CN109994559B - 一种半导体氧化膜及其制备方法 - Google Patents
一种半导体氧化膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109994559B CN109994559B CN201910249023.9A CN201910249023A CN109994559B CN 109994559 B CN109994559 B CN 109994559B CN 201910249023 A CN201910249023 A CN 201910249023A CN 109994559 B CN109994559 B CN 109994559B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide film
- heat treatment
- semiconductor oxide
- semiconductor
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 47
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 24
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 19
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001678 elastic recoil detection analysis Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半导体氧化膜，所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中所述氧化物半导体膜中以氧化物的形式含有铟、钨、锌和镓；并且，还含有氢；所述氧化物半导体膜中各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+W)的比例为In：20～50原子％、Ga：8～25原子％、Zn：20～50原子％和W：10～30原子％。本发明提供了一种半导体氧化膜，其具有优异的阈值电压和场效应迁移率。本发明还提供了一种半导体氧化膜的制备方法，其能够制备出具有良好场效应迁移率的半导体氧化膜。本发明还通过对制备工艺中热处理的温度控制，来提高制备出的半导体氧化膜的迁移率性能。
Description
技术领域
本发明涉及氧化物半导体膜，尤其涉及一种半导体氧化膜及其制备方法。
背景技术
通常将禁带宽度小于2eV的材料称为半导体。随着禁带宽度不同在室温下其电导率不同。由于热激发(或者光激发，电激发等)满带中的电子进人导带，这样在满带中出现空穴，在导带中出现电子，空穴和电子都是电荷载流子。当存在杂质时，在禁带中出现杂质能级，杂质原子能给出电子的，其能级为施主能级，该半导体为n型半导体。杂质原子能接收电子的，其能级为受主能级，该半导体为P型半导体。对于n型半导体，电子激发进入导带，成为主要载流子；对于p型半导体，空穴激发进入满带，成为主要载流子。温度越高被激发的载流子越多，则薄膜的电阻率越小，半导体薄膜具有负的电阻温度系数。
随着制备半导体薄膜的技术不同，在结构上可分为单晶，多晶和无定形薄膜。同质或异质外延生长的Si、Ga、As半导体薄膜是构成大规模集成电路的极重要材料。多晶半导体薄膜是尺寸大小按某种分布的晶粒构成的。这些晶粒取向是随机分布的。在晶粒内部原子按周期排列，在晶粒边界存在着大量缺陷，这样就形成了多晶半导体膜，具有不同的电学和光学特性。当膜中原子的排列短程有序而长程无序时，称为无定形半导体薄膜，例如射频或微波等离子体化学气相沉积的非晶硅薄膜，它是非晶硅太阳能电池的主要材料。
发明内容
本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种半导体氧化膜，其具有优异的阈值电压和场效应迁移率。
本发明还提供了一种半导体氧化膜的制备方法，其能够制备出具有良好场效应迁移率的半导体氧化膜。
本发明还通过对制备工艺中热处理的温度控制，来提高制备出的半导体氧化膜的迁移率性能。
本发明提供的技术方案为：一种半导体氧化膜，所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中
所述氧化物半导体膜中以氧化物的形式含有铟、钨、锌和镓；
并且，还含有氢；
所述氧化物半导体膜中各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+W)的比例为In：20～50原子％、Ga：8～25原子％、Zn：20～50原子％和W：10～30原子％。
优选的是，
所述半导体氧化膜的厚度等于或大于3nm且等于或小于30nm。
优选的是，
所述氧化物半导体膜中的锌和钨的原子比等于或高于0.6且等于或低于4.8。
优选的是，
在所述氧化物半导体薄膜中，载流子的浓度为6×1018cm-1以下。
优选的是，
在所述氧化物半导体薄膜中，载流子的迁移率为11.3cm2V-1sec-1以上。
一种半导体氧化膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、采用溅射法在基板表面进行成膜工序制备氧化物薄膜，并且控制体系内的水分压在2.5×10-3Pa以上且4.8×10-1Pa以下的环境内，环境气体为水蒸汽；
步骤二、对所述基板的表面上形成的氧化物薄膜进行热处理制得半导体氧化膜，其中，热处理温度为120℃～550℃。
优选的是，
所述步骤二中的热处理的方法包括：快速热退火和灯退火。
优选的是，
所述热处理的过程中环境为氧化性环境，所述氧化性环境包括氧、臭氧、水蒸汽环境。
优选的是，在所述步骤二中，热处理时的升温速率V满足：
其中，f为校正系数，t为热处理时间，T为热处理温度，ω1为铟元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω2为钨元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω3为锌元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω4为镓元素相对于全部金属元素的合计的比例。
优选的是，
所述热处理时间满足5≤t≤60。
本发明所述的有益效果：本发明提供了一种半导体氧化膜，其具有优异的阈值电压和场效应迁移率。以氧化物的形式含有锌、铟及镓且还含有氢的非晶质或微结晶的氧化物半导体薄膜，基于含有氢，能在维持高载流子迁移率的状态下使载流子浓度降低。本发明还提供了一种半导体氧化膜的制备方法，其能够制备出具有良好场效应迁移率的半导体氧化膜。本发明还通过对制备工艺中热处理的温度控制，来提高制备出的半导体氧化膜的迁移率性能。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种半导体氧化膜，所述氧化物半导体膜由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中所述氧化物半导体膜中以氧化物的形式含有铟、钨、锌和镓；并且，还含有氢；所述氧化物半导体膜中各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+W)的比例为In：20～50原子％、Ga：8～25原子％、Zn：20～50原子％和W：10～30原子％。
所述半导体氧化膜的厚度等于或大于3nm且等于或小于30nm。此范围内的膜厚度的益处在于，增大了场效应迁移率，减小了阈值电压Vth和/或减小了截止电流。
所述氧化物半导体膜中的锌和钨的原子比等于或高于0.6且等于或低于4.8。此范围内的Zn/W比的益处在于增大了场效应迁移率，减小了阈值电压Vth和/或减小了截止电流。
在所述氧化物半导体薄膜中，载流子的浓度为6×1018cm-1以下。载流子的迁移率为11.3cm2V-1sec-1。
本发明的非晶质或微结晶的氧化物半导体薄膜，在铟以及镓之外的元素中，也可以含有正四价以上的元素中的锡和钨。锡和钨有助于提高非晶质或微结晶的氧化物半导体薄膜的载流子迁移率。
通过二次离子质谱分析法(SIMS、Secondary Ion Mass Spectroscopy)、卢瑟福背散射分析法(RBS、Rutherford Backscattering Spectrometry)、氢前向散射分析法(HFS、Hydrogen Forward Scattering)等测定本发明的非晶质或微结晶的氧化物半导体薄膜中含有的氢含量。例如，优选，由二次离子质谱分析法测定所得的氢含量为3.50×1020原子/cm3以上且6.0×1021原子/cm3以下，氢在非晶质或微结晶的氧化物半导体薄膜中存在于氧的附近，有助于降低氧化物半导体薄膜的载流子浓度。最好所含的氢在膜深度方向的分布尽可能是均匀的。均匀的是指薄膜表面附近的平均氢浓度相对于基板附近的平均氢浓度之比在0.68～1.00的范围内。
本发明提供了一种半导体氧化膜的制备方法，主要包括：成膜工序，在体系的水分压在规定压力的环境中，使用以氧化物的形式含有铟、镓、锡和钨的氧化物烧结体构成的靶，通过溅射法在基板表面进行氧化物薄膜的成膜；热处理工序，对在前述基板的表面形成的氧化物薄膜进行热处理。
成膜工序
(1)溅射法
在本发明的制造方法中，作为优选的溅射法，可举出直流溅射法、频率1MHz以下的交流溅射以及脉冲溅射。特别是，这些当中，从工业的观点出发，特别优选直流溅射法。此外，也可以使用RF溅射，但因为是无指向性的，所以随之而来的是难以确定在大型玻璃基板上的均匀成膜的条件，因此没有必要刻意选择。
(2)水分压
在溅射装置室内以水蒸汽的方式导入体系内的水。并且控制体系内的水分压在2.5×10-3Pa以上且4.8×10-1Pa以下的环境内，环境气体为水蒸汽；
(3)其它的气体条件
在本成膜工序中，作为构成基于溅射法的成膜的环境气体的气体种类，优选稀有气体、氧以及水蒸汽，特别地，稀有气体为氩，而对于水蒸汽，更优选在溅射装置室内以水蒸汽方式导入。
热处理工序
热处理工序是指对基板的表面上形成的氧化物薄膜进行热处理的工序。在由基于非平衡工艺的溅射法的成膜所得到的氧化物薄膜中，过剩地导入了缺陷。因为导入了过剩的缺陷，所以产生离子(原子)、晶格的排列等薄膜结构的混乱，其最终结果是载流子浓度的增加、载流子迁移率的下降。通过后续处理，能够使氧化物薄膜中过剩的缺陷减少，并且使混乱的氧化物薄膜的结构恢复，由此能够使载流子浓度以及载流子迁移率稳定化。通过后续处理，能够制成被控制为适度载流子浓度的高载流子迁移率的氧化物半导体薄膜。
(1)热处理方法
使结构稳定化的方法有热处理、激光处理。具体的热处理法可举出利用了红外线加热的急速热处理法(RTA；Rapid Thermal Annealing：快速热退火)、或利用了灯加热的热处理法(LA；Lamp Annealing：灯退火)等。激光处理可举出基于使用氧化物半导体可吸收波长的准分子激光、YAG激光进行的处理。如果考虑对大型玻璃基板的适用，优选RTA等热处理。
(2)热处理条件
在不结晶化的范围内且基板不变形、不损伤的范围内能适当选择热处理工序中的热处理温度。通过提高升温速度，能够极力限定在目标温度来实施热处理。进而，还具有能提高制造工序中的生产能力的优点。对于热处理时间，保持在热处理温度下的时间优选为1分钟以上且120分钟以下，优选的为所述热处理时间满足5≤t≤60。
热处理时的升温速率V满足：
其中，f为校正系数，取值0.99；t为热处理时间，单位min；T为热处理温度，单位℃；ω1为铟元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω2为钨元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω3为锌元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω4为镓元素相对于全部金属元素的合计的比例。
实施例和对比例
通过以下说明的工艺对半导体氧化膜进行制备，
使用直流电源、6英寸阴极、局部司机质谱仪的负载锁定式磁控溅射装置进行了基于直流溅射的成膜。作为靶，使用了由以氧化物的形式含有铟及镓的氧化物烧结体构成的靶。靶的各金属元素含量参见表1。在实际的成膜中，在10分钟的预溅射后，将基板输送到溅射靶的正上方即静止相对的位置，形成氧化物薄膜。以下，示出了详细的成膜条件。
基板温度：200摄氏度。
溅射气体总压：0.65Pa
氧分压：6.5×10-2Pa
水分压：3.0×10-3Pa
热处理条件：
环境：氧
热处理温度：参见表1
升温速率：参见表1
表1各实施例和对比例中参数数值和载流子浓度及迁移率
| ω<sub>1</sub> | ω<sub>2</sub> | ω<sub>3</sub> | ω<sub>4</sub> | T | t | V | 载流子浓度 | 载流子迁移率 | |
| 实施例1 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.25 | 120 | 5 | 20 | 6×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 11.3cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 实施例2 | 0.50 | 0.08 | 0.20 | 0.22 | 300 | 25 | 60 | 5×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 12.1cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 实施例3 | 0.25 | 0.15 | 0.50 | 0.10 | 400 | 40 | 80 | 4×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 13.8cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 实施例4 | 0.25 | 0.15 | 0.30 | 0.30 | 550 | 60 | 120 | 3.9×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 15.3cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 实施例5 | 0.25 | 0.2 | 0.3 | 0.25 | 400 | 50 | 105.7 | 3×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 16.0cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 对比例1 | 0.15 | 0.30 | 0.10 | 0.40 | 100 | 2 | 10 | 7×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 10.3cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 对比例2 | 0.60 | 0.05 | 0.05 | 0.30 | 600 | 4 | 15 | 8×10<sup>18</sup>cm<sup>-1</sup> | 9.3cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
| 对比例3 | 0.09 | 0.26 | 0.60 | 0.05 | 650 | 80 | 180 | 5×10<sup>19</sup>m<sup>-1</sup> | 8.1cm<sup>2</sup>V<sup>-1</sup>sec<sup>-1</sup> |
如表中所示，其中ω1、ω2、ω3和ω4单位％，T的单位℃，t的单位min，V的单位℃/min。实施例1-5制备的半导体氧化膜的载流子浓度均在6×1018cm-1以内，迁移率均在11.3cm2V-1sec-1以上。实施例5中的升温速率为按照公式计算而得，得到的载流子迁移率也最高。而对比例中制备的各半导体氧化膜则性能没有实施例中的优异。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (4)
1.一种半导体氧化膜的制备方法，其特征在于，
使用一种半导体氧化膜，所述半导体氧化膜 由纳米晶氧化物或非晶氧化物构成，其中
所述半导体氧化膜 中以氧化物的形式含有铟、钨、锌和镓；
并且，还含有氢；
所述半导体氧化膜 中各金属元素相对于全部金属元素的合计(In+Ga+Zn+W)的比例为In：20～50原子％、Ga：8～25原子％、Zn：20～50原子％和W：10～30原子％；
所述半导体氧化膜的厚度等于或大于3nm且等于或小于30nm；
所述半导体氧化膜 中的锌和钨的原子比等于或高于0.6且等于或低于4.8；
在所述半导体氧化膜 中，载流子的浓度为6×1018cm-1以下；
在所述半导体氧化膜 中，载流子的迁移率为11.3cm2V-1sec-1以上；
包括以下步骤：
步骤一、采用溅射法在基板表面进行成膜工序制备氧化物薄膜，并且控制体系内的水分压在2.5×10-3Pa以上且4.8×10-1Pa以下的环境内，环境气体为水蒸汽；
步骤二、对所述基板的表面上形成的氧化物薄膜进行热处理制得半导体氧化膜，其中，热处理温度为120℃～550℃；
在所述步骤二中，热处理时的升温速率V满足：
其中，f为校正系数，t为热处理时间，T为热处理温度，ω1为铟元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω2为钨元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω3为锌元素相对于全部金属元素的合计的比例，ω4为镓元素相对于全部金属元素的合计的比例。
2.根据权利要求1所述的半导体氧化膜的制备方法，其特征在于，
所述步骤二中的热处理的方法包括：快速热退火和灯退火。
3.根据权利要求2所述的半导体氧化膜的制备方法，其特征在于，
所述热处理的过程中环境为氧化性环境，所述氧化性环境包括氧、臭氧、水蒸汽环境。
4.根据权利要求3所述的半导体氧化膜的制备方法，其特征在于，
所述热处理时间满足5≤t≤60。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910249023.9A CN109994559B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种半导体氧化膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910249023.9A CN109994559B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种半导体氧化膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109994559A CN109994559A (zh) | 2019-07-09 |
| CN109994559B true CN109994559B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=67131737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910249023.9A Active CN109994559B (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种半导体氧化膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109994559B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102792451A (zh) * | 2010-04-07 | 2012-11-21 | 株式会社神户制钢所 | 薄膜晶体管的半导体层用氧化物及溅射靶材以及薄膜晶体管 |
| CN105246856A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-01-13 | 住友电气工业株式会社 | 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件 |
| JP2018059185A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-12 | 日立金属株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
| CN108713245A (zh) * | 2016-02-29 | 2018-10-26 | 住友金属矿山株式会社 | 氧化物半导体薄膜、氧化物半导体薄膜的制造方法以及使用其的薄膜晶体管 |
-
2019
- 2019-03-29 CN CN201910249023.9A patent/CN109994559B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102792451A (zh) * | 2010-04-07 | 2012-11-21 | 株式会社神户制钢所 | 薄膜晶体管的半导体层用氧化物及溅射靶材以及薄膜晶体管 |
| CN105246856A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-01-13 | 住友电气工业株式会社 | 氧化物烧结体及其制造方法、溅射靶和半导体器件 |
| CN108713245A (zh) * | 2016-02-29 | 2018-10-26 | 住友金属矿山株式会社 | 氧化物半导体薄膜、氧化物半导体薄膜的制造方法以及使用其的薄膜晶体管 |
| JP2018059185A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-12 | 日立金属株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109994559A (zh) | 2019-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9716004B2 (en) | Crystal laminate structure and method for producing same | |
| EP3151285B1 (en) | Ga2o3-based semiconductor element | |
| US20140217470A1 (en) | Ga2O3 SEMICONDUCTOR ELEMENT | |
| US9461124B2 (en) | Ga2O3 semiconductor element | |
| US4579609A (en) | Growth of epitaxial films by chemical vapor deposition utilizing a surface cleaning step immediately before deposition | |
| KR101762528B1 (ko) | 플라즈마 도핑을 위한 도펀트의 고체 상태 도입 | |
| EP1215310B1 (en) | p-TYPE SINGLE CRYSTAL ZINC OXIDE HAVING LOW RESISTIVITY AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF | |
| US10358742B2 (en) | Ga2O3-based crystal film, and crystal multilayer structure | |
| JP2003247062A (ja) | 薄膜形成方法及びその装置 | |
| KR101593838B1 (ko) | 다층의 산화물 박막 제조방법 | |
| CN109994559B (zh) | 一种半导体氧化膜及其制备方法 | |
| TWI601855B (zh) | 沉積氮化鋁層的方法 | |
| CN109962011B (zh) | 一种基于氧化物的半导体膜制备方法 | |
| CN110993505B (zh) | 基于碳化硅衬底的半导体结构制备方法及半导体结构 | |
| KR102357328B1 (ko) | 도핑된 ⅳ족 재료들을 성장시키는 방법 | |
| WO2023163078A1 (ja) | 単結晶半導体膜の製造方法、単結晶半導体膜の積層膜の製造方法及び半導体素子 | |
| US11649559B2 (en) | Method of utilizing a degassing chamber to reduce arsenic outgassing following deposition of arsenic-containing material on a substrate | |
| US9219254B2 (en) | Method of forming nanocrystals and method of manufacturing an organic light-emitting display apparatus including a thin film having nanocrystals | |
| JP4031021B2 (ja) | 薄膜トランジスタの作製方法 | |
| Majni et al. | Substrate effects in Si-Al solid phase epitaxial growth | |
| CN113241299A (zh) | 基于中子辐照精确调控氧化镓单晶载流子浓度的方法 | |
| CN115171996A (zh) | 一种含氮稀磁半导体(Zn90%，Cr10%)Te:I薄膜材料及其制备方法 | |
| PL215571B1 (pl) | Sposób wytwarzania półprzewodnikowej warstwy tlenku cynku | |
| JPH0492900A (ja) | 半導体薄膜及びその製造方法 | |
| JP2001077025A (ja) | 半導体膜作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |