主成分的晶体氧化物薄膜，其特征在于，
31.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含权利要求30所述的晶体氧化物薄膜。
32.一种电子电路，其特征在于，包含权利要求12～15、26～29及31的任一项所述的薄膜晶体管。
33.一种电气设备、电子设备、车辆或动力机，其特征在于，包含权利要求32所述的电子电路。
