KR20100017549A - 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 소자 - Google Patents

반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 소자 Download PDF

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후토시 우츠노
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Abstract

산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시킨다. 산소 플라즈마의 발생 조건은, 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하, 압력이 5 ㎩ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법, 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해 비정질 산화물 박막을 노출시키는 것이 바람직하다.
반도체 박막, 산소 플라즈마, 비정질 산화물

Description

반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 소자{SEMICONDUCTOR THIN FILM, SEMICONDUCTOR THIN FILM MANUFACTURING METHOD AND SEMICONDUCTOR ELEMENT}
기술분야
본 발명은, 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 박막을 구비한 반도체 소자에 관한 것이다. 상세하게는, 비정질 산화물을 함유하는 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써 얻어지는 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 박막을 구비한 반도체 소자에 관한 것이다.
배경기술
종래, 트랜지스터 등을 구성하는 반도체로서, 예를 들어 인듐, 갈륨, 주석 등의 산화물을 함유하는 반도체 박막이 알려져 있다. 이 반도체 박막은, 실리콘 등의 반도체에 비해 저온에서 성막할 수 있기 때문에, 열에 약한 수지 재료를 기판으로 한 소자 설계를 할 수 있다는 이점이 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 7 참조).
특허 문헌 1 내지 특허 문헌 7 에는, 예를 들어 인듐, 아연 및 갈륨을 함유하고, 미결정 (微結晶) 을 함유함과 함께 소정값 미만의 전자 캐리어 농도를 구비한 비정질 산화물을 사용한 반도체 박막으로서의 산화물막으로서, 소정 농도의 산소 분위기 하에서 성막된 산화물막이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 5 에는, 비정질 산화물 박막을 형성 후, 이 비정질 산화물 박막에 산소 함유 플라즈마를 조사하여 얻어지는 산화물막도 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2006-165527호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2006-165528호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2006-165529호
특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2006-165530호
특허 문헌 5 : 일본 공개특허공보 2006-165531호
특허 문헌 6 : 일본 공개특허공보 2006-165532호
특허 문헌 7 : 일본 공개특허공보 2006-173580호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 7 에 기재된 산소 분위기 하에서 성막하여 얻어지는 산화물막은, 비정질 산화물에 의해 형성되어 있기 때문에, 열안정성이 낮고, 장시간의 통전에 의해 반도체 특성이 변화될 우려가 있다.
가열하여 산소를 열고정시킴으로써, 상기 문제의 발생을 피할 수 있지만, 이 경우, 가열이 필요하므로, 비정질의 특성을 살려 저온 성막한 의의가 없어진다.
게다가, 비정질 구조 중에 열고정된 산소는 이탈되기 쉽다. 예를 들어, 반도체 박막을 진공 하에서 가열하면, 산소가 이탈되어 산소 결손이 생긴다. 이로써, 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 우려가 있다.
또한, 특허 문헌 5 에는, 산소 함유 플라즈마의 발생 조건 등이 개시되어 있지 않다. 이 때문에, 예를 들어 산소 함유 플라즈마의 발생 조건이 적절하지 않은 경우, 산소 함유 플라즈마의 조사에 의해, 산화물막으로서의 반도체 박막의 반도체 특성이 손상될 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 상기 서술한 바와 같은 문제 등을 감안하여, 가열하지 않고 제조되어, 열 및 장시간 통전에 대한 높은 반도체 특성을 구비한 비정질 반도체 박막 및 결정성 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법, 반도체 박막을 사용한 반도체 소자를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 반도체 박막은, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고주파에 의해 산소 플라즈마가 효율적으로 발생한다. 또한, 산소 플라즈마가 산소를 함유하는 가스를 여기하여 발생하므로, 비정질 산화물 박막은 효과적으로 산화된다.
그리고, 비정질 산화물 박막이 산소 플라즈마 (저온 플라즈마) 에 의해 저온 상태에서 산화된다. 이와 같은 반도체 박막은 표면 및 내부가 산화되기 쉽기 때문에, 열 및 장시간의 통전에 대해 안정되기 쉬워진다. 따라서, 반도체 박막은 반도체 특성이 안정된다.
그리고, 산소 플라즈마에 의해 고정된 산소는 성막시에 고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어렵기 때문에, 반도체 박막은 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
또한, 플라즈마를 사용함으로써, 기판 온도를 200 ℃ 이하의 저온으로 유지할 수 있으므로, 반도체 박막은 필름 등의 내열성이 낮은 기판 상에서도 성막될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산소 플라즈마는, 인가 주파수, 즉 인가하는 전압의 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하인 것이 바람직하다.
인가 주파수는, 바람직하게는 100 ㎑ 이상 100 ㎒ 이하이고, 보다 바람직하게는 1 ㎒ 이상 50 ㎒ 이하이다. 13.56 ㎒ 의 RF 플라즈마가 가장 바람직하다. 또한, 투입 전력은, 100 W 이상, 바람직하게는 300 W 이상이다.
여기서, 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하의 범위 이외이면, 산소 플라즈마는 안정되지 않는 경우가 있다. 또한, 고주파의 전계에 의해, 반도체를 성막하는 기판이나, 성막된 박막 자체가 가열되는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.
따라서, 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하이기 때문에, 안정적으로 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산소 플라즈마는, 압력이 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하의 조건에서 발생시키는 것이 바람직하다.
압력은, 보다 바람직하게는 50 ㎩ 이상 0.01 ㎫ 미만, 더욱 바람직하게는 100 ㎩ 이상 1000 ㎩ 미만이다.
5 ㎩ 미만의 압력에서는, 효과적으로 산화시킬 수 없는 경우, 후술하는 결정화되는 경우에는, 그 결정화의 진행이 느려지는 경우가 있다. 또한, 압력이 0.1 ㎫ 를 초과하면, 산소 플라즈마의 온도가 상승하여 기판을 과열시킬 우려가 있 다.
따라서, 압력이 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하의 조건이므로, 안정적으로 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법, 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막의 형성에 있어서, 가열 처리가 필요없기 때문에, 예를 들어 열에 약한 수지 재료 등을 기판으로 할 수도 있다. 또한, 진공 장치를 사용하는 경우에는, 스퍼터링법이 유효하다. 또한, 염가로 제조하는 방법으로는, 졸겔법이나 미립자의 도포법 등도 유효하다.
또한, 대형 기판에 대한 대응, 표면 평활성이나 면 내의 균일성 등을 고려하는 경우에는, 스퍼터링법이 유효하다.
본 발명에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 인듐을 주성분으로 하는 박막으로, 산화 인듐을 제외한 정 3 가 (正三價) 의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
주성분이란, 전체 금속 산화물 중의 산화 인듐의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다. 또한, 정 3 가의 금속을 N 으로 한 경우, In/(In + N) 이 0.5 이상 0.95 이하, 바람직하게는 0.6 이상 0.9 이하이다.
여기서, 0.5 미만에서는, 반도체 박막은 이동도가 저하되는 경우가 있다. 한편, 0.95 를 초과하는 경우에는, 반도체 박막은 결정화되는 경우가 있다.
따라서, 이와 같은 구성에 의하면, 반도체 박막은 이동도가 높은 비정질 상태가 된다.
상기 산화 인듐을 주성분으로 하고, 상기 산화 인듐을 제외한 상기 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막이 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 된다. 그리고, 반도체 박막은 산소 결손을 발생시키기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
본 발명의 반도체 박막에서는, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 전체 금속 산화물 중 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다. 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물의 조성은, 정 2 가의 금속을 M 으로 하면, 원자비로서 In/(In + M) 이 0.2 이상 0.95 이하, 바람직하게는 0.5 이상 0.9 이하이다.
여기서, 0.2 미만 및 0.95 를 초과하는 경우에는, 플라즈마 처리에 의해 결정화되는 경우가 있다.
따라서, 이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막이 산화되기 쉽기 때 문에, 반도체 박막은 용이하게 안정적인 비정질 상태가 된다.
상기 산화 인듐 및 상기 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 캐리어의 이동도를 저하시키기 어려워진다. 또한, 반도체 박막은 산소 플라즈마에 의해 효과적으로 비정질 상태가 된다.
또한, 상기 산화 인듐 및 상기 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막이 더욱 산소 결손을 저감시키기 쉬워지므로, 반도체 박막은 용이하게 비정질 상태가 된다.
또한 본 발명의 반도체 박막에서는, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 전체 금속 산화물 중 산화 아연 및 산화 주석의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
또한, 산화 아연 및 산화 주석의 조성은, 원자비로서 Zn/(Zn + Sn) 이 0.1 이상 0.9 이하, 바람직하게는 0.2 이상 0.8 이하이다.
한편, 0.1 미만 및 0.9 를 초과하는 경우에는, 반도체 박막은 플라즈마 처리에 의해 결정화되는 경우가 있다.
따라서, 이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 용이하게 산화되기 쉬워지므로, 반도체 박막은 용이하게 안정적인 비정질 상태가 된다.
또한, 상기 산화 아연 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 그리고, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워져, 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 상기 산화 아연 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하고, 상기 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 인듐, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막이 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손을 발생시키기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 본 발명의 반도체 박막에서는, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 전체 금속 산화물 중 산화 인듐 및 산화 주석의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
또한, 산화 인듐 및 산화 주석의 조성은, 원자비로서 In/(In + Sn) 이 0.2 이상 0.8 이하, 바람직하게는 0.5 이상 0.7 이하이다.
한편, 0.2 미만 및 0.8 을 초과하는 경우에는, 반도체 박막은 결정화되는 경우가 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 용이하게 산화되므로, 반도체 박막은 이동도가 높아짐과 함께, 비정질 상태가 된다.
또한, 상기 산화 인듐 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하는 상기 비정질 산화물 박막은, 추가로 산화 인듐을 제외한 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 안정적인 비정질 구조를 유지하게 된다. 이 때문에 비정질 산화물 박막이 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 그리고, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로, 반도체 특성이 안정되게 된다.
상기 산화 인듐 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하고, 상기 산화 인듐을 제외한 상기 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸 듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉬워진다. 또한, 산화물 반도체는 산소 결손을 발생시키기 어렵고, 또한 안정적으로 작동하게 된다.
그리고, 본 발명의 반도체 박막에서는, 상기 비정질 산화물 박막은 상기 산화 인듐 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하여, 정 2 가의 금속 산화물을 함유해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 안정적인 비정질 구조를 유지하게 된다. 이 때문에 비정질 산화물 박막이 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉬워진다. 그리고, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로, 반도체 특성이 안정되게 된다.
또한, 상기 산화 인듐 및 상기 산화 주석을 주성분으로 하고, 상기 정 2 가의 금속 산화물을 함유하는 상기 비정질 산화물 박막에 있어서, 상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 비정질 산화물 박막은 캐리어의 이동도가 저하되기 어려워진다. 그리고, 반도체 박막은 효과적으로 비정질 상태가 된다.
본 발명에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 산화 인듐을 주성분으로 하는 박막으로, 상기 산소 플라즈마에 대한 노출에 의해 결정화된 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 산화 인듐을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막을 산소 플라즈마에 노출시켜, 결정성 산화 인듐 반도체 박막을 얻을 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 산화 인듐에 가열 처리를 실시하지 않고 결정화시킬 수 있어, 열 및 장시간 통전에 대한 높은 안정성을 구비한 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 반도체 박막에 산소가 고정되므로, 산화 인듐의 결정화에 있어서 산소 결손이 저감된다. 이로써, 반도체 특성이 우수한 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 결정화되고 고정된 산소는, 열고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어렵기 때문에, 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
이와 같은 본 발명의 반도체 박막은, 열처리를 실시하지 않고 제조되므로, 열에 약한 수지 기판 상에 성막할 수 있음과 함께, 반도체로서의 특성도 우수하다.
예를 들어, 본 발명의 반도체 박막은, 성막에 있어서 열처리가 불필요한 것, 또한 성막 후에 열처리가 불필요한 것, 및 산화 인듐 박막이 투명성인 것을 이용하여, 가요성 수지 재료를 기판으로 하는 박형 표시 장치의 구동 소자 등에 적용할 수 있다.
또한, 비정질 산화물 박막에 함유되는 비정질 산화 인듐은, 미결정을 함유하고 있는 비정질이어도 되고, 완전하게 비정질이어도 된다. 여기서, 미결정을 함유하는 비정질 및 비정질이란, X 선 회절에 의해 피크가 전혀 관찰되지 않거나, 관찰되더라도, 결정화된 박막의 X 선 회절에 의해 작은 피크밖에 관찰되지 않는 경우를 말한다.
또한, 「주성분으로 한다」란, 비정질 산화물 박막 중에 산화 인듐이 50 질량％ 이상 함유되는 것을 의미한다. 또한, 산화 인듐의 함유량은 70 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 80 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 정 2 가의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 얻어지는 반도체 박막 중에서, 정 2 가의 금속 산화물이 캐리어의 발생을 효과적으로 억제한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 장기간에 걸쳐 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 구리 및 산화 코발트에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 캐리어의 발생이 보다 효과적으로 억제되어, 장기간에 걸쳐 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산화 철이나 산화 망간 등에서는, 첨가하는 효과가 없다.
본 발명에 있어서, 상기 비정질 산화물 박막은 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 정 3 가의 금속 산화물이 산화 인듐의 결정화시에 산소 결함을 저감시킨다. 따라서, 본 발명에 의하면, 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀 및 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의하면, 산소 결손이 보다 효과적으로 저감되고, 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산화 탈륨 등은, 산소 결손을 발생시키기 쉬워지는 것으로 생각되어 첨가 효과는 없다.
본 발명의 반도체 박막의 제조 방법은, 기판 상에 비정질 산화물을 함유하여 박막 형성되고, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에 노출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 비정질 산화물 박막이 산소 플라즈마에 의해 산화되므로, 저온 상태에서 산소 결손이 감소된 반도체 박막을 얻을 수 있다. 이와 같은 반도체 박막은 표면 및 내부가 산화되기 쉽기 때문에, 반도체 박막의 내부의 산소 결손이 효율적으로 감소된다. 따라서, 반도체 특성이 안정적인 반도체 박막이 얻어진다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 산소 결손을 감소시킬 수 있으므로, 캐리어 밀 도가 저감된 반도체 박막을 효율적으로 제조할 수 있다. 그리고, 산소 플라즈마를 사용함으로써, 기판 온도를 200 ℃ 이하의 저온으로 유지할 수 있으므로, 필름 등의 내열성이 낮은 기판 상에서도, 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 고정된 산소는, 성막시에 고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어렵기 때문에, 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
본 발명의 반도체 소자는, 상기 서술한 반도체 박막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 때문에, 반도체 박막이 안정적인 반도체 특성을 가지고 있으므로, 반도체 소자는 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 반도체 소자는 반도체 박막을 구비하고 있으므로, 예를 들어 트랜지스터 등으로서 이용할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 실시예 1-2 에 있어서의 박막의 18O/16O 의 비와, 비교예 1-2 에 있어서의 박막의 18O/16O 의 비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-1 및 비교예 2-1 에 있어서의 산화 인듐 박막의 비저항과 성막 중 산소 농도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-1 및 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도시하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-1 및 비교예 2-1 에 있어서의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도를 도시하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 1 에 있어서의 산화 인듐 박막의 이동도를 도시하는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-2 및 비교예 2-2 에 있어서의 산화 인듐 박막의 비저항과 산화 아연 농도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-2 및 비교예 2-2 에 있어서의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도시하는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-2 및 비교예 2-2 에 있어서의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도를 도시하는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-2 에 있어서의 산화 인듐 박막의 이동도를 도시하는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-3 및 비교예 2-3 에 있어서의 산화 인듐 박막의 비저항과 성막 중 산소 농도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-3 및 비교예 2-3 에 있어서의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도시하는 도면이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-3 및 비교예 2-3 에 있어서의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도를 도시하는 도면이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-3 에 있어서의 산화 인듐 박 막의 이동도를 도시하는 도면이다.
도 14 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-5 에 있어서의 산화 인듐 박막의 비저항과 플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워의 관계를 도시하는 도면이다.
도 15 는 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-5 에 있어서의 산화 인듐 박막의 산화 인듐 박막의 비저항과 플라즈마 노출 시간의 관계를 도시하는 도면이다.
도 16 은 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예 2-6 에 있어서의 산화 인듐 박막의 산화 인듐 박막의 비저항과 산화 아연 농도의 관계를 도시하는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
<제 1 실시형태>
본 실시형태에서는, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에, 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시켜, 비정질 반도체 박막을 형성한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 상세히 서술한다.
[비정질 산화물 박막에 대해]
본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 산화 인듐을 주성분으로 하고, 정 3 가의 금속 산화물을 함유한다. 주성분이란, 구체적으로는, 산화 인듐의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
또한, 정 3 가의 금속을 N 으로 한 경우, 원자비로서 In/(In + N) 이 0.5 이상 0.95 이하, 바람직하게는 0.6 이상 0.9 이하이다.
한편, 0.5 미만에서는 이동도가 저하되는 경우가 있다. 또한, 0.95 를 초과하는 경우에는, 비정질 산화물 박막은 결정화된 반도체 박막을 부여하는 경우가 있다.
정 3 가의 금속 산화물로는, 예를 들어 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘 등을 들 수 있다.
비정질 산화물 박막에는, 이들의 정 3 가의 금속 산화물 중 1 종이 단독으로 함유되고 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 구체적으로는, 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 화합물의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물의 조성은, 정 2 가의 금속을 M 으로 하면, 원자비로서 In/(In + M) 이 0.2 이상 0.95 이하, 바람직하게는 0.5 이상 0.9 이하이다.
한편, 0.2 미만 및 0.95 를 초과하는 경우에는, 플라즈마 처리에 의해 결정화되는 경우가 있다.
또한, 정 2 가의 금속 산화물로는, 산화 아연 및 산화 마그네슘 등이 바람직하다. 비정질 산화물 박막에는, 산화 아연 및 산화 마그네슘 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 화합물을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막은, 추가로 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물을 함유해도 된다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 구체적으로는, 산화 아연 및 산화 주석의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
또한, 산화 아연 및 산화 주석의 조성은, 원자비로서 Zn/(Zn + Sn) 이 0.1 이상 0.9 이하, 바람직하게는 0.2 이상 0.8 이하이다.
한편, 0.1 미만 및 0.9 를 초과하는 경우에는, 비정질 산화물 박막은 결정화된 반도체 박막을 부여하는 경우가 있다.
여기서, 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막은 추가로 정 3 가의 금속 산화물을 함유하고 있어도 된다.
정 3 가의 금속 산화물로는, 예를 들어 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 인듐, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘 등을 들 수 있다.
비정질 산화물 박막에는, 이들의 정 3 가의 금속 산화물 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 해도 된다.
주성분이란, 구체적으로는, 산화 인듐 및 산화 주석의 함유량이 50 질량％ 를 초과하는 것을 의미한다.
산화 인듐 및 산화 주석의 조성은, 원자비로서 In/(In + Sn) 이 0.2 이상 0.8 이하, 바람직하게는 0.5 이상 0.7 이하이다.
한편, 0.2 미만 및 0.8 을 초과하면, 비정질 산화물 박막은 결정화된 반도체 박막을 부여하는 경우가 있다.
여기서, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막은 추가로 정 3 가의 금속 산화물을 함유하고 있어도 된다. 정 3 가의 금속 산화물로는, 예를 들어 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘 등을 들 수 있다.
비정질 산화물 박막에는, 이들의 정 3 가의 금속 산화물 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하여 정 2 가의 금속 산화물을 함유하고 있어도 된다.
여기서, 정 2 가의 금속 산화물로는, 산화 아연 및 산화 마그네슘 등이 바람 직하다. 비정질 산화물 박막에는, 산화 아연 및 산화 마그네슘 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
본 실시형태의 비정질 산화물 박막은, 예를 들어 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법 및 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해, 기판 상에 성막된다. 진공 장치를 사용하는 경우에는, 스퍼터링법이 유효하다. 또한, 염가로 제조하는 방법으로는, 졸겔법이나 미립자의 도포법 등도 유효하다.
여기서, 기판으로는, 예를 들어 무알칼리 유리, 알칼리 유리, 청판 유리 등의 유리 기판, 폴리카보네이트 필름, 폴리아릴레이트 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리아세틸셀룰로오스 필름, 폴리스티렌 필름 등의 플라스틱 필름 등을 들 수 있다.
또한, 가열 처리를 필요로 하지 않고 반도체 박막을 성막할 수 있으므로, 열에 약한 수지 재료 등을 기판으로 해도 된다.
[산소 플라즈마에 의한 처리]
본 실시형태의 비정질 반도체의 제조에 사용되는 산소 플라즈마는, 산소를 함유하는 가스를 여기함으로써 발생되는 고주파 플라즈마이다.
산소 플라즈마의 발생 조건은, 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하, 압력이 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하이다.
인가 주파수가 1 ㎑ 미만에서는, 산소 플라즈마가 안정되지 않는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 인가 주파수가 300 ㎒ 를 초과하면, 산소 플라즈마가 발생하지 않거나, 불안정해지거나 하는 경우가 있고, 또한 고주파의 전계의 인가에 의해, 반도체를 성막하는 기판이나, 성막된 박막 자체가 가열되는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.
또한, 인가 주파수는, 바람직하게는 100 ㎑ 이상 100 ㎒ 이하이고, 보다 바람직하게는 1 ㎒ 이상 50 ㎒ 이하이다. 13.56 ㎒ 의 RF 플라즈마가 가장 바람직하다.
또한, 압력이 5 ㎩ 미만의 압력인 경우에는, 효과적으로 산화시킬 수 없는 경우가 있다.
투입 전력은, 100 W 이상, 바람직하게는 300 W 이상이다.
[제 1 실시형태의 효과]
본 실시형태에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 본 실시형태에 의하면, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에, 전술한 원자비로 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시킴으로써, 비정질 반도체 박막을 얻을 수 있다.
이 때문에 비정질 산화물 박막이 산소 플라즈마에 의해 저온 상태에서 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 구조를 가지기 쉽다. 이 비정질 반도체 박막은 표면 및 내부가 산화되기 쉽기 때문에, 반도체 특성이 안정되게 된다.
그리고, 산소 플라즈마에 의해 고정된 산소는, 성막시에 고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어렵기 때문에, 반도체 박막은 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
또한, 플라즈마를 사용함으로써, 기판 온도를 200 ℃ 이하의 저온으로 유지할 수 있으므로, 반도체 박막은 필름 등의 내열성이 낮은 기판 상에서도, 성막될 수 있다.
(2) 본 실시형태에 의하면, 산소 플라즈마는 고주파 플라즈마이므로, 효과적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 산소 플라즈마의 발생 조건을 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하, 압력이 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하로 하고 있기 때문에, 안정적인 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 비정질 산화물 박막을 가열하지 않고, 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
(3) 본 실시형태에 의하면, 산소를 함유하는 가스를 여기함으로써 산소 플라즈마를 발생시키므로, 산소 플라즈마가 비정질 산화물 박막의 내부에 들어가게 된다. 이로써, 전술한 본 실시형태의 각 원자비로 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막은, 효과적으로 산화되어 비정질 상태가 되기 쉬운 반도체 박막을 얻을 수 있다.
(4) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법 및 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해 형성되므로, 비정질 산화물 박막의 형성에 있어서 가열 처리가 필요없다. 이로써, 예를 들어 열에 약한 수지 재료 등을 기판으로 할 수도 있다.
(5) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막은 산화 인듐을 주성분으로 하고, 정 3 가의 금속 산화물을 함유하고 있다. 또한, 산화 인듐을 In, 정 3 가의 금속을 N 으로 한 경우, 원자비로서 In/(In + N) 이 0.5 이상 0.95 이하가 되기 때문에, 이동도가 높아, 비정질 상태의 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 전체 금속 산화물 중의 산화 인듐의 함유량이 50 질량％ 를 초과하므로, 원자비로서 In/(In + N) 이 0.95 이하가 되기 때문에, 비정질 반도체 박막은 이동도가 저하될 우려가 작다. 또한, 반도체 박막은 결정화되는 경우도 적다.
또한, 산화 인듐을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막은, 예를 들어 산화 붕소 등의 정 3 가의 금속 산화물을 함유함으로써, 산화되기 쉬워진다. 이 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉬워진다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
(6) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막은 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 함으로써, 용이하게 산화된다. 또한, 정 2 가의 금속을 M 으로 한 경우, 원자비로서 In/(In + M) 이 0.2 이상 0.95 이하가 되기 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 된다.
또한, 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막에 있어서, 비정질 산화물 박막은 정 2 가의 금속 산화물이 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물임으로써, 캐리어의 이동도가 저하되기 어려워진다. 이 때문에, 반도체 박막은 효과적으로 비정질 상태가 된다.
또한, 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막에 있어서, 비정질 산화물 박막이, 예를 들어 산화 붕소 등의 금속 산화물 을 함유함으로써, 산소 결손이 더욱 저감된다. 따라서, 반도체 박막은 비정질 상태가 된다.
(7) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막이 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 함으로써, 용이하게 산화된다. 또한, 산화 아연을 Zn, 산화 주석을 Sn 으로 한 경우, 원자비로서 Zn/(Zn + Sn) 이 0.1 이상 0.9 이하가 되기 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 된다.
또한, 산화 아연 및 산화 주석의 조성은, 원자비로서 Zn/(Zn + Sn) 이 0.1 이상 0.9 이하로 되었으므로, 결정화되는 경우도 적다.
또한, 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막이 추가로 정 3 가의 금속 산화물을 함유함으로써, 비정질 산화물 박막은 간단히 산화된다. 이 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막이, 예를 들어 산화 붕소 등의 정 3 가의 금속 산화물을 함유함으로써, 간단히 산화된다. 이 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
(8) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막이 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 함으로써, 용이하게 산화되기 쉬워진다. 또한, 산화 인듐을 In, 산화 주석을 Sn 으로 한 경우, 원자비로서 In/(In + Sn) 이 0.2 이상 0.8 이하가 되기 때문에, 반도체 박막은 이동도가 높고, 또한 비정질 상태가 된다.
또한, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막이 추가로 산화 인듐을 제외한 정 3 가의 금속 산화물을 함유함으로써, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어려워지므로 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하고, 산화 인듐을 제외한 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막에 있어서, 정 3 가의 금속 산화물은, 예를 들어 산화 붕소 등이다. 이 때문에, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손이 발생하기 어렵고, 또한 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막은 추가로 정 2 가의 금속 산화물을 함유하고 있다. 이 때문에, 비정질 산화물 박막은 안정적인 비정질 구조를 유지하게 된다. 그리고, 비정질 산화물 박막이 간단히 산화되므로, 반도체 박막은 비정질 상태가 되기 쉽다. 또한, 반도체 박막은 산소 결손을 발생시키기 어렵고, 또한 안정적으로 작동하게 된다.
또한, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하고, 정 2 가의 금속 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막에 있어서, 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물이다. 이 때문에 비정질 산화물 박막은 캐리어의 이동도가 저하되기 어려워진다. 또한, 비정질 산화물 박막이 효과적으로 산화되므로 반도체 박막은 비정질 상태가 된다.
<제 2 실시형태>
전술한 제 1 실시형태에서는, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에, 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시켜, 비정질 반도체 박막을 형성했는데, 본 제 2 실시형태에서는, 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에, 비정질 산화물 박막을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시켜, 결정성 반도체 박막을 형성한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 상세히 서술한다.
또한, 본 실시형태에서는, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 내용에 대해서는, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
[비정질 산화물 박막에 대해]
본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 비정질 산화 인듐을 주성분으로서 함유한다. 구체적으로는, 비정질 산화물 박막은 50 질량％ 이상의 산화 인듐을 함유한다. 또한, 산화 인듐의 함유량은, 70 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 80 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
비정질 산화물 박막에 함유되는 비정질 산화 인듐은, 미결정을 함유하고 있는 비정질이어도 되고, 완전하게 비정질이어도 된다.
본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 정 2 가의 금속 산화물을 함유한다.
정 2 가의 금속 산화물로는, 예를 들어 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 구리 및 산화 코발트 등을 들 수 있다.
비정질 산화물 박막에는, 이들의 정 2 가의 금속 산화물 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 정 2 가의 금속 산화물의 첨가량은, 산소 플라즈마에 의한 산화 인듐의 결정화를 저해시키지 않을 정도이면, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 전체 금속 산화물 중에서 10 질량％ 미만인 것이 바람직하다.
여기서, 첨가량이 10 질량％ 이상이면, 산화 인듐이 결정화되지 않게 되거나, 결정화에 시간이 지나치게 걸리거나 하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 정 3 가의 금속 산화물을 함유한다.
정 3 가의 금속 산화물로는, 예를 들어 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀 및 산화 루테슘 등을 들 수 있다.
비정질 산화물 박막에는, 이들의 정 3 가의 금속 산화물 중 1 종이 단독으로 함유되어 있어도 되고, 2 종 이상이 함유되어 있어도 된다.
또한, 정 3 가의 금속 산화물의 첨가량은 산소 플라즈마에 의한 산화 인듐의 결정화를 저해시키지 않을 정도이면, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 전체 금속 산화물 중에서 10 질량％ 미만인 것이 바람직하다.
여기서, 첨가량이 10 질량％ 이상이면, 산화 인듐이 결정화되지 않게 되거나 결정화에 시간이 지나치게 걸리거나 하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다.
본 실시형태의 비정질 산화물 박막은 전술한 제 1 실시형태와 동일한 방법으로 기판 상에 성막된다.
또한, 본 실시형태의 비정질 산화물 박막은, 대형 기판에 대한 대응, 표면 평활성이나 면 내의 균일성 등의 이유로, 스퍼터링법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
[산소 플라즈마에 의한 처리]
본 실시형태의 결정성 반도체의 제조에 있어서는, 비정질 산화물 박막은 전술한 제 1 실시형태와 동일한 산소 플라즈마로 처리된다.
또한, 본 실시형태의 산소 플라즈마 처리에 있어서의 압력은, 바람직하게는 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하이고, 보다 바람직하게는 50 ㎩ 이상 0.01 ㎫ 미만, 더욱 바람직하게는 100 ㎩ 이상 1000 ㎩ 미만이다. 압력이 5 ㎩ 미만에서는, 결정화의 진행이 느려지고, 압력이 0.1 ㎫ 를 초과하면, 플라즈마가 고온이 되어 비정질 산화물 박막이 가열되므로 바람직하지 않다.
[제 2 실시형태의 효과]
본 실시형태에 의하면, 전술한 제 1 실시형태의 효과 (3) 및 (4) 에 추가로, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(9) 본 실시형태에 의하면, 전술한 비정질 산화 인듐을 주성분으로 하는 비정질 산화물 박막을 고주파 전계 중에서 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 결정성 산화 인듐 반도체 박막을 얻을 수 있다.
즉, 산화 인듐에 가열 처리를 실시하지 않고 결정화시킬 수 있어, 열 및 장시간 통전에 대한 높은 안정성을 구비한 결정성 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 결정성 반도체 박막에 산소가 고정되므로, 산화 인듐의 결정화시에 산소 결손이 저감된다. 이로써, 반도체 특성이 우수한 결정성 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 고정된 산소는, 열고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어렵기 때문에, 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
(10) 본 실시형태에 의하면, 산소를 함유하는 가스를 여기함으로써 산소 플라즈마를 발생시키므로, 비정질 산화물 박막에 함유되는 산화 인듐이 산소 플라즈마에 의해 결정화됨과 함께, 여기된 산소 원자가 비정질 산화물 박막 중에 도입된다. 이로써, 산화 인듐이 결정화될 때에 산소 결손을 저감시킬 수 있다. 따라서, 안정적으로 동작하는 결정성 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 산소 플라즈마에 의해 고정된 산소는, 열고정된 산소와 비교하여 이탈되기 어려우므로, 산소의 이탈에 의해 캐리어가 증대되어 반도체 특성이 손상될 가능성이 낮다.
(11) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막에 함유되는 정 2 가의 금속 산화물이 캐리어의 발생을 효과적으로 억제하므로, 반도체 박막이 장기간에 걸쳐 안정적으로 동작한다.
또한, 정 2 가의 금속 산화물의 첨가량을 전체 금속 산화물 중에서 10 질량％ 미만으로 했으므로, 산소 플라즈마에 의한 산화 인듐의 결정화를 저해시킬 우려가 작다.
(12) 본 실시형태에 의하면, 비정질 산화물 박막에 함유되는 정 3 가의 금속 산화물이 산화 인듐의 결정화시에 산소 결함을 저감시키므로, 안정적으로 동작하는 반도체 박막을 얻을 수 있다.
또한, 정 3 가의 금속 산화물의 첨가량을 전체 금속 산화물 중에서 10 질량％ 미만으로 했으므로, 산소 플라즈마에 의한 산화 인듐의 결정화를 저해시킬 우려가 작다.
실시예
이하, 전술한 각 실시형태를 실시예 및 비교예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 실시예의 기재 내용에 전혀 제한되지 않는다.
<제 1 실시형태의 실시예>
[비교예 1-1]
RF (Radio Frequency) 마그네트론 스퍼터 장치 (주식회사 시마즈 제작소 제조 상품명 ; HMS-552) 를 사용하여 아르곤 가스 분위기 중, 실온에서, 유리 상에 두께 100 ㎚ 의 산화 인듐 - 산화 갈륨 - 산화 아연 (IGZO) 박막을 스퍼터 성막하였다.
타깃 (이데미츠 흥산 주식회사 제조) 은, 산화 인듐, 산화 갈륨, 산화 아연 (In : Ga : Zn = 1 : 1 : 1 몰비) 으로 이루어지는 것을 사용하였다.
[실시예 1-1]
비교예 1-1 에서 얻어진 IGZO 박막을 주파수 13.56 ㎒, 앰프 파워 500 W, 산소 압력 330 ㎩ 의 조건에서 발생시킨 산소 플라즈마에 10 분간 노출시켰다. 이 플라즈마 처리시의 기판 온도는 120 ℃ 미만이었다.
[실시예 1-1 및 비교예 1-1 의 IGZO 박막의 평가]
비교예 1-1 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 IGZO 박막 및 실시예 1-1 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 IGZO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-1 에서 얻어진 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-1 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 IGZO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 1 에, 실시예 1-1 의 IGZO 박막 및 비교예 1-1 의 IGZO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-1 의 IGZO 박막은 4.44E+3 Ω㎝ 이고, 비교예 1-1 의 IGZO 박막은 2.95 E-2 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-1 의 IGZO 박막은 비교예 1-1 의 IGZO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00001
또한, 표 1 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-1 의 IGZO 박막 및 비교예 1 -1 의 IGZO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-1 의 IGZO 박막은 캐리어 밀도가 1.18E+14/㎤, 이동도가 11.9 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-1 의 IGZO 박막은 캐리어 밀도가 1.16E+19/㎤, 이동도가 18.2 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-1 의 IGZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-1 의 IGZO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-1 의 IGZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-1 의 IGZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-1 의 IGZO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-1 의 IGZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[비교예 1-2]
비교예 1-1 의 IGZO 박막을 통상적인 산소 분위기 중에서 플라즈마 처리하였다.
[실시예 1-2]
비교예 1-1 의 IGZO 박막을 동위체 원소인 18O2 의 분위기 중에서 플라즈마 처리하였다.
[실시예 1-2 및 비교예 1-2 의 IGZO 박막의 평가]
실시예 1-2 에서 얻어진 박막에 대해 SIMS 분석을 실시하여, 박막의 18O/16O 의 비를 구하였다. 또한, 비교예 1-2 에서 얻어진 박막에 대해 SIMS 분석을 실시하고, 박막의 1802 의 비를 구하였다. 도 1 에, 이들의 측정 결과의 관계를 도시한다. 통상적인 산소를 사용하여 플라즈마 처리한 비교예 1-2 의 경우의 18O/16O 의 비를 1.0E+0 으로 하고, 18O2 산소를 사용하여 플라즈마 처리한 실시예 1-2 의 경우의 18O 의 증가량을 나타내고 있다. 도 1 로부터, 18O2 산소를 사용하여 플라즈마 처리한 반도체 박막은, 표면으로부터 15 ㎚ 의 범위에서 18O 가 관찰되었다. 따라서, 플라즈마 처리에 의해 산소가 박막 중에 도입된 것을 알 수 있었다. 이와 같이, 비정질 산화물 박막이 산소 플라즈마에 노출됨으로써, 산소가 박막 내부에 들어가게 된다.
표 1 및 도 1 의 관계에서, 산소 플라즈마에 노출된 IGZO 박막은 박막의 내부에 산소가 도입되므로, 산소 플라즈마에 노출되지 않은 IGZO 박막보다 캐리어 농도가 저하됨과 함께, 비저항이 증가하는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-3 및 비교예 1-3]
산화 인듐, 산화 아연 (In : Zn = 8 : 2 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 - 산화 아연 (IZO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-3 및 비교예 1-3 의 IZO 박막의 평가]
비교예 1-3 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 IZO 박막, 및 실시예 1-3 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 IZ0 박막에 대해서 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-3 에서 얻어진 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-3 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 IZO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 2 에, 실시예 1-3 의 IZO 박막 및 비교예 1-3 의 IZO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-3 의 IZO 박막은 2.86E+2 Ω㎝ 이고, 비교예 1-3 의 IZO 박막은 2.56E-4 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-3 의 IGZO 박막은 비교예 1-3 의 IZO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00002
또한, 표 2 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-3 의 IZO 박막 및 비교예 1- 3 의 IZ0 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-3 의 IZO 박막은 캐리어 밀도가 1.95E+15/㎤, 이동도가 11.3 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-3 의 IGZO 박막은 캐리어 밀도가 7.12E+20/㎤, 이동도가 34.2 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-3 의 IZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-3 의 IZO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-3 의 IZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-3 의 IZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-3 의 IZO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-3 의 IZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-4 및 비교예 1-4]
산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연 (In : Sn : Zn = 1 : 1 : 1 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-4 및 비교예 1-4 와 동일하게 하여 산화 인듐 - 산화 주석 - 산화 아연 (ITZO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-4 및 비교예 1-4 의 ITZO 박막의 평가]
비교예 1-4 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ITZO 박막, 및 실시예 1-4 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ITZO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-4 에서 얻어진 ITZO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-4 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ITZO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 3 에, 실시예 1-4 의 ITZO 박막 및 비교예 1-4 의 ITZO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-4 의 ITZO 박막은 6.02E+0 Ω㎝ 이고, 비교예 1-4 의 ITZO 박막은 2.63E-3 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-4 의 ITZO 박막은 비교예 1-4 의 ITZO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00003
또한, 표 3 에 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-4 의 ITZO 박막 및 비교예 1-4 의 ITZO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-4 의 ITZO 박막은 캐리어 밀도가 5.35E+17/㎤, 이동도가 1.94㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-4 의 ITZO 박막은 캐리어 밀도가 5.51E+19/㎤, 이동도가 43.1 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-4 의 ITZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-4 의 ITZO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-4 의 ITZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-4 의 ITZO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-4 의 ITZO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-4 의 ITZO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-5 및 비교예 1-5]
산화 아연, 산화 주석 (Zn : Sn = 6 : 4 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 아연 - 산화 주석 (ZTO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-5 및 비교예 1-5 의 ZTO 박막의 평가]
비교예 5 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ZTO 박막, 및 실시예 1-5 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ZTO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-5 에서 얻어진 ZTO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-5 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ZTO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 4 에, 실시예 1-5 의 ZTO 박막 및 비교예 1-5 의 ZTO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-5 의 ZTO 박막은 1.61E+1 Ω㎝ 이고, 비교예 1-5 의 ZTO 박막은 7.75E-2 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-5 의 ZTO 박막은 비교예 1-5 의 ZTO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00004
또한, 표 4 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-5 의 ZTO 박막 및 비교예 1-5 의 ZTO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-5 의 ZTO 박막은 캐리어 밀도가 2.76E+17/㎤, 이동도가 1.4 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-5 의 ZTO 박막은 캐리어 밀도가 4.42E+18/㎤, 이동도가 18.2 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-5 의 ZTO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-5 의 ZTO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-5 의 ZTO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-5 의 ZTO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-5 의 ZTO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-5 의 ZTO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-6 및 비교예 1-6]
산화 아연, 산화 주석, 산화 이테르븀 (Zn : Sn : Yb = 20 : 76 : 4 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 아연 - 산화 주석 - 산화 이테르븀 (ZTYbO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-6 및 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막의 평가]
비교예 6 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ZTYbO 박막, 및 실시예 1-6 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ZTYbO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-6 에서 얻어진 ZTYbO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-6 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ZTYbO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 5 에, 실시예 1-6 의 ZTYbO 박막 및 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-6 의 ZTYbO 박막은 5.61E+0 Ω㎝ 이고, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막은 7.21E-2 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-6 의 ZTYbO 박막은 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00005
또한, 표 5 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-6 의 ZTYbO 박막 및 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-6 의 ZTYbO 박막은 캐리어 밀도가 6.36E+17/㎤, 이동도가 1.75 ㎠/V·sec 이었다. 한편, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막은 캐리어 밀도가 4.34E+18/㎤, 이동도가 1.99 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-6 의 ZTYbO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-6 의 ZTYbO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-6 의 ZTYbO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-7 및 비교예 1-7]
산화 인듐, 산화 주석 (In : Sn = 60 : 40 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 - 산화 주석 (ITO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-7 및 비교예 1-7 의 ITO 박막의 평가]
비교예 1-7 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ITO 박막, 및 실시예 1-7 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ITO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-7 에서 얻어진 ZTYbO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-7 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ITO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 6 에, 실시예 1-7 의 ITO 박막 및 비교예 1-7 의 ITO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-7 의 ITO 박막은 1.66E+0 Ω㎝ 이고, 비교예 1-7 의 ITO 박막은 8.66E-1 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-7 의 ITO 박막은 비교예 1-7 의 ITO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00006
또한, 표 6 에 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-7 의 ITO 박막 및 비교예 1-7 의 ITO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-7 의 ITO 박막은 캐리어 밀도가 1.29E+17/㎤, 이동도가 2.9 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-7 의 ITO 박막은 캐리어 밀도가 1.54E+18/㎤, 이동도가 46.8 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-7 의 ITO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-7 의 ITO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-7 의 ITO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-7 의 ITO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-7 의 ITO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-7 의 ITO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-8 및 비교예 1-8]
산화 인듐, 산화 주석, 산화 사마륨 (In : Sn : Sm = 60 : 35 : 5 몰비) 으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 - 산화 주석 - 산화 사마륨 (ITSmO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-8 및 비교예 1-8 의 ITSmO 박막의 평가]
비교예 1-8 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ITSmO 박막, 및 실시예 8 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ITSmO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-8 에서 얻어진 ITSmO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-8 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ITSmO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 7 에, 실시예 1-8 의 ITSmO 박막 및 비교예 1-8 의 ITSmO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-8 의 ITSmO 박막은 7.07E+1 Ω㎝ 이고, 비교예 1-8 의 ITSmO 박막은 7.95E-3 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-8 의 ITSmO 박막은 비교예 1-8 의 ITSmO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00007
또한, 표 7 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-8 의 ITSmO 박막 및 비교예 1-8 의 ITSmO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-8 의 ITSmO 박막은 캐리어 밀도가 6.02E+17/㎤, 이동도가 14.6 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-8 의 ITSmO 박막은 캐리어 밀도가 1.76E+19/㎤, 이동도가 44.6 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-8 의 ITSmO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-8 의 ITO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-8 의 ITSmO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-8 의 ITSmO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-8 의 ITSmO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-8 의 ITSmO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
[실시예 1-9 및 비교예 1-9]
산화 인듐, 산화 사마륨 (In : Sm = 90 : 10 몰비) 으로 이루어지는 스퍼터링타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1 및 비교예 1-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 - 산화 사마륨 (ISmO) 박막을 형성하였다.
[실시예 1-9 및 비교예 1-9 의 ISmO 박막의 평가]
비교예 1-9 에서 얻어진 비정질 산화물 박막으로서의 ISmO 박막, 및 실시예 1-9 에서 얻어진 산소 플라즈마에 노출된 ISmO 박막에 대해 X 선 회절을 실시하였다. 비교예 1-9 에서 얻어진 ISmO 박막은 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다. 또한, 실시예 1-9 에서 얻어진 산소 플라즈마를 노출시킨 ISmO 박막도, X 선의 회절 피크가 관찰되지 않았으므로 비정질이다.
표 8 에, 실시예 1-9 의 ISmO 박막 및 비교예 1-9 의 ISmO 박막의 비저항을 나타내었다.
실시예 1-9 의 ISmO 박막은 9.53E+0 Ω㎝ 이고, 비교예 1-9 의 ISmO 박막은 5.18E-2 Ω㎝ 였다. 따라서, 산소 플라즈마 처리를 실시함으로써, 실시예 1-9 의 ISmO 박막은 비교예 1-9 의 ISmO 박막보다 비저항이 커지므로, 반도체 박막인 것을 알 수 있었다.
Figure 112009074138792-PCT00008
또한, 표 8 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 1-9 의 ISmO 박막 및 비교예 1-9 의 ISmO 박막에 대한 캐리어 밀도 및 이동도를 나타내었다.
실시예 1-9 의 ISmO 박막은 캐리어 밀도가 4.79E+17/㎤, 이동도가 1.4 ㎠/V·sec 였다. 한편, 비교예 1-9 의 ISmO 박막은 캐리어 밀도가 4.96E+18/㎤, 이동도가 24.3 ㎠/V·sec 였다.
따라서, 비교예 1-9 의 ISmO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-9 의 ISmO 박막보다 캐리어 밀도가 저하된 실시예 1-9 의 ISmO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한, 비교예 1-9 의 ISmO 박막을 산소 플라즈마에 노출시킴으로써, 비교예 1-9 의 ISmO 박막보다 이동도가 저하된 실시예 1-9 의 ISmO 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
본 실시예에 의하면, 산소 플라즈마에 노출시킴으로써 캐리어 밀도가 저하되고, 또한 안정적인 반도체 특성을 갖는 반도체 박막이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
<제 2 실시형태의 실시예>
[비교예 2-1]
RF (Radio Frequency) 마그네트론 스퍼터 장치 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 를 사용하여, 산소 농도를 변화시킨 아르곤 가스 존재 하에서, 실온의 유리 기판 상에, 두께 100 ㎚ 의 산화 인듐 박막을 스퍼터 성막하였다.
타깃은, 산화 인듐만으로 이루어지는 것을 사용하였다.
성막 중의 산소 농도를 0 ％, 3 ％, 5 ％, 10 ％ 로 한 4 종류의 산화 인듐 박막을 얻었다.
[실시예 2-1]
비교예 2-1 의 산화 인듐 박막을 소지 (素地) 박막으로 하고, 이들 소지 박막을 주파수 13.56 ㎒, 앰프 파워 500 W, 산소 압력 330 ㎩ 의 조건에서 발생시킨 플라즈마에 10 분간 노출시켰다.
[실시예 2-1 및 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막의 평가]
성막 중의 산소 농도와 성막한 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도 2 에 도시한다.
비교예 2-1 에 있어서는, 성막 중 산소 농도의 증가에 따라 산화 인듐 박막의 비저항은 커진다.
플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-1 의 산화 인듐 박막의 비저항은 1.0 × 100 Ω㎝ 이상으로, 비교예 2-1 에 비해 비저항이 크다. 실시예 2-1 에서 형성된 산화 인듐 박막은 반도체 박막이 된 것을 알 수 있다.
실시예 2-1 및 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도 3 에 도시한다.
도 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막 (도 3 중의 B, D, F, H) 은 산소 농도에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않아, 비정질인 것을 알 수 있다.
한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-1 의 산화 인듐 박막 (도 3 중의 A, C, E, G) 은 산소 농도에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되어, 결정질인 것을 알 수 있다. 또한, 이 X 선 회절 패턴은, 산화 인듐의 빅스바이트 구조의 회절 패턴이다.
도 4 및 도 5 에, 홀 측정에 의해 구한 실시예 2-1 및 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도 및 이동도를 도시하였다.
도 4 로부터, 비교예 2-1 의 산화 인듐 박막은, 성막 중 산소 농도의 증가에 따라 캐리어 밀도는 저하되지만, 저하는 1.0 × 1018/㎤ 대까지 그친다. 한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-1 의 산화 인듐 박막에서는 1.0 × 1017/㎤ 대의 캐리어 밀도가 얻어져, 반도체로서 유효한 것을 알 수 있다.
도 5 로부터, 성막 중 산소 농도의 증가에 의해, 산화 인듐 박막의 이동도가 저하되는 것을 알 수 있다. 그러나, 그 값은 1 ㎠/V·sec 이상으로, 아모르퍼스 실리콘계의 반도체 박막에 비하면 큰 값이었다.
[실시예 2-2 및 비교예 2-2]
1 질량％ 내지 3 질량％ 의 산화 아연을 함유하는 산화 인듐으로 이루어지는 타깃 (이데미츠 흥산 주식회사 제조) 을 사용하여 성막 중의 산소 농도를 0 ％ 에 고정시킨 것 이외에는, 실시예 2-1 및 비교예 2-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 박막을 형성하였다.
[실시예 2-2 및 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막의 평가]
산화 인듐막 중의 산화 아연 농도와 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도 6 에 도시한다.
도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 플라즈마 처리를 실시하지 않은 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막은, 비저항이 1.0 × 10-4 Ω㎝ 대로, 도전 재료인 것을 알 수 있었다.
한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-2 의 산화 인듐 박막은 1.0 × 101 Ω㎝ 대 이상의 비저항을 나타내어, 반도체인 것을 알 수 있었다.
실시예 2-2 및 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도 7 에 도시한다.
도 7 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막 (도 7 중의 B, D, F) 은, 산화 아연 농도에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않아, 비정질인 것을 알 수 있다.
한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-2 의 산화 인듐 박막 (도 7 중의 A, C, E) 은 산화 아연의 함유량에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되어, 결정질인 것을 알 수 있다. 또한, 이 X 선 회절 패턴은, 산화 인듐의 빅스바이트 구조의 회절 패턴이다.
도 8 및 도 9 에, 실시예 2-2 및 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도 및 이동도를 도시하였다.
도 8 로부터, 비교예 2-2 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도는, 1.0 × 1020/㎤ 대 이상으로, 도전체인 것을 알 수 있었다. 한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-2 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도는, 1.0 × 1017/㎤ 대 이하이고, 실시예 2-2 의 산화 인듐 박막은 우수한 반도체인 것을 알 수 있다.
도 9 로부터, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-2 의 산화 인듐 박막은, 높은 것으로 15 ㎠/V·sec 이상의 이동도를 나타내어, 우수한 반도체 특성, 스위칭 특성을 구비하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 정 2 가의 금속 산화물로서 산화 아연을 예로 나타냈는데, 산화 마그네슘, 산화 코발트, 산화 니켈, 산화 구리에서도 동일한 결과가 얻어진다. 또한, 정 2 가를 취할 수 있는 금속 산화물로서, 산화 철 (II) 이나 산화 백금, 산화 은, 산화 팔라듐, 산화 금 등을 시도했지만, 도 8 에 도시한 바와 같은 캐리어의 감소는 관찰되지 않았다. 이런 점들에서, 정 2 가의 금속 산화물로는, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 코발트, 산화 니켈, 산화 구리가 우수한 첨가 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 2-3 및 비교예 2-3]
3 질량％ 의 산화 이테르븀을 함유하는 산화 인듐으로 이루어지는 타깃을 사용한 것 이외에는, 실시예 2-1 및 비교예 2-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 박막을 형성하였다.
[실시예 2-3 및 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막의 평가]
성막 중의 산소 농도와 성막한 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도 10 에 도시한다.
도 10 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막의 비저항은, 성막 중 산소 농도의 증가에 따라 1.0 × 10-3 Ω㎝ 대로부터 1.0 × 10-2 Ω㎝ 대로 변화되는데, 어쨌든 도전 재료인 것을 알 수 있다.
한편, 실시예 2-3 의 산화 인듐 박막은 1.0 × 100 Ω㎝ 대 이상의 비저항을 나타내고, 반도체인 것을 알 수 있다.
실시예 2-3 및 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막의 X 선 회절 패턴을 도 11 에 도시한다.
도 11 에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막 (도 11 중의 B, D, F, H) 은 산소 농도에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되지 않아, 비정질인 것을 알 수 있다.
한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-3 의 산화 인듐 박막 (도 11 중의 A, C, E, G) 은 산소 농도에 상관없이 X 선의 회절 피크가 관찰되어, 결정질인 것을 알 수 있다. 또한, 이 X 선 회절 패턴은, 산화 인듐의 빅스바이트 구조의 회절 패턴이다.
도 12 및 도 13 에, 실시예 2-3 및 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도 및 이동도를 도시하였다.
도 12 로부터, 비교예 2-3 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도는, 1.0 × 1020/㎤ 로부터 1.0 × 1018/㎤ 대까지 변화되는데, 어쨌든 도전체인 것을 알 수 있다. 한편, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-3 의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도는, 1.0 × 1017/㎤ 대로서, 실시예 2-3 의 산화 인듐 박막은 우수한 반도체인 것을 알 수 있다.
도 13 으로부터, 플라즈마 처리를 실시한 실시예 2-3 의 산화 인듐 박막은, 높은 것으로 2 ㎠/V·sec 이상의 이동도를 나타내어, 우수한 반도체 특성, 스위칭 특성을 구비하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 정 3 가의 금속 산화물로서 산화 이테르븀을 예로 나타냈는데, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 루테슘에서도 동일한 결과가 얻어진다. 또한, 정 3 가를 취할 수 있는 금속 산화물로서 산화 탈륨 등도 생각할 수 있지만, 산소 결손을 대량으로 발생시킬 가능성이 있어, 반도체가 되지 않는 것으로 생각할 수 있다.
[실시예 2-4]
3 질량％ 의 산화 아연 및 2 질량％ 의 산화 이테르븀을 함유하는 산화 인듐으로 이루어지는 타깃을 사용하여 성막 중의 산소 농도를 1 ％ 에 고정시킨 것 이외에는, 실시예 2-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 박막을 형성하였다.
본 실시예에 있어서도, 실시예 2-1 및 실시예 2-3 과 동일하게, 성막 직후의 산화 인듐 박막은 비정질이었지만, 플라즈마 처리에 의해 결정화되는 것이 X 선 회절 측정의 결과 판명되었다.
본 실시예의 산화 인듐 박막의 비저항은 1.0 × 101 Ω㎝ 이상으로, 반도체로서 유효하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 실시예의 산화 인듐 박막의 캐리어 밀도는 1.0 × 1017/㎤ 대 이하로, 노멀리 오프 상태의 박막 트랜지스터를 형성하는 데에 충분한 능력이 있는 것을 알 수 있었다.
본 실시예에서는, 정 2 가의 금속 산화물로서 산화 아연을 예로 나타냈는데, 산화 마그네슘, 산화 코발트, 산화 니켈, 산화 구리에서도 동일한 결과가 얻어진다. 또한, 정 3 가의 금속 산화물로서 산화 이테르븀을 예로 나타냈는데, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 루테슘에서도 동일한 결과가 얻어진다.
[실시예 2-5]
5 질량％ 의 산화 아연을 함유하는 산화 인듐으로 이루어지는 타깃을 사용하여, 산소 농도를 변화시킨 아르곤 가스의 존재 하에서, 실온의 유리 기판 상에 두께 50 ㎚ 의 산화 인듐 박막을 스퍼터 성막하였다.
얻어진 산화 인듐 박막을 산소 100 ％, 내압 330 ㎩, 13.56 ㎒ 의 RF 플라즈마에 5 분간 노출시켰다. 이 플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워를 100 W, 200 W, 300 W, 400 W, 500 W 로 한 5 종류의 산화 인듐 박막을 얻었다.
플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워와 얻어진 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도 14 에 나타낸다.
도 14 로부터, 플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워가 300 W 부근부터 급격히 비저항이 증대되는 것을 알 수 있다. 또한, X 선 회절의 측정 결과, 비저항이 증대된 시점의 산화 인듐 박막은 결정질인 것으로 판명되었다. 또한, 플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워는, 기판의 크기, 플라즈마를 발생시키는 공간의 용적 등에 의해 변화된다.
플라즈마 처리에 있어서의 앰프 파워를 500 W 로 하여, 산소 분압을 변화시켰을 때의 플라즈마 노출 시간과 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도 15 에 도시한다.
산소 분압이 130 ㎩, 530 ㎩ 인 경우, 약 10 분의 노출에서 비저항이 1.0 × 1010 Ω㎝ 가 되어, 반도체화되었다. 또한, X 선 회절 측정에 있어서도, 결정 피크가 관찰되어 결정질인 것이 확인되었다.
[실시예 2-6]
1 질량％ 내지 7.5 질량％ 의 산화 아연을 함유하는 산화 인듐으로 이루어지는 타깃을 사용하여 플라즈마 처리에 있어서의 산소 분압을 변동시킨 것 이외에는, 실시예 2-1 및 비교예 2-1 과 동일하게 하여 산화 인듐 박막을 형성하였다.
도 16 에, 플라즈마 처리에 있어서의 산소 분압을 변동시켰을 때의 산화 아연 농도와 산화 인듐 박막의 비저항의 관계를 도시한다.
산소 분압 130 ㎩ 로 플라즈마 처리한 경우, 산화 인듐 박막의 비저항은 1.0 × 102 Ω㎝ 대 이상으로, 반도체로서 유효하다는 것을 알 수 있다. 산소 분압 330 ㎩ 로 플라즈마 처리한 경우, 산화 아연 농도가 3 질량％ 이하에서는 1.0 × 102 Ω㎝ 대이지만, 산화 아연의 함유량이 4 질량％ 이상에서는 1.0 × 101 Ω㎝ 대였다. 또한, 산소 압력 530 ㎩ 로 플라즈마 처리한 경우, 산화 아연의 함유량이 2 ∼ 3 질량％ 로 비저항이 최대값을 취하고, 그 후 1.0 × 100 Ω㎝ 대인 점에서, 도체인 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
또한, 그 밖에 본 발명의 실시에 있어서의 구체적 재료 및 처리 등은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 재료 및 처리 등으로 해도 된다.
[제 1 실시형태의 변형예]
제 1 실시형태에 있어서, 인가 주파수의 범위가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하로 되었는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인가 주파수의 범위가 1 ㎑ 미만이어도 된다. 이 경우, 산화 속도가 느려지므로, 장시간의 처리에 의해 원하는 캐리어 농도를 갖는 반도체 박막이 얻어지는 경우도 있다.
한편, 인가 주파수의 범위가 300 ㎒ 를 초과해도 된다. 이 경우, 산화 속도가 빨라지므로 효율적으로 반도체 박막을 제조할 수 있는데, 기판도 가열되는 경우가 있어, 기판을 선택할 필요가 있다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 비정질 산화물 박막은 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법, 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해 성막된다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 비정질 산화물 박막은, 예를 들어 ARE 법, 전자 빔 증착법, 라인 빔 레이저 증착법, 펄스 레이저 증착법 등에 의해 성막되어도 된다. 또한, 성막 온도의 하한은, 기판의 열 변형 온도보다 낮은 것이 바람직하다.
그리고, 제 1 실시형태에 있어서, 정 2 가의 금속 산화물로서 산화 아연 및 산화 마그네슘을 예시했는데, 이것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 산화 벨륨, 산화 칼슘, 산화 스트론튬, 산화 바륨, 산화 라듐, 산화 카드뮴, 산화 수은 등이어도 된다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 정 3 가의 금속 산화물로서 산화 붕소 등을 예시했는데, 이것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 산화 세륨, 산화 프라세오디뮴, 산화 프로메튬, 산화 테르븀 등이어도 된다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 정 2 가의 금속 산화물 및 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 예시했는데, 이것에 한정되지 않는다.
비정질 산화물 박막은, 예를 들어 정 2 가의 금속 산화물, 정 3 가의 금속 산화물, 정 4 가의 금속 산화물, 정 5 가의 금속 산화물, 정 6 가의 금속 산화물 등의 금속 화합물 중에서, 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것이어도 된다.
그리고, 제 1 실시형태에 있어서, 비정질 산화물 박막이 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 화합물을 주성분으로 하는 구성으로 했는데, 이것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 비정질 산화물 박막이 산화 인듐 및 정 3 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 비정질 산화물 박막이 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 하는 구성으로 했는데, 이것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 비정질 산화물 박막이 산화 아연 및 정 2 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다. 또한, 비정질 산화물 박막이 산화 아연 및 정 3 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다. 그리고, 비정질 산화물 박막이 산화 주석 및 정 2 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다. 또한, 비정질 산화물 박막이 산화 주석 및 정 3 가의 금속 화합물을 주성분으로 해도 된다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서, 인가 주파수 및 압력 등의 산소 플라즈마의 발생 조건은, 제 1 실시형태에서 예시한 것에 한정되지 않는다.
그 밖의 발생 조건이어도, 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 또한 비정질 산화물 박막을 산화시킴으로써, 전자 캐리어 농도가 저하된 비정질 반도체 박막을 얻을 수 있으면, 상기 서술한 제 1 실시형태와 동일한 우수한 작용 효과를 얻을 수 있다.
[제 2 실시형태의 변형예]
제 2 실시형태에 있어서, 정 2 가의 금속 산화물 및 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 예시했는데, 이것에 한정되지 않는다.
비정질 산화물 박막은, 정 2 가의 금속 산화물 및 정 3 가의 금속 산화물을 함유하지 않는 것이어도 되고, 이들 중의 어느 일방만을 함유하는 것이어도 된다.
이 경우에도, 비정질 산화물 박막의 주성분인 산화 인듐이 산소 플라즈마에 의해 결정화되는 것, 산소 플라즈마에 의해 반도체 박막에 산소가 고정되는 것에 변화는 없기 때문에, 상기 서술한 제 2 실시형태와 동일한 우수한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서, 인가 주파수, 사용하는 가스 및 압력 등의 산소 플라즈마의 발생 조건은, 제 2 실시형태에서 예시한 것에 한정되지 않는다.
그 밖의 발생 조건이어도, 산소 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 산화 인듐을 결정화시킬 수 있으면, 상기 서술한 제 2 실시형태와 동일한 우수한 작용 효과를 얻을 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명은, 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 박막을 구비한 반도체 소자에 이용할 수 있다. 상세하게는, 비정질 산화물을 함유하는 박막을 플라즈마에 노출시킴으로써 얻어지는 반도체 박막, 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 박막을 구비한 반도체 소자에 이용할 수 있다.
예를 들어, 가요성 수지 재료를 기판으로 하는 박형 표시 장치의 구동 소자, 트랜지스터 등의 반도체 소자, 센서, 다이오드 등의 각종 전기 부품, 액정 표시 장치, 태양 전지, 터치패널, 유기 EL 디스플레이 등에 적용할 수 있다.

Claims (24)

  1. 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에, 비정질 산화물을 함유하는 비정질 산화물 박막을 노출시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산소 플라즈마는, 인가 주파수가 1 ㎑ 이상 300 ㎒ 이하의 조건에서 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산소 플라즈마는, 압력이 5 ㎩ 이상 0.1 ㎫ 이하의 조건에서 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 진공 증착법, 졸겔법, 미립자의 도포법 중 어느 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 인듐을 주성분으로 하는 박막으로, 산화 인듐을 제외한 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 인듐 및 정 2 가의 금속 산화물을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 아연 및 산화 주석을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 인듐, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 인듐 및 산화 주석을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 산화 인듐을 제외한 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀, 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 정 2 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은 산화 인듐을 주성분으로 하는 박막으로, 상기 산소 플라즈마에 대한 노출에 의해 결정화된 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 정 2 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 정 2 가의 금속 산화물은, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 니켈, 산화 구리 및 산화 코발트에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  21. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정질 산화물 박막은, 정 3 가의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 정 3 가의 금속 산화물은, 산화 붕소, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 스칸듐, 산화 이트륨, 산화 란탄, 산화 네오디뮴, 산화 사마륨, 산화 유로퓸, 산화 가돌리늄, 산화 디스프로슘, 산화 홀뮴, 산화 에르븀, 산화 툴륨, 산화 이테르븀 및 산화 루테슘에서 선택된 적어도 어느 1 종 이상의 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 반도체 박막.
  23. 산소를 함유하는 가스를 고주파로 여기하여 발생된 산소 플라즈마에 비정질 산화물을 함유하여 박막 형성된 비정질 산화물 박막을 노출시키는 것을 특징으로 하는 반도체 박막의 제조 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 박막을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210142419A (ko) * 2020-05-18 2021-11-25 충북대학교 산학협력단 공정 시간에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 산화물 박막 트랜지스터

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9249032B2 (en) 2007-05-07 2016-02-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Semiconductor thin film, semiconductor thin film manufacturing method and semiconductor element
KR20090063946A (ko) * 2007-12-14 2009-06-18 삼성코닝정밀유리 주식회사 산화인듐주석 타겟 및 이를 이용한 투명 도전막의 제조방법
US8021916B2 (en) * 2008-09-01 2011-09-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
JP2010123836A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Idemitsu Kosan Co Ltd Ｉｎ−Ｓｎ−Ｌｎ系半導体膜を有する薄膜トランジスタ
JP2010161227A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Idemitsu Kosan Co Ltd 薄膜トランジスタ及びその製造方法
JP5724157B2 (ja) * 2009-04-13 2015-05-27 日立金属株式会社 酸化物半導体ターゲット及びそれを用いた酸化物半導体装置の製造方法
CN113903796A (zh) 2009-10-16 2022-01-07 株式会社半导体能源研究所 逻辑电路和半导体器件
CN104213085A (zh) * 2009-11-19 2014-12-17 株式会社爱发科 透明导电膜的制造方法、透明导电膜的制造装置、溅射靶及透明导电膜
KR102197415B1 (ko) * 2010-02-12 2020-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치 및 구동 방법
WO2011135987A1 (en) * 2010-04-28 2011-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
JP5689250B2 (ja) * 2010-05-27 2015-03-25 出光興産株式会社 酸化物焼結体、それからなるターゲット及び酸化物半導体薄膜
US8450123B2 (en) * 2010-08-27 2013-05-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxygen diffusion evaluation method of oxide film stacked body
JP5784479B2 (ja) 2010-12-28 2015-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
US9331206B2 (en) * 2011-04-22 2016-05-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxide material and semiconductor device
KR20140041675A (ko) * 2011-07-06 2014-04-04 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 스퍼터링 타겟
JP5946624B2 (ja) * 2011-10-07 2016-07-06 株式会社半導体エネルギー研究所 酸化物半導体膜及び半導体装置
CN102719797A (zh) * 2012-05-08 2012-10-10 常州天合光能有限公司 具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜及其制备方法
WO2014148872A1 (ko) * 2013-03-21 2014-09-25 한양대학교 산학협력단 양방향 스위칭 특성을 갖는 2-단자 스위칭 소자 및 이를 포함하는 저항성 메모리 소자 크로스-포인트 어레이, 및 이들의 제조방법
JP6106024B2 (ja) * 2013-05-21 2017-03-29 株式会社ジャパンディスプレイ 薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタ
CN103887344A (zh) * 2014-02-28 2014-06-25 上海和辉光电有限公司 Igzo薄膜晶体管及改善igzo薄膜晶体管电学性能的方法
JP6358596B2 (ja) * 2014-11-27 2018-07-18 株式会社Ｊｏｌｅｄ 薄膜トランジスタ基板の製造方法
CN107207252B (zh) * 2015-02-02 2021-04-30 株式会社半导体能源研究所 氧化物及其制造方法
TWI611463B (zh) * 2016-06-29 2018-01-11 友達光電股份有限公司 金屬氧化物半導體層的結晶方法及半導體結構
CN106868451B (zh) * 2017-03-28 2019-01-18 泉州宝顿机械技术开发有限公司 一种具有vo2镀膜的智能节能玻璃的镀膜工艺
CN107623040A (zh) * 2017-09-05 2018-01-23 华南理工大学 一种铟镓锌氧化物薄膜晶体管及其制造方法
CN108566735B (zh) * 2017-12-15 2020-06-09 中国科学院福建物质结构研究所 一种阵列铜氧化物半导体传感器及其制备方法和用途
CN110123146B (zh) * 2018-02-09 2022-04-08 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 一种加热器具及其制备方法
CN109852381A (zh) * 2019-01-23 2019-06-07 北京镓族科技有限公司 一种Yb和Er共掺杂的氧化镓薄膜及其制备方法
CN111341915B (zh) * 2020-05-19 2020-09-01 季华实验室 有机晶体太阳能电池器件的制备方法和光电设备
CN112062147B (zh) * 2020-09-21 2021-11-09 山东大学 氧化镥薄膜的低成本、高效制备方法
CN114230314B (zh) * 2021-12-15 2023-04-04 先导薄膜材料（广东）有限公司 一种氧化铟镱钇粉体及其制备方法与应用
CN115449749B (zh) * 2022-09-30 2023-06-06 西安工程大学 优化室温沉积铟镓锌氧薄膜晶体管阈值电压稳定性的方法
WO2024077481A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-18 Schott Ag Plasma induced crystallization and densification of amorphous coatings

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69328197T2 (de) 1992-12-15 2000-08-17 Idemitsu Kosan Co Transparente, leitende schicht, transparentes, leitendes basismaterial und leitendes material
JPH06318406A (ja) 1992-12-16 1994-11-15 Idemitsu Kosan Co Ltd 導電性透明基材およびその製造方法
JPH0864023A (ja) * 1994-08-24 1996-03-08 Tec Corp 吊下げ形照明器具
JPH08264023A (ja) 1995-03-27 1996-10-11 Gunze Ltd 透明導電膜
JP2000188257A (ja) 1998-12-22 2000-07-04 Sharp Corp 結晶性シリコン系半導体薄膜の製造方法
JP2005281102A (ja) 2004-03-30 2005-10-13 Toto Ltd 金属酸化物薄膜およびその製造方法
US7211825B2 (en) * 2004-06-14 2007-05-01 Yi-Chi Shih Indium oxide-based thin film transistors and circuits
US7829444B2 (en) * 2004-11-10 2010-11-09 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor manufacturing method
JP5126730B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-23 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタの製造方法
JP5053537B2 (ja) 2004-11-10 2012-10-17 キヤノン株式会社 非晶質酸化物を利用した半導体デバイス
CA2585071A1 (en) 2004-11-10 2006-05-18 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor employing an amorphous oxide
JP2006165530A (ja) * 2004-11-10 2006-06-22 Canon Inc センサ及び非平面撮像装置
JP5138163B2 (ja) 2004-11-10 2013-02-06 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
JP5126729B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-23 キヤノン株式会社 画像表示装置
JP5118810B2 (ja) 2004-11-10 2013-01-16 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
US7482248B2 (en) 2004-12-03 2009-01-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
WO2006070715A1 (ja) 2004-12-28 2006-07-06 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 導電膜、導電性基材及び有機エレクトロルミネッセンス素子
JP4650315B2 (ja) * 2005-03-25 2011-03-16 株式会社ブリヂストン Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜の成膜方法
US7410839B2 (en) 2005-04-28 2008-08-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor and manufacturing method thereof
JP4761868B2 (ja) 2005-07-27 2011-08-31 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット、その製造方法及び透明導電膜
JP4560502B2 (ja) * 2005-09-06 2010-10-13 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
JP2007109918A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Toppan Printing Co Ltd トランジスタおよびその製造方法
US9249032B2 (en) 2007-05-07 2016-02-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Semiconductor thin film, semiconductor thin film manufacturing method and semiconductor element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210142419A (ko) * 2020-05-18 2021-11-25 충북대학교 산학협력단 공정 시간에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 산화물 박막 트랜지스터

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Publication number Publication date
US9249032B2 (en) 2016-02-02
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WO2008139860A1 (ja) 2008-11-20

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