金屬氧化物半導體：材料特性與元件發展近況 | 食品添加物合法業者資訊網

金屬氧化物半導體：材料特性與元件發展近況.刊登日期:2017/6/14.字級.楊明輝/旭德科技股份有限公司.除了氧化銦錫(ITO)與銦鎵鋅氧化物(IGZO)之外，近年來全球對金屬 ...

楊明輝/旭德科技股份有限公司

除了氧化銦錫(ITO)與銦鎵鋅氧化物(IGZO)之外，近年來全球對金屬氧化物的興趣已擴展到其他材料。伴隨著新式薄膜技術的開發，也可以看到具有新穎薄膜結構與特徵的元件逐一問世。本文將簡單介紹金屬氧化物的特性與用於半導體元件的一些最新研發成果。 一、金屬氧化物概觀 (一) 金屬氧化物的角色 在人類的歷史中，以氧化物燒成的陶瓷器皿和玻璃一直是不可缺少的生活用品。然而還有一些金屬氧化物(以下內文中簡稱氧化物)，例如銅銹和鐵銹，從遠古時代到現在一直不受歡迎；人類致力於銅鐵等金屬的精煉，銅銹和鐵銹中的氧被視為麻煩者，人類亟欲除之而後快。因為缺乏延展性不能加工，又沒有韌性不耐衝擊，氧化物無法做成農具或武器來使用。這個情況直到現代並沒有多大改變，氧化物較為人所知的應用只有氧化鐵防銹劑(a-Fe2O3)、絕緣礙子、人工牙齒和一些電子元件的結構體。

然而在另一方面，人類也逐漸發現了具有新特性的氧化物，例如1942年發現壓電陶瓷材料鈦酸鋇(BaTiO3)，1955年發現壓電性更好的鋯鈦酸鉛(PZT, Pb(TiZr)O3)，壓電陶瓷開啟了各種超音波應用，包括加工機、清潔設備和醫療設備等。另外，二戰期間SnO2透明導電薄膜已用在軍用除霧玻璃，1968年H. J. J. van Boort等人發表性質更佳的ITO透明導電膜，後來成為LCD和觸控面板的透明電極材料。接著，1986年Bednorz與Muller發表K2NiF4結構的La-Ba-Cu-O系高溫超導體(後來獲得諾貝爾奬)，又開啟了氧化物研究的新頁。近年來氧化物的研究領域繼續擴展與深化，主題也從早期的塊材、燒結體研究轉移到高品質薄膜的製作、性質探討與應用研究。其中，伴隨著半導體工業的飛躍成長，某些具有半導體特性的氧化物薄膜也開始成為半導體元件的新材料，可大幅提升元件的性能，如IGZO TFT就是一個例子。 1.  金屬氧化物的多樣性 氧化物在性質與結構方面都具有多樣性。在性質方面，一些具有代表性的氧化物特徵如表一所示。其中具有半導體特徵的氧化物是本文的重點，這些氧化物半導體的性質包括： (1). 能隙大(≧3.5 eV...