物材機構、ディスプレー向け酸化膜半導体を開発－ガリウム・亜鉛不使用

日刊工業新聞より。

物材機構、ディスプレー向け酸化膜半導体を開発－ガリウム・亜鉛不使用

物質・材料研究機構は、新しい材料で構成した次世代ディスプレー向けの酸化膜半導体を開発したと
発表しています。ガリウムや亜鉛を使わずに従来材料に匹敵する性能を得たとの事。
酸化膜半導体としては近年クローズアップされているIGZO（In-Ga-Zn-O）が有名ですが
安定性のある材料についての探求が進められています。
今回は酸化金属としてTi、W、SiをInに少量した薄膜を作製し、その特性を調査しています。
結果、IGZOに匹敵する性能を達成したとの事です。


図1．試作した酸化膜トランジスタの外観写真および素子構造の模式図。


図2．室温で製膜し、150℃でアニールすることで得られたSiO2を添加した
酸化インジウム膜のトランジスタ特性。


図 3．酸化膜をスパッタ製膜する際の酸素分圧条件と膜の伝導の相関図。
Ti添加の場合、酸素分圧の変化が伝導度を大きく変えてしまうが、
Si添加の場合は伝導度の変化を小さく抑えられる。この結果として、薄膜に熱を加えても、
酸素の離脱や吸収による伝導度の変化が小さい。
(図中のカッコ内は添加酸化物其々の結合かい離エネルギー(kJ/mol)を記した)

NIMSニュースリリース
安定した特性を有する新元素構成による酸化膜半導体の開発に成功

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IGZO

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　物質・材料研究機構は、新しい材料で構成した次世代ディスプレー向けの酸化膜半導体を開発した。
ガリウムや亜鉛を使わずに従来材料に匹敵する性能を得た。
　国際ナノアーキテクトニクス研究拠点の相川慎也研究員、塚越一仁主任研究者、生田目俊秀統括マネジャーらは、酸化インジウムの薄膜に酸化した金属を微量添加し、薄膜が半導体として動作するための製膜条件を見いだした。実際に、酸化インジウムの薄膜に酸化チタン、酸化タングステン、酸化シリコンの３種の酸化した金属を添加した薄膜トランジスタを開発し、性能を調べた。
　その結果、少量添加した酸化金属がトランジスタの動作安定性に密接に関与することが分かった。
開発したトランジスタのオン／オフ比は９ケタと高く、電界効果移動度も従来材料であるインジウム、ガリウム、亜鉛の混合酸化膜（ＩＧＺＯ）で作ったトランジスタに匹敵する性能を達成したという。
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