[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，quasi two-dimensionalelectron gas)”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(International Technology Roadmap forSemiconductors，ITRS)中也将“异质结面(hetero-interface)”分类为新型材料群(emergent materials)，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(molecular beam epitaxy)、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。

发明内容

技术问题

本发明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。

本发明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。

本发明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

本发明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。

本发明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(Room Temperature)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。