金属氧化物异质接合结构、其制造方法及含其的薄膜晶体管技术

公开一种包括氧化铟层及与所述氧化铟层接触的氧化铝层的金属氧化物异质接合结构，金属氧化物异质接合结构的特征在于所述氧化铟层与所述氧化铝层之间形成有含铟离子、铝离子及氧离子且提供电荷的移动通道的界面层。

Metal oxide heterojunction structure, manufacturing method and thin film transistor containing it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属氧化物异质接合结构、其制造方法及含其的薄膜晶体管
本专利技术涉及能够控制导电率的金属氧化物异质接合结构、其制造方法及含其的薄膜晶体管。
技术介绍
金属氧化物可呈现出从一般的半导体材料无法得到的多种物理特性。金属氧化物的异质接合结构的情况下，表面与界面中局部的对称性被打破，因此可表达出在块状态下并不出现的新的物性。金属氧化物异质接合结构受到广泛关注，例如，从作为绝缘体的LaAlO2及SrTiO3的接合界面发现了存在“准二维电子气(2DEG，quasitwo-dimensionalelectrongas)”等。尤其，对LaAlO2及SrTiO3的异质接合结构而言，呈现出高达约104cm2V-1s-1的电子迁移率(mobility)，而且在超低温呈现出超导电特性。但是金属氧化物整合接合所表达出来的多种物理现象的机制还未明确查明的状态下，美国、欧洲、日本等地的世界数得上的研究团队都在向理论及实验研究迈进。美国物理学会意识到其重要性而在2006年创建了“金属氧化物薄膜界面/表面”相关独立会议，2007年版国际半导体技术路线图(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors，ITRS)中也将“异质结面(hetero-interface)”分类为新型材料群(emergentmaterials)，制造企业对其应用可能性的期待也越来越大。然而，现有的金属氧化物异质接合结构为了实现如上所述的特性而通过分子束外延法(molecularbeamepitaxy)、脉冲激光沉积法等方法形成，但这些方法由于无法和半导体集成电路元件工程兼容，因此实际商业化方面存在困难。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种能够通过调节氧化铟层的厚度调节导电率的金属氧化物异质接合结构。本专利技术的另一目的是提供所述金属氧化物异质接合结构的制造方法。本专利技术的又一目的是提供包括所述金属氧化物异质接合结构的薄膜晶体管。技术方案本专利技术的实施例的金属氧化物异质接合结构包括氧化铟层及与所述氧化铟层接触的氧化铝层，所述氧化铟层与所述氧化铝层之间形成有含铟离子、铝离子及氧离子且提供电荷的移动通道的界面层。根据一个实施例，所述氧化铟层可具有8nm以上15nm以下的厚度，所述氧化铝层可具有10nm以上的厚度，所述界面层可具有半导体特性。该情况下，所述氧化铟层可包括至少一部分纳米结晶化的区域。根据一个实施例，所述氧化铟层可具有100nm以上的厚度，所述氧化铝层可具有10nm以上的厚度，所述界面层可具有电子导电体的特性。该情况下，所述氧化铟层的90％以上的区域可以是结晶化的状态。另外，所述界面层可具有3nm以上5nm以下的厚度。本专利技术的实施例的金属氧化物异质接合结构的制造方法可包括：通过在常温(RoomTemperature)执行的溅射方法在基材上形成氧化铟层的步骤；以及通过在150℃至250℃执行的真空沉积法在所述氧化铟层上形成氧化铝层的步骤。本专利技术的实施例的薄膜晶体管可受施加于栅电极的栅极电压的控制而通过半导体通道层将源电极的信号发送到漏电极，该情况下所述半导体通道层可包括具有氧化铟层及与所述氧化铟层接触的氧化铝层的金属氧化物异质接合结构，所述氧化铟层与所述氧化铝层之间可形成有含铟离子、铝离子及氧离子且提供所述信号的移动通道的界面层。根据一个实施例，所述氧化铟层可具有8nm以上15nm以下的厚度，所述氧化铝层可具有10nm以上的厚度。根据一个实施例，所述源电极及所述漏电极可配置成与所述界面层接触且彼此相隔。根据一个实施例，所述栅电极可位于所述氧化铝层的上部，该情况下，所述氧化铝层可以将所述界面层与所述栅电极绝缘。技术效果根据本专利技术，能够通过调节氧化铟层的厚度轻易地控制金属氧化物异质接合结构的电子特性。附图说明图1是用于说明本专利技术的金属氧化物异质接合结构的基于氧化铟层的厚度的电子特性变化的电压-电流曲线图；图2a至图2e是用于说明本专利技术的金属氧化物异质接合结构的电子特性随时间流逝发生的变化的电压-电流曲线图；图3a至图3e是示出本专利技术的金属氧化物异质接合结构的对应于温度的电子迁移率(Mobility)与载流子浓度(CarrierConcentration)及表面电阻(SheetResistance)与霍尔系数(Hallcoefficient)的测定结果的曲线图；图4a是通过常温溅射工艺在玻璃基板上形成的氧化铟层的TEM图像，图4b是通过原子层沉积方法在图1的氧化铟层上形成氧化铝层后的TEM图像；图5a示出通过常温溅射方法在玻璃基板上形成氧化铟层后立即在所述氧化铟层表面测定的XPS分析结果，图5b及图5c是通过原子层层叠方法在图5a的氧化铟层上形成氧化铝层后立即对氧化铝层表面及与所述氧化铟层的界面层测定的XPS分析结果；图6a至图6c是示出测定刚在玻璃基板上形成氧化铟层后的试料(黑色实线)、在玻璃基板上形成氧化铟层后在真空300℃对此热处理5分钟的试料(红色实线)、刚在玻璃基板上连续形成氧化铟层与氧化铝层后的试料(蓝色实线)及在玻璃基板上连续形成氧化铟层与氧化铝层后在真空300℃对此热处理5分钟的试料(绿色实线)得到的对应于光的波长的透过度的曲线图。具体实施方式以下参见附图对本专利技术的实施例进行详细的说明。本专利技术可施加多种变更，可具有多种形态，在附图中例示出特定实施例并且详细地进行说明。但是这并不是为了将本专利技术限定在特定的公开形态，应该理解包括包含于本专利技术的思想及技术范围的所有变更、均等物乃至替代物。第一、第二等用语能够用于说明多种构成要素，但是所述构成要素不应限定于所述用语。所述用语只能作为从其他构成要素区别一个构成要素的目的使用。例如，不脱离本专利技术的权利范围的情况下第一构成要素也可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素可被命名为第一构成要素。本申请中使用的用语仅仅是为了说明特定的实施例而使用的，意图不是限定本专利技术。单数表述在无明确的其他表示的情况下包括复数表述。在本申请中，应理解“包括”或“具有”等用语是为了指定存在说明书上记载的特征、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合，而不是提前排除一个或其以上的其他特征或者步骤、动作、构成要素、部件或组合的存在或附加可能性。无其他定义的情况下，包括技术或科学用语的在此使用的所有用语具有本专利技术所属的
的一般的技术人员一般理解相同的意思。一般使用的词典定义的用语之类的用语应被解释为与相关技术的文脉具有的意思相同的意思，本申请中未明确定义的前提下，不被解释为理想或过度形式性的意思。<金属氧化物异质接合结构>本专利技术的实施例的金属氧化物异质接合结构可包括氧化铟(In2O3)层及氧化铝(Al2O3)层，可通过调节所述氧化铟层的厚度呈现半导体特性或导电体特性。所述氧化铟层可配置在基材上，可具有约8nm以上的厚度。根据一个实施例，所述金属氧化物异质接合结构具有半导体特性的情况下，所述氧化铟层可具有约8nm以上15nm以下的厚度，可包括至少一部分纳米结晶化的区域。根据另一实施例，所述金属氧化物异质接合结构具有电子导电体特性的情况下，所述氧化铟层可具有约100nm以上的厚度，可以是大部分的区域例如约90％以上的区域结晶化的状态。所述氧化铟层可通过真空沉积方法形成于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物异质接合结构，其包括氧化铟层及与所述氧化铟层接触的氧化铝层，其特征在于，所述氧化铟层与所述氧化铝层之间形成有含铟离子、铝离子及氧离子且提供电荷的移动通道的界面层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.18 KR 10-2016-01540131.一种金属氧化物异质接合结构，其包括氧化铟层及与所述氧化铟层接触的氧化铝层，其特征在于，所述氧化铟层与所述氧化铝层之间形成有含铟离子、铝离子及氧离子且提供电荷的移动通道的界面层。2.根据权利要求1所述的金属氧化物异质接合结构，其特征在于，所述氧化铟层具有8nm以上15nm以下的厚度，所述氧化铝层具有10nm以上的厚度，所述界面层具有半导体特性。3.根据权利要求2所述的金属氧化物异质接合结构，其特征在于，所述氧化铟层包括至少一部分纳米结晶化的区域。4.根据权利要求1所述的金属氧化物异质接合结构，其特征在于，所述氧化铟层具有100nm以上的厚度，所述氧化铝层具有10nm以上的厚度，所述界面层具有电子导电体的特性。5.根据权利要求4所述的金属氧化物异质接合结构，其特征在于，所述氧化铟层的90％以上的区域为结晶化的状态。6.根据权利要求1至5中任一项所述的金属氧化物异质接合结构，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亨卓，李相渊，朴娥怜，
申请(专利权)人：亚洲大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR