Método de fabricación de un transistor de película fina.
Método de fabricación de un transistor de película fina de tipo puerta inferior que utiliza un semiconductor de óxido amorfo InxGayZnz como capa de canal,
en el que el semiconductor de óxido amorfo contiene In, Ga y Zn en una proporción atómica de InxGayZnz, la densidad de masa M [g/cm3] del semiconductor de óxido amorfo satisface la expresión (1) siguiente:
M ³ 0,94 x (7,121x + 5,941y + 5,675z)/(x+y+z) (1)
en la que 0< x £ 1, 0< y £ 1, 0< z £ 1, y
en el que dicho canal se prepara mediante un proceso de pulverización a una temperatura de formación de la película en el rango desde 150 oC hasta la temperatura de cristalización
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2008/057648.
Solicitante: CANON KABUSHIKI KAISHA.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 30-2 SHIMOMARUKO 3-CHOME OHTA-KU TOKYO 146-8501 JAPON.
Inventor/es: YABUTA,HISATO, ENDO,AYANORI, KAJI,NOBUYUKI, HAYASHI,RYO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L29/24 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 29/00 Dispositivos semiconductores adaptados a la rectificación, amplificación, generación de oscilaciones o a la conmutación que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie; Condensadores o resistencias, que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie, p. ej. unión PN, región de empobrecimiento, o región de concentración de portadores de carga; Detalles de cuerpos semiconductores o de sus electrodos (H01L 31/00 - H01L 47/00, H01L 51/05 tienen prioridad; otros detalles de los cuerpos semiconductores o de sus electrodos H01L 23/00; consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común H01L 27/00). › con únicamente materiales semiconductores inorgánicos, aparte de los materiales de dopado u otras impurezas, no previstos en los grupos H01L 29/16, H01L 29/18, H01L 29/20 o H01L 29/22.
- H01L29/786 H01L 29/00 […] › Transistores de película delgada.
PDF original: ES-2453568_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Método de fabricación de un transistor de película fina SECTOR TÉCNICO
La presente invención se refiere a un método de fabricación de un transistor de película fina, que emplea un semiconductor de óxido amorfo de InGaZn como capa de canal.
TÉCNICA ANTERIOR
Los semiconductores de óxido de película fina están siendo estudiados para su uso como capa de canal de un transistor. En particular, los semiconductores de óxido de ZnO están siendo estudiados activamente para su uso como un canal de un transistor de película fina (TFT) .
No obstante, la película fina de ZnO como una película de semiconductor, cuando se forma a temperatura ambiente, se vuelve policristalina y dispondrá de varias decenas de nanómetros de rugosidad en una interfaz aislador-semiconductor, una interfaz semiconductor-semiconductor o una interfaz de semiconductor-metal: la interfaz es altamente importante en el dispositivo semiconductor.
Además, en la materia policristalina, se formarán límites de grano del cristal de manera inevitable. Los límites de grano provocarán defectos de conducción o provocarán el deterioro de la propiedad debido a la adsorción de las moléculas de gas de la atmósfera que provocarán la inestabilidad de las características, de manera desfavorable (Diario de física aplicada, volumen 94, página 7768) , ver también Craigen D. C. y otros, J. Phys.: Condens. Matter, volumen 4 (1992) , páginas 9843-9854.
Para superar los inconvenientes anteriormente mencionados que resultan de la interfaz rugosa o de los límites de grano, la publicación de la solicitud de patente US número US-2007-0194379 da a conocer un TFT de alto rendimiento que emplea un semiconductor de óxido amorfo como película fina de semiconductor de óxido (ver también el documento WO 2006/051993) .
El semiconductor formado en un estado amorfo ofrece una interfaz excelente que tiene una rugosidad menor de un nanómetro sin la rugosidad de la interfaz de ZnO, permitiendo un alto rendimiento del dispositivo semiconductor. Por lo tanto, se puede formar una película de semiconductor sin límites de grano, lo que evita el deterioro y la inestabilidad de las propiedades provocadas por los límites de grano.
Por tanto, se fabricaron una película de semiconductor de óxido amorfo y un TFT que contiene esta película de semiconductor mediante depósito de vapor por láser de pulsos (PLD) en las mismas condiciones que en la publicación de la solicitud de patente US número US-2007-0194379 anterior. La película de semiconductor obtenida y el TFT tenían propiedades equivalentes a las propiedades mostradas en la patente US o a las presentadas en Nature, volumen 432, página 488.
Además, se fabricaron una película de semiconductor de óxido amorfo y el TFT mediante pulverización mediante el uso de un objetivo con la composición InGaO3 (ZnO) , es decir un óxido de In1Ga1Zn1. Por tanto, se obtuvieron una película semiconductora de óxido amorfo y una película de TFT con unas propiedades excelentes como las generadas por el proceso de PLD (Cartas de física aplicada, volumen 89, páginas desde 112123-1 a 112123-3) .
Tras una investigación adicional, los inventores de la presente invención encontraron las condiciones para fabricar el semiconductor de óxido amorfo que tiene unas propiedades mejoradas adicionalmente del semiconductor y del TFT.
La presente invención da a conocer un semiconductor de óxido amorfo que contiene al menos un elemento seleccionado de entre In, Ga y Zn, y un dispositivo semiconductor y un transistor de película fina que emplea el semiconductor de óxido amorfo.
CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal como se reivindica, está dirigida a un método de fabricación de un transistor de película fina de tipo de puerta inferior tal como se define en la reivindicación 1.
Las otras reivindicaciones se refieren a desarrollos adicionales.
La presente invención permite la fabricación de un elemento que tiene un elevado rendimiento, alta estabilidad y alta fiabilidad para el TFT que emplea una película fina de semiconductor de óxido como la capa de canal.
Características adicionales de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un gráfico que muestra las propiedades de conducción de un TFT de tipo de puerta inferior que emplea un semiconductor de óxido amorfo fabricado según la presente invención y de un TFT fabricado según la manera convencional.
La figura 2 es un gráfico que muestra la reflexividad de los rayos X de un semiconductor de óxido amorfo fabricado según la presente invención y de un semiconductor fabricado según la manera convencional.
La figura 3 muestra una estructura de TFT de tipo de puerta inferior fabricado en los ejemplos de la presente invención.
MEJORES MODOS DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
El mejor modo de llevar a la práctica la presente invención se describe con referencia a los dibujos adjuntos.
En primer lugar, se describe el semiconductor de óxido amorfo.
El semiconductor de óxido amorfo empleado en la presente invención contiene In, Ga y Zn en una proporción atómica representada por InxGayZnz.
En la composición x > 0, y > 0 y z > 0 y, preferentemente, x/ (x+y+z) º 0, 2, y/ (x+y+z) º 0, 2 y z/ (x+y+z) º 0, 2. Es decir, las proporciones x/ (x+y+z) , y/ (x+y+z) y z/ (x+y+z) son preferentemente no menores que 0, 2 respectivamente.
El semiconductor de óxido amorfo de la presente invención se caracteriza porque la densidad del mismo no es menor de 94, 0% de la densidad teórica definida más adelante.
In2O3 tiene una densidad de 7, 121 g/cm3 según el documento PDF número 00-006-0416, del Centro internacional para los datos de difracción.
Ga2O3 tiene una densidad de 5, 941 g/cm3 según el documento PDF número 00-041-1103, Centro internacional para los datos de difracción.
ZnO tiene una densidad de 5, 675 g/cm3 según el documento PDF número 00-036-1451, Centro internacional para los datos de difracción.
En consecuencia, la densidad teórica del semiconductor de óxido amorfo que contiene In, Ga y Zn en una proporción de composición de InxGayZnz se calcula como (7, 121x + 5, 941y + 5, 675z) / (x+y+z) [g/cm3].
El semiconductor de óxido amorfo de la presente invención tiene una densidad no menor que el 94% de la anterior densidad teórica. Esta relación se expresa mediante la expresión relacional (1) siguiente:
M º 0, 94 ∗ (7, 121x+5, 941y+5, 675z) / (x+y+z) (1)
donde 0 < x ≤ 1, 0 < y ≤ 1, 0 < z ≤ 1 y x+y+z≠0.
En general, una película fina de una sustancia amoría tiene una menor densidad que la densidad teórica debido a la formación de un vacío en la película fina u a otra causa. Por ejemplo, la película de sílice amoría formada por depósito de vapor en vacío tal como se describe en el Diario de física aplicada, volumen 78, páginas 962-968 tiene una densidad del 90% (2, 0 g/cm3) o menor que la densidad (2, 2 g/cm3) del sílice a granel. Según se informa, la película contiene un vacío capaz de absorber la humedad.
Dicho vacío en la película de un semiconductor de óxido amorfo puede dispersar los electrones portadores o aumentar la ruta de conducción afectando de manera adversa a las propiedades de conducción del semiconductor tal como la movilidad.
Para superar dichos efectos adversos, en los ejemplos descritos a continuación, los inventores de la presente invención prepararon una película de semiconductor de óxido amorfo mediante un proceso de pulverización, que permite la fácil formación de una densidad relativamente elevada de una película fina, ajustando la temperatura de la formación de la película.
Por tanto, una película fina del semiconductor de óxido amorfo se preparó con una densidad de película mayor conteniendo In, Ga y Zn en una proporción de composición de InxGayZnz. Se encontró que la película fina es superior a las convencionales en las características de conductividad, especialmente en la movilidad.
Según la invención tal como se reivindica, se preparó la película de semiconductor de óxido amorfo anteriormente mencionada que tiene una densidad no menor al 94, 0% de la densidad teórica mediante pulverización tal como pulverización rf y pulverización DC.
La temperatura para la formación del semiconductor anterior se encuentra en el rango desde 150 oC hasta la temperatura de cristalización.
El semiconductor de óxido amorfo anterior se utiliza... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Método de fabricación de un transistor de película fina de tipo puerta inferior que utiliza un semiconductor de óxido amorfo InxGayZnz como capa de canal, en el que el semiconductor de óxido amorfo contiene In, Ga y Zn en una proporción atómica de InxGayZnz, la densidad de masa M [g/cm3] del semiconductor de óxido amorfo satisface la expresión (1) siguiente:
M ≥ 0, 94 x (7, 121x + 5, 941y + 5, 675z) / (x+y+z) (1)
en la que 0 < x ≤ 1, 0 < y ≤ 1, 0 < z ≤ 1, y
en el que dicho canal se prepara mediante un proceso de pulverización a una temperatura de formación de la película en el rango desde 150 oC hasta la temperatura de cristalización.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que las proporciones x/ (x+y+z) , y/ (x+y+z) y z/ (x+y+z) no son menores de 0, 2 respectivamente.
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