二极管元件及其制作方法技术

技术编号:7413126 阅读:187 留言:0更新日期:2012-06-08 14:42
一种二极管元件及其制作方法,该二极管元件包括:一二极管薄膜,其具有一第一表面及一第二表面,且包括:一第一导电区域,提供电流密度均匀的电流传导,且该第一导电区域的成份包含一第一氧化物;及一第二导电区域,其包含多个电流通道,提供电流密度不均匀的电流传导,且该电流通道的成份包含一第二氧化物;其中,该第一氧化物不同于该第二氧化物;当一电流传导于该第一表面与该第二表面之间时,该第二导电区域所流过的直流电流密度大于该第一导电区域的10倍以上;一第一电极,其形成于该第一表面上;及一第二电极,其形成于该第二表面上。本发明专利技术可解决现有技术薄膜二极管电性特征受材料限制的缺陷,实现高性能的低温工艺的氧化物薄膜二极管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种二极管元件及其制作技术,特别是关于一种以氧化物薄膜为基础的二极管元件结构及其制法。
技术介绍
传统PN形式的二极管因为高温掺杂工艺的必要性,难以适用于需要低工艺温度的立体堆栈式集成电路及软性电子等应用。另外,现有的氧化物薄膜二极管虽具有低温工艺的优势,但其电性特征如顺向电流密度及导通电压等,则受限于材料选择的限制,也尚无法满足产业所需。例如,对于金属/N型氧化物/P型氧化物/金属的MIIM(Metal/ Insultor/Insultor/Metal)结构,其中两层氧化物薄膜的组合有相当的特定性;对于金属 /氧化物/金属的MIMWetal/Insultor/Metal)结构,其中金属与氧化物的组合也要求相当特定的材料,方足以提供合理的整流特性。因此,现阶段的氧化物二极管仍未臻成熟,其工艺复杂且元件特性尚待提升等技术课题乃亟待发展,以期实现高性能的低温工艺的氧化物薄膜二极管。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种,以解决现有技术薄膜二极管电性特征受材料限制的缺陷。在本专利技术的一方面,第一实施例提供一种二极管元件,其包括一二极管薄膜,其具有一第一表面及一第二表面,且包括一第一导电区域,提供电流密度均勻的电流传导, 且该第一导电区域的成份包含一第一氧化物;及一第二导电区域,其包含多个电流通道,提供电流密度不均勻的电流传导,且该电流通道的成份包含一第二氧化物;其中,该第一氧化物不同于该第二氧化物;当一电流传导于该第一表面与该第二表面之间时,该第二导电区域所流过的直流电流密度大于该第一导电区域的10倍以上;一第一电极,其系形成于该第一表面上;及一第二电极,其形成于该第二表面上。其中,该第一及第二氧化物具有相同的化学组成元素,但不同的氧含量原子百分比。其中,更包括一氧化物薄膜,其形成于该第二表面与该第二电极之间。其中,该二极管薄膜的厚度介于Inm至1 μ m之间。其中,该第一及第二氧化物至少包含下列氧化物的其中一种氧化钛、氧化钽、氧化物、氧化铌、氧化钨、氧化锌、氧化镉、氧化铪、氧化锆、氧化镍、氧化铜、氧化锌铟及其类似物;其中X及y代表原子百分比。其中,该第一及第二电极的成份至少包含下列导体材料的其中一种钼、金、银、 铅、钌、铱、氧化钌、氧化铱、钇、镍、铜、钛、钽、锌、锆、铪、钨、铬、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锡、及氧化铝锌。在本专利技术的另一方面,第二实施例提供一种二极管元件的制作方法,其包含下列步骤提供一二极管结构,其包括一二极管薄膜,其由一第一氧化物所组成且具有一第一表面及一第二表面;一第一电极形成于该第一表面上;及一第二电极形成于该第二表面上;及通过该第一与第二电极,施加一电气应力于该二极管薄膜,以形成多个电流通道于该二极管薄膜中;其中,该电流通道的成份包含一第二氧化物,且该第二氧化物不同于该第一氧化物。其中,该第一及第二氧化物具有相同的化学组成元素,但不同的氧含量原子百分比。其中,该施加电气应力的方式选自直流定偏电压、直流电压扫描、直流定偏电流、 直流电流扫描、及交流电压脉冲。其中,该直流定偏电压介于0. 5V至50V之间,且施加的时间小于10秒。其中,受该电气应力的该二极管薄膜的顺向及逆向电流大于其未受该电气应力前的顺向及逆向电流。其中,该二极管薄膜厚度介于Inm至Ιμπι之间。其中,该第一及第二氧化物至少包含下列氧化物的其中一种氧化钛、氧化钽、氧化物、氧化铌、氧化钨、氧化锌、氧化镉、氧化铪、氧化锆、氧化镍、氧化铜、氧化锌铟、及其类似物;其中X及y代表原子百分比。其中,该第一及第二电极的成份至少包含下列导体材料的其中一种钼、金、银、 铅、钌、铱、氧化钌、氧化铱、钇、镍、铜、钛、钽、锌、锆、铪、钨、铬、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锡、及氧化铝锌。在本专利技术的又另一方面,第三实施例提供一种二极管元件的制作方法,其包含下列步骤提供一二极管薄膜,其为一第一氧化物形成于一第一电极上;施加一热退火工艺于该二极管薄膜,以形成多个电流通道于该二极管薄膜中;及形成一第二电极于该二极管薄膜上;其中,该电流通道的成份包含一第二氧化物,且该第二氧化物不同于该第一氧化物。其中,该第一及第二氧化物具有相同的化学组成元素,但不同的氧含量原子百分比。其中,该热退火工艺的温度低于800°C。其中,受该热退火工艺的该二极管薄膜的顺向及逆向电流大于其未受该热退火工艺前的顺向及逆向电流。其中,该二极管薄膜厚度介于Inm至1 μ m之间。其中,该第一及第二氧化物至少包含下列氧化物的其中一种氧化钛、氧化钽、氧化物、氧化铌、氧化钨、氧化锌、氧化镉、氧化铪、氧化锆、氧化镍、氧化铜、氧化锌铟及其类似物;其中X及y代表原子百分比。本专利技术的,可解决现有技术薄膜二极管电性特征受材料限制的缺陷,实现了高性能的低温工艺的氧化物薄膜二极管。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述,但不作为对本专利技术的限定。 附图说明图1为根据本专利技术第一实施例的二极管元件的结构示意5图2为二极管薄膜横截面上的导电区域示意图;图3为电流通道结构的剖面示意图;图4为根据本专利技术第二实施例的制作方法的流程示意图;图5为根据本专利技术第三实施例的制作方法的流程示意图;图6为本实施例二极管元件样本的电流-电压曲线实验量测图;图7为本实施例二极管元件样本的表面导电性量测图。其中,附图标记100 二极管元件110:基板120:第一电极130 二极管薄膜131:第一导电区域132/133/134 第二导电区域137 第一表面139:第二表面140:第二电极160/161/162/163 电流通道200 制作方法210/220 步骤300 制作方法310/320/330 步骤610 经过电气应力或热退火后二极管薄膜的顺向电流曲线620 经过电气应力或热退火后二极管薄膜的逆向电流曲线630 未受电气应力或热退火前的二极管薄膜顺向电流曲线640 未受电气应力或热退火前的二极管薄膜逆向电流曲线具体实施例方式以下将参照随附的附图详细描述及说明本专利技术的特征、目的、功能,及其达成所使用的技术手段;但所列举的实施例仅为辅助说明,以利对本专利技术有更进一步的认知与了解, 并不因此限制本专利技术的范围及技术手段。在该等实施例的说明中,各层(膜)、区域、图案或结构形成于基板、各层(膜)、区域、垫片或图案的“上(on)”或“下(under)”的描述,该 “上”及“下”包括所有直接(directly)或间接(indirectly)被形成物。另外,对于各层的上或下,将以附图为基准来进行说明。而为了说明上的便利和明确,附图中各层的厚度或尺寸,以概略的、夸张的、或简要的方式表示,且各构成要素的尺寸并未完全为其实际尺寸。请参照图1,为根据本专利技术第一实施例的二极管元件的结构示意图。本实施例的二极管元件100包含一基板110,一第一电极120,一第二电极140,及一二极管薄膜130 ; 其中,该二极管薄膜130主要是由氧化物所组成,其特征是该二极管薄膜130的横截面上所传导的电流面密度不均勻,其可以分成为不同的导电区域,或大致以所传导电流面密度的均勻与否归类为第一导电区域131,提供电流密度均勻的电流传导,及第二导电区域132/133/134提供电流密度不均勻的电流传导,如图2所示。该基板110通常为适用于半导体工艺的硅芯片,本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.26 TW 0991410581.一种二极管元件,其特征在于,包括一二极管薄膜,其具有一第一表面及一第二表面,且包括一第一导电区域,提供电流密度均勻的电流传导,且该第一导电区域的成份包含一第一氧化物;及一第二导电区域,其包含多个电流通道,提供电流密度不均勻的电流传导,且该电流通道的成份包含一第二氧化物;其中,该第一氧化物不同于该第二氧化物;当一电流传导于该第一表面与该第二表面之间时,该第二导电区域所流过的直流电流密度大于该第一导电区域的10倍以上;一第一电极,其形成于该第一表面上;及一第二电极,其形成于该第二表面上。2.根据权利要求1所述的二极管元件,其特征在于,该第一及第二氧化物具有相同的化学组成元素,但不同的氧含量原子百分比。3.根据权利要求1所述的二极管元件,其特征在于,更包括一氧化物薄膜,其形成于该第二表面与该第二电极之间。4.根据权利要求1所述的二极管元件,其特征在于,该二极管薄膜的厚度介于Inm至 Iym之间。5.根据权利要求1所述的二极管元件,其特征在于,该第一及第二氧化物至少包含下列氧化物的其中一种氧化钛、氧化钽、氧化物、氧化铌、氧化钨、氧化锌、氧化镉、氧化铪、氧化锆、氧化镍、氧化铜、氧化锌铟及其类似物;其中χ及y代表原子百分比。6.根据权利要求1所述的二极管元件,其特征在于,该第一及第二电极的成份至少包含下列导体材料的其中一种钼、金、银、铅、钌、铱、氧化钌、氧化铱、钇、镍、铜、钛、钽、锌、 锆、铪、钨、铬、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铝锡、及氧化铝锌。7.一种二极管元件的制作方法,其特征在于,包括提供一二极管结构,其包括一二极管薄膜,其由一第一氧化物所组成且具有一第一表面及一第二表面;一第一电极形成于该第一表面上;及一第二电极形成于该第二表面上; 及通过该第一与第二电极,施加一电气应力于该二极管薄膜,以形成多个电流通道于该二极管薄膜中;其中,该电流通道的成份包含一第二氧化物,且该第二氧化物不同于该第一氧化物。8.根据权利要求7所述的制作方法,其特征在于,该第一及第二氧化物具有相同的化学组成元素,但不同的氧含量原子百分比。9.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯拓宏黄俊嘉
申请(专利权)人:财团法人交大思源基金会
类型:发明
国别省市:

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