JP7168827B2 - 結晶性酸化物膜 - Google Patents
結晶性酸化物膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7168827B2 JP7168827B2 JP2020126892A JP2020126892A JP7168827B2 JP 7168827 B2 JP7168827 B2 JP 7168827B2 JP 2020126892 A JP2020126892 A JP 2020126892A JP 2020126892 A JP2020126892 A JP 2020126892A JP 7168827 B2 JP7168827 B2 JP 7168827B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- layer
- oxide film
- 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 claims description 40
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 19
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 117
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 78
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 35
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 31
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 16
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 11
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- AKTIAGQCYPCKFX-FDGPNNRMSA-L magnesium;(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Mg+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O AKTIAGQCYPCKFX-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- JKNHZOAONLKYQL-UHFFFAOYSA-K tribromoindigane Chemical compound Br[In](Br)Br JKNHZOAONLKYQL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical class C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- -1 ammine complexes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical class [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910001509 metal bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001511 metal iodide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical class [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- NHXVNEDMKGDNPR-UHFFFAOYSA-N zinc;pentane-2,4-dione Chemical compound [Zn+2].CC(=O)[CH-]C(C)=O.CC(=O)[CH-]C(C)=O NHXVNEDMKGDNPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/24—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only semiconductor materials not provided for in groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22
Landscapes
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
さらに、デバイスを構成する場合には、高移動度の半導体膜の他に、絶縁膜が必要となることが多い。このような場合に高移動度の酸化インジウムと絶縁性の酸化インジウムとが得られれば、これらを互いに積層することによって、例えばFETトランジスタなどの電子デバイスを実現できることとなる。酸化インジウムを絶縁膜として用いる場合には、透明電極材料の場合とは反対に、電気抵抗率をできるだけ高めなくてはならない。そのために不純物イオンをできるだけ取り除き、また酸素欠陥をできるだけ作らない工夫を施す必要がある。(特許文献2)。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて本発明を完成させるに至った。
[1] 酸化物を主成分とする第1の層および第2の層を有する結晶性酸化物膜であって、前記第1の層の酸化物はガリウムを含有し、前記第2の層の酸化物はインジウムを含有しコランダム構造を有することを特徴とする結晶性酸化物膜。
[2] 前記第2の層の酸化物が、単結晶または多結晶である前記[1]記載の結晶性酸化物膜。
[3] 前記第2の層の酸化物が、酸化インジウムである前記[1]または[2]に記載の結晶性酸化物膜。
[4] ドーパントを含む前記[1]~[3]のいずれかに記載の結晶性酸化物膜。
[5] 透明導電膜である前記[1]~[4]のいずれかに記載の結晶性酸化物膜。
[6] 第2の層は、キャリア密度が3.1×10 18 cm -3 以下であり、移動度が143cm 2 /Vs以上であることを特徴とする前記[1]~[5]のいずれかに記載の結晶性酸化物膜。
[7] 半導体層と電極とを少なくとも備える半導体装置であって、前記半導体層として前記[1]~[6]のいずれかに記載の結晶性酸化物膜が用いられていることを特徴とする半導体装置。
[8] 前記半導体層として前記[5]の結晶性酸化物膜が用いられている前記[7]記載の半導体装置。
[9] 太陽電池、ディスプレイ、照明、電子ペーパー、トランジスタ、プリンタブル回路、又は透明面状発熱体である前記[8]記載の半導体装置。
[10] トランジスタである前記[7]~[9]のいずれかに記載の半導体装置。
霧化・液滴化工程は、前記原料溶液を霧化または液滴化する。前記原料溶液の霧化手段または液滴化手段は、前記原料溶液を霧化または液滴化できさえすれば特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明においては、超音波を用いる霧化手段または液滴化手段が好ましい。超音波を用いて得られたミストまたは液滴は、初速度がゼロであり、空中に浮遊するので好ましく、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、空間に浮遊してガスとして搬送することが可能なミストであるので衝突エネルギーによる損傷がないため、非常に好適である。液滴サイズは、特に限定されず、数mm程度の液滴であってもよいが、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは0.1~10μmである。
前記原料溶液は、霧化または液滴化が可能であり、インジウムを含有していれば特に限定されない。本発明においては、前記原料溶液としては、前記金属を錯体または塩の形態で有機溶媒または水に溶解または分散させたものを好適に用いることができる。錯体の形態としては、例えば、アセチルアセトナート錯体、カルボニル錯体、アンミン錯体、ヒドリド錯体などが挙げられる。塩の形態としては、例えば、有機金属塩(例えば金属酢酸塩、金属シュウ酸塩、金属クエン酸塩等)、硫化金属塩、硝化金属塩、リン酸化金属塩、ハロゲン化金属塩(例えば塩化金属塩、臭化金属塩、ヨウ化金属塩等)などが挙げられる。本発明においては、前記原料溶液がインジウムのハロゲン化金属塩であるのが好ましい。このような好ましい原料溶液を用いることにより、膜の表面平滑性を良好なものとすることができ、さらに膜の結晶性をより良好なものとすることができる。
搬送工程では、キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴を成膜室内に搬送する。前記キャリアガスとして、窒素やアルゴン等の不活性ガスが用いられる。また、キャリアガスの種類は1種類であってよいが、2種類以上であってもよく、流量を下げた希釈ガス(例えば10倍希釈ガス等)などを、第2のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も1箇所だけでなく、2箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、0.01~20L/分であるのが好ましく、1~10L/分であるのがより好ましい。希釈ガスの場合には、希釈ガスの流量が、0.001~2L/分であるのが好ましく、0.1~1L/分であるのがより好ましい。
成膜工程では、成膜室内で前記ミストまたは液滴を熱反応させることによって、基体上に、結晶性酸化物膜を成膜する。熱反応は、熱でもって前記ミストまたは液滴が反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程においては、前記熱反応を、通常、500℃以下の温度で行うが、400℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましく、150℃~350℃が最も好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよいが、非酸素雰囲気下(例えば、窒素やアルゴン等の不活性ガスまたは水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどの雰囲気下)で行われるのが好ましく、不活性ガス雰囲気下で行われるのがより好ましい。また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明においては、大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより、設定することができる。
前記基体は、前記結晶性酸化物膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状、多孔質体状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては特に限定されない。
1.成膜装置
図1を用いて、本実施例で用いたミストCVD装置1を説明する。ミストCVD装置1は、キャリアガスを供給するキャリアガス源2aと、キャリアガス源2aから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁3aと、キャリアガス(希釈)を供給するキャリアガス(希釈)源2bと、キャリアガス(希釈)源2bから送り出されるキャリアガス(希釈)の流量を調節するための流量調節弁3bと、前駆体溶液4aが収容されるミスト発生源4と、水5aが入れられる容器5と、容器5の底面に取り付けられた超音波振動子6と、成膜室7と、ミスト発生源4から成膜室7までをつなぐ供給管9と、成膜室7内に設置されたホットプレート8と、熱反応後のミスト、液滴および排気ガスを排出する排気口11とを備えている。なお、ホットプレート8上には、基板10が設置されている。
2.前駆体溶液の作製
臭化インジウムを超純水に混合し、臭化インジウム0.025molとなるように水溶液を調整した。
上記2.で得られた前駆体溶液4aをミスト発生源4内に収容した。次に、基板10として、表面にバッファ層としてα―Fe2O3膜が積層されているサファイア基板(直径2インチ)をホットプレート8上に設置し、ホットプレート8を作動させて成膜室7内の温度を350℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁3a、3bを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段2a、2bからキャリアガスを成膜室7内に供給し、成膜室7の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を5.0L/分に、キャリアガス(希釈)の流量を0.5L/分にそれぞれ調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
次に、超音波振動子6を2.4MHzで振動させ、その振動を、水5aを通じて前駆体溶液4aに伝播させることによって、前駆体溶液4aを霧化させてミスト4bを生成させた。このミスト4bが、キャリアガスによって、供給管9内を通って、成膜室7内に導入され、大気圧下、350℃にて、成膜室7内でミストが熱反応して、基板10上に酸化インジウム膜が形成された。なお、膜厚は1.8μmであり、成膜時間は120分であった。
図4を用いて、比較例1で用いたミストCVD装置19を説明する。ミストCVD装置19は、基板20を載置するサセプタ21と、キャリアガスを供給するキャリアガス供給手段22aと、キャリアガス供給手段22aから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁23aと、キャリアガス(希釈)を供給するキャリアガス(希釈)供給手段22bと、キャリアガス(希釈)供給手段22bから送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁23bと、原料溶液24aが収容されるミスト発生源24と、水25aが入れられる容器25と、容器25の底面に取り付けられた超音波振動子26と、内径40mmの石英管からなる供給管27と、供給管27の周辺部に設置されたヒーター28とを備えている。サセプタ21は、石英からなり、基板20を載置する面が水平面から傾斜している。成膜室となる供給管27とサセプタ21をどちらも石英で作製することにより、基板20上に形成される膜内に装置由来の不純物が混入することを抑制している。
上記例に従い、Fe2O3バッファ層およびGa2O3バッファ層(第1の層)をオゾンとともにそれぞれ用いてα―In2O3膜(第2の層)を得た。また、上記例に準じて、原料にマグネシウムアセチルアセトナートおよび亜鉛アセチルアセトナートをそれぞれ混合して、MgドーピングおよびZnドーピングを施したα―In2O3膜を得た。得られたα―In2O3膜につき、X線回折装置にて結晶構造を確認した後、アニール処理してホール効果測定を行い、キャリア密度と移動度を評価した。結果を図4に示す。
図4から明らかなとおり、キャリア密度3.1×1018cm-3、移動度143cm/Vsのものが得られたものが良好にドーピングされており、キャリア密度と移動度との関係も明らかになり、ドーピングにより、キャリア密度を3.1×1018cm-3以下にすると、移動度を143cm 2 /Vs以上にすることができることがわかった。
図5に示すMOSFETを作製した。まず、上記例に準じて、原料にマグネシウムアセチルアセトナートを混合し、さらに、α-(Al0.1Ga0.9)2O3バッファ層(第1の層)36をオゾンとともに用いて、基板37上にα―In2O3膜(第2の層)35を半導体層として得た。なお、膜厚はMOSFETをOFFにするため60nmとした。作製したα―In2O3膜上に、ソース電極32及びドレイン電極33をそれぞれ設けた。具体的には、α―In2O3膜をアセトン洗浄した後、レジストを成膜し、フォトマスクで表面を保護した後に露光、続いて現像を行い、パターンを形成することにより、金(Au)膜(70nm厚)を成膜した。ソース・ドレイン電極の作製が終了した後、絶縁層であるアモルファスa-Al2O3薄膜34を、ミストCVD法を用いて成膜した。絶縁層の成膜後、ソース・ドレイン電極と同様にしてゲート電極31(Au膜、100nm厚)を作製した。作製したソース・ドレイン電極上の絶縁層をエッチングにより除去し、MOSFETを作製した。
2a キャリアガス源
2b キャリアガス(希釈)源
3a 流量調節弁
3b 流量調節弁
4 ミスト発生源
4a 原料溶液
4b ミスト
5 容器
5a 水
6 超音波振動子
7 成膜室
8 ホットプレート
9 供給管
10 基板
11 排気口
19 ミストCVD装置
20 基板
21 サセプタ
22a キャリアガス供給手段
22b キャリアガス(希釈)供給手段
23a 流量調節弁
23b 流量調節弁
24 ミスト発生源
24a 原料溶液
25 容器
25a 水
26 超音波振動子
27 供給管
28 ヒーター
29 排気口
31 ゲート電極
32 ソース電極
33 ドレイン電極
34 ゲート絶縁膜
35 半導体層(第2の層)
36 バッファ層(第1の層)
37 基板
Claims (5)
- 半導体層と電極とを少なくとも備える半導体装置において、前記半導体層が、酸化物を主成分とする第1の層および第2の層を有する結晶性酸化物膜であって、前記第1の層の酸化物はガリウムを含有し、前記第2の層の酸化物はインジウムを含有する結晶性酸化物膜を含み、前記半導体層の前記第2の層側に、少なくともゲート絶縁膜を介して前記電極としてのゲート電極が配置されており、トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
- 前記第2の層の酸化物が、単結晶または多結晶である請求項1記載の半導体装置。
- 前記第2の層の酸化物が、酸化インジウムである請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記結晶性酸化物膜がドーパントを含む請求項1~3のいずれかに記載の半導体装置。
- 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)である、請求項1~4のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021172043A JP2022009326A (ja) | 2016-01-15 | 2021-10-20 | 結晶性酸化物膜 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016005909 | 2016-01-15 | ||
JP2016005909 | 2016-01-15 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016149066A Division JP2017128492A (ja) | 2016-01-15 | 2016-07-28 | 結晶性酸化物膜 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021172043A Division JP2022009326A (ja) | 2016-01-15 | 2021-10-20 | 結晶性酸化物膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020193146A JP2020193146A (ja) | 2020-12-03 |
JP7168827B2 true JP7168827B2 (ja) | 2022-11-10 |
Family
ID=59394444
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016149066A Pending JP2017128492A (ja) | 2016-01-15 | 2016-07-28 | 結晶性酸化物膜 |
JP2020126892A Active JP7168827B2 (ja) | 2016-01-15 | 2020-07-27 | 結晶性酸化物膜 |
JP2021172043A Pending JP2022009326A (ja) | 2016-01-15 | 2021-10-20 | 結晶性酸化物膜 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016149066A Pending JP2017128492A (ja) | 2016-01-15 | 2016-07-28 | 結晶性酸化物膜 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021172043A Pending JP2022009326A (ja) | 2016-01-15 | 2021-10-20 | 結晶性酸化物膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP2017128492A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107976351B (zh) * | 2017-11-27 | 2020-04-07 | 大连理工大学 | 一种海洋天然气水合物岩芯重塑装置及方法 |
JP7159449B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2022-10-24 | 日本碍子株式会社 | 下地基板及びその製造方法 |
WO2020204006A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社Flosfia | 結晶、結晶性酸化物半導体、結晶性酸化物半導体を含む半導体膜、結晶および/または半導体膜を含む半導体装置および半導体装置を含むシステム |
JPWO2021106811A1 (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | ||
JPWO2021106809A1 (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | ||
JPWO2021106810A1 (ja) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | ||
CN113097074B (zh) * | 2021-04-06 | 2024-02-09 | 南京大学 | 一种二维材料的图形化电极集成与表面钝化方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008235877A (ja) | 2007-02-19 | 2008-10-02 | Showa Denko Kk | 太陽電池及びその製造方法 |
JP2014234344A (ja) | 2013-10-10 | 2014-12-15 | 株式会社Flosfia | 酸化物結晶薄膜の製造方法 |
JP2015070248A (ja) | 2013-10-01 | 2015-04-13 | 株式会社Flosfia | 酸化物薄膜及びその製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5035857B2 (ja) * | 1999-07-16 | 2012-09-26 | Hoya株式会社 | 低抵抗ito薄膜及びその製造方法 |
JP2004075427A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Intertec:Kk | コランダム型結晶相を含むito膜の製造方法及び該方法で成膜した透明電極用ito膜 |
JP6052967B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2016-12-27 | 出光興産株式会社 | スパッタリングターゲット |
US9379190B2 (en) * | 2014-05-08 | 2016-06-28 | Flosfia, Inc. | Crystalline multilayer structure and semiconductor device |
-
2016
- 2016-07-28 JP JP2016149066A patent/JP2017128492A/ja active Pending
-
2020
- 2020-07-27 JP JP2020126892A patent/JP7168827B2/ja active Active
-
2021
- 2021-10-20 JP JP2021172043A patent/JP2022009326A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008235877A (ja) | 2007-02-19 | 2008-10-02 | Showa Denko Kk | 太陽電池及びその製造方法 |
JP2015070248A (ja) | 2013-10-01 | 2015-04-13 | 株式会社Flosfia | 酸化物薄膜及びその製造方法 |
JP2014234344A (ja) | 2013-10-10 | 2014-12-15 | 株式会社Flosfia | 酸化物結晶薄膜の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020193146A (ja) | 2020-12-03 |
JP2017128492A (ja) | 2017-07-27 |
JP2022009326A (ja) | 2022-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7168827B2 (ja) | 結晶性酸化物膜 | |
JP6951714B2 (ja) | p型酸化物半導体及びその製造方法 | |
JP6994183B2 (ja) | 酸化物半導体膜及びその製造方法 | |
JP6904517B2 (ja) | 結晶性酸化物半導体膜およびその製造方法 | |
JP7014355B2 (ja) | 積層構造体および半導体装置 | |
JP6994181B2 (ja) | 結晶性酸化物半導体膜および半導体装置 | |
JP7391290B2 (ja) | 結晶性酸化物半導体膜および半導体装置 | |
CN109423691B (zh) | 晶体、结晶膜、包括结晶膜的半导体装置和用于制造结晶膜的方法 | |
TWI625413B (zh) | 結晶性氧化物半導體薄膜 | |
JP6701472B2 (ja) | 結晶性酸化物半導体膜および半導体装置 | |
JP7065443B2 (ja) | p型酸化物半導体及びその製造方法 | |
JP7404594B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置を含む半導体システム | |
JP2022172066A (ja) | 結晶性酸化物半導体膜および半導体装置 | |
JPWO2020013259A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置を含む半導体システム | |
JP2021168406A (ja) | 積層体、半導体装置及びミストcvd装置 | |
JP7065440B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
JP7385200B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置を含む半導体システム | |
TWI791674B (zh) | 半導體裝置及半導體系統 | |
TWI804527B (zh) | 半導體裝置及半導體系統 | |
JP6774593B2 (ja) | 結晶性酸化物膜 | |
JP7011219B2 (ja) | 積層構造体および半導体装置 | |
JP6770674B2 (ja) | 積層構造体および半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200825 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210914 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220308 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220502 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220531 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7168827 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |