RU167501U1 - Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор - Google Patents
Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор Download PDFInfo
- Publication number
- RU167501U1 RU167501U1 RU2016123609U RU2016123609U RU167501U1 RU 167501 U1 RU167501 U1 RU 167501U1 RU 2016123609 U RU2016123609 U RU 2016123609U RU 2016123609 U RU2016123609 U RU 2016123609U RU 167501 U1 RU167501 U1 RU 167501U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- sno
- film
- gate
- metal oxide
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- -1 metal oxide compound Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 22
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- KYKLWYKWCAYAJY-UHFFFAOYSA-N oxotin;zinc Chemical compound [Zn].[Sn]=O KYKLWYKWCAYAJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229920001621 AMOLED Polymers 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 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
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области микроэлектроники и к устройству тонкопленочных полевых транзисторов на основе металлооксидных полупроводников. Сущность полезной модели: тонкопленочный прозрачный полевой транзистор с нижним расположением затвора по отношению к каналу, в котором исток, сток, затвор и канал изготовлены из одного металлооксидного соединения (типа Zn2SnO4), проводящего электрический ток в аморфном и кристаллическом состоянии, что обеспечивает высокую степень согласования их границ раздела и снижение дефектности. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области микроэлектроники, а именно к устройству тонкопленочных полевых транзисторов на основе металлооксидных полупроводников, и направлена на улучшение параметров прибора за счет повышения качества границ раздела между слоем истока, стока и канала транзистора и упрощение технологии его изготовления.
Известны конструкции прозрачных полевых транзисторов с металлоокисидным истоком, стоком, каналом, диэлектриком и затвором, расположенными снизу под каналом (Norris B.J., Anderson J., Wager J.F., Keszler D.A., Spin-coated zinc oxide transparent transistors, J. Phys. D. Appl. Phys. 36, 2003, L105-L107), которые используются в прозрачной электронике (Chaing H.Q., Wager J.F., Hoffman R.L., Jeong J., Keszler D.A., High mobility transparent thin-film transistors with amorphous zinc tin oxide channel layer, Appl. Phys. Letters 86, 2005, 013503) в качестве драйверов органических светодиодов (OLED) прозрачных дисплеев (
, Ghaffari F., Riedl Т., Kowalsky W., Zinc tin oxide based driver for highly transparent active matrix OLED displays, Sol-St. Electron. 53, 2009, 329-331). Во всех указанных конструкциях полевых транзисторов в качестве прозрачных проводящих слоев истока, стока и затвора используются пленки прозрачных высокопроводящих металлоксидов, например, ITO (In2O3+SnO2), в качестве диэлектрика атомно-слоевые пленки ATO (Al2O3+TiO2), а в качестве высокоомного канала - оксидные пленки на основе ZnO. Использование разнородных материалов усложняет технологию изготовления транзистора, а качество границ раздела между разными металлооксидами из-за различия постоянных кристаллических решеток и несогласованности значений работ выхода электронов влияет на электрофизические параметры и вольт-амперные характеристики полевых транзисторов.
Известны конструкции полевых транзисторов с нижним расположением затвора, изготовленные разными методами из металлооксидных пленок различного состава (Патент USA, № US 2010/0065835 A1, 18.03.2010). В большинстве случаев используются металлооксидные пленки, содержащие оксиды индия или галлия, которые являются токсичными и дорогостоящими материалами.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции является полевой транзистор (Патент USA, № US 8, 026, 506 B2, 27.09.2011) на основе металлооксидных пленок, включающих оксид индия. Исток и сток изготовлены из ITO (In2O3+SnO2), а канал изготавливается из пленки на основе In2O3 с примесью оксидов Ti или W с электросопротивлением около 105 Ом⋅см, которое регулируется содержанием кислорода при синтезе пленок. В качестве подложки использован термически окисленный низкоомный кремний, который является контактом затвора, а слой SiO2 используется как диэлектрик полевого транзистора. Данная конструкция обладает следующими недостатками:
1. Использование в качестве истока, стока, канала и затвора металлооксидных пленок различного элементного состава, имеющих различные работы выхода электронов и разные значения постоянных кристаллических решеток, может привести к росту дефектности границ раздела между оксидными пленками разных элементов конструкции транзистора.
2. Использование в качестве элементов конструкции транзистора оксидов дорогостоящих и токсичных материалов, таких как In в сложных комбинациях.
3. Сложность технологии изготовления транзистора с использованием нескольких мишеней различного состава и изготовлением металлооксидных слоев сложного элементного состава с заданными электрофизическими свойствами.
Полезная модель направлена на уменьшение дефектности и улучшение качества границ раздела между различными элементами конструкции полевого транзистора, использование в устройстве транзистора менее токсичных и недорогих металлооксидов, таких как SnO2, ZnO и TiO2, а также упрощение технологии изготовления полевого транзистора. Это достигается использованием многокомпонентной аморфной пленки, например, состава Zn2SnO4, в качестве истока, стока и контакта затвора. Аморфная пленка типа Zn2SnO4 сразу после синтеза любым известным методом, например, радиочастотным магнетронным распылением мишени соответствующего состава, имеет концентрацию электронов порядка 1018 см-3 и подвижность носителей зарядов около 15 см2 /(В⋅с), а также гладкую аморфную поверхность (Tuncolu I.G., Aciksari С, Suvaci Е., Ozel Е., Rembeza S.I., Rembeza E.S., Plotnikova E. Yu., Kosheleva N.N., Svistova T.V. Synthesis of Zn2SnO4 powders via hydrothermal method for ceramic targets // Journal of the European Ceramic Society. 2015. T. 35. №14. C. 3885-3892). Эта же пленка состава Zn2SnO4 после термообработки на воздухе при 450°C в течение 3 ч доокисляется и частично кристаллизуется, что приводит к снижению исходной концентрации электронов до 1016 см-3, а подвижность изменяется до 20 см2/(В⋅с). Эти параметры пленки Zn2SnO4 соответствуют требованиям, предъявляемым к материалу канала полевого транзистора. Таким образом, исток, сток и канал транзистора изготавливаются из металлооксидной пленки одинакового состава. Упрощение технологии изготовления транзистора достигается использованием в технологическом процессе распыления на переменном токе только двух мишеней: Zn2SnO4 для истока, стока, канала и затвора и, например, TiO2+SiO2 для распыления пленки подзатворного диэлектрика.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. На прозрачную изолированную подложку 1 (стекло, кварц, пластик и др.) нанесен любым известным методом слой аморфной пленки Zn2SnO4 (2), используемой в качестве электрода затвора. На поверхность пленки Zn2SnO4 наносится слой TiO2+SiO2 (3) (3-5% ат. SiO2) с заданной удельной емкостью, который является подзатворным диэлектриком. Сверху слоя диэлектрика (3) с помощью теневой маски или фотолитографии наносится канал транзистора (4) в виде пленки Zn2SnO4, которая затем подвергается кратковременному локальному отжигу на воздухе с помощью светового или теплового воздействия, приводящего к доокислению и частичной кристаллизации пленки Zn2SnO4, и к достижению необходимых значений электросопротивления. На готовые структуры канала транзистора с помощью теневых масок или фотолитографии наносится аморфная пленка Zn2SnO4 (5), которая используется в качестве истока и стока полевого транзистора. Таким образом, основные рабочие элементы полевого транзистора, а именно исток, сток и канал изготовлены из одного металлооксида сложного состава Zn2SnO4, что обеспечивает высокую степень согласования границ раздела и снижение их дефектности. Прозрачный проводящий контакт затвора также изготавливается из аморфной пленки Zn2SnO4.
Устройство работает как обычный тонкопленочный прозрачный полевой транзистор с улучшенными электрическими параметрами.
Предлагаемая полезная модель отличается простотой изготовления и низкой дефектностью границ раздела между элементами транзистора, изготовленными из одного многокомпонентного металлооксида типа Zn2SnO4. Между полупроводниковыми слоями элементов конструкции исток, сток и канал транзистора отсутствуют рассогласования кристаллических решеток, а величины работ выхода электронов совпадают.
Claims (1)
- Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор, содержащий области истока, стока, канала, затвора, подзатворный диэлектрик и подложку, отличающийся тем, что исток, сток, затвор и канал изготовлены из одного металлооксидного соединения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016123609U RU167501U1 (ru) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016123609U RU167501U1 (ru) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU167501U1 true RU167501U1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016123609U RU167501U1 (ru) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU167501U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400865C2 (ru) * | 2006-03-17 | 2010-09-27 | Кэнон Кабусики Кайся | Полевой транзистор, использующий оксидную пленку для передачи информации, и способ его изготовления |
| US20100244017A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-09-30 | Randy Hoffman | Thin-film transistor (tft) with an extended oxide channel |
| RU2402106C2 (ru) * | 2004-11-10 | 2010-10-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Аморфный оксид и полевой транзистор с его использованием |
| US8026506B2 (en) * | 2007-02-02 | 2011-09-27 | Bridgestone Corporation | Thin-film transistor with channel layer formed by metal oxide film including indium, and method of manufacturing the same |
| US8822988B2 (en) * | 2009-03-31 | 2014-09-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thin-film transistor (TFT) with a bi-layer channel |
| US20150303311A1 (en) * | 2012-12-18 | 2015-10-22 | Gang Yu | Metal oxide tft with improved stability and mobility |
-
2016
- 2016-06-14 RU RU2016123609U patent/RU167501U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2402106C2 (ru) * | 2004-11-10 | 2010-10-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Аморфный оксид и полевой транзистор с его использованием |
| RU2400865C2 (ru) * | 2006-03-17 | 2010-09-27 | Кэнон Кабусики Кайся | Полевой транзистор, использующий оксидную пленку для передачи информации, и способ его изготовления |
| US8026506B2 (en) * | 2007-02-02 | 2011-09-27 | Bridgestone Corporation | Thin-film transistor with channel layer formed by metal oxide film including indium, and method of manufacturing the same |
| US20100244017A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-09-30 | Randy Hoffman | Thin-film transistor (tft) with an extended oxide channel |
| US8822988B2 (en) * | 2009-03-31 | 2014-09-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thin-film transistor (TFT) with a bi-layer channel |
| US20150303311A1 (en) * | 2012-12-18 | 2015-10-22 | Gang Yu | Metal oxide tft with improved stability and mobility |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI501403B (zh) | A thin film transistor structure, and a thin film transistor and a display device having the same | |
| Lan et al. | High-performance indium–gallium–zinc oxide thin-film transistors based on anodic aluminum oxide | |
| EP2273540B1 (en) | Method for fabricating field-effect transistor | |
| US9318507B2 (en) | Thin film transistor and display device | |
| TWI551703B (zh) | Thin film transistor | |
| TW201308611A (zh) | 薄膜電晶體 | |
| JP2014229666A (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| Chu et al. | Low-voltage operation of ZrO2-gated n-type thin-film transistors based on a channel formed by hybrid phases of SnO and SnO2 | |
| JP2012182329A (ja) | 同時両極性電界効果型トランジスタ及びその製造方法 | |
| KR102478014B1 (ko) | 산화물 반도체 박막, 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법, 및 스퍼터링 타겟 | |
| JP2015032655A (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| JP6036984B2 (ja) | 酸窒化物半導体薄膜 | |
| JP2014056945A (ja) | アモルファス酸化物薄膜及びその製造方法、並びにそれを用いた薄膜トランジスタ | |
| JP6928333B2 (ja) | 酸化物半導体薄膜、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及びスパッタリングターゲット | |
| RU167501U1 (ru) | Тонкопленочный прозрачный полевой транзистор | |
| CN109887991A (zh) | 一种叠层硅掺杂氧化锡薄膜晶体管及其制备方法 | |
| JP6753969B2 (ja) | 酸化物半導体薄膜、薄膜トランジスタおよびスパッタリングターゲット | |
| WO2016035503A1 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| TWI531009B (zh) | 氧化物型半導體材料及濺鍍靶 | |
| Morita et al. | Amorphous oxide semiconductor adopting back-channel-etch type thin-film transistor | |
| Avis et al. | Solution Processed Oxide Thin Film Transistors | |
| CN108987464B (zh) | 一种非晶金属vi族化合物半导体薄膜与薄膜晶体管 | |
| JP2014082424A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Tian et al. | Low-temperature fabrication of fully transparent IGZO thin film transistors on glass substrate | |
| KR20200060222A (ko) | 비정질 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170615 |