산화물 반도체 기반의 P-N 접합을 이용한 반도체 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광 검출기
Semiconductor Element Using P-N Junction Based on Oxide Semiconductor, Method for Manufacturing Same and Photodetector Comprising Same
특허 요약
본 발명은 산화물 반도체 기반의 P-N 접합을 이용한 반도체 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광 검출기에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 소자는 n형 산화물 반도체 및 p형 텔루륨 산화물 반도체를 이용하여 P-N 접합을 형성한다. 이에 따라, 본 발명의 반도체 소자는 저전력의 빛에도 반응이 가능하며, 광에 대한 반응성이 우수하다. 또한, p형 텔루륨 산화물 반도체에 의하여 가시광선 및 적외선과 같은 높은 파장의 빛에 대해서도 반응할 수 있다. 따라서, 본 발명의 반도체 소자를 이용하면 광 민감도가 우수하고 넓은 파장 대역의 빛을 검출할 수 있는 고성능의 광 검출기를 제조할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

기판; n형 산화물 반도체층; 및 p형 텔루륨 산화물 반도체층을 포함하는 반도체 소자로서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체가 TeOx로 표시되고, x가 0.5 003c# x 003c# 1.5이며,상기 n형 산화물 반도체와 p형 텔루륨 산화물 반도체가 접하는 구조를 갖는, 반도체 소자.

2

제 1 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체가 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 원소를 함유하는 금속 산화물인, 반도체 소자.

3

제 1 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체의 밴드갭이 2eV 이상인, 반도체 소자.

4

제 1 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체층의 두께가 5 내지 50nm인, 반도체 소자.

5

제 1 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체와 p형 텔루륨 산화물 반도체의 전자 친화도 차이가 2eV 이하인, 반도체 소자.

6

제 1 항에 있어서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체의 밴드갭이 2eV 미만인, 반도체 소자.

7

제 1 항에 있어서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체층의 두께가 1 내지 20nm인, 반도체 소자.

8

기판 상에 n형 산화물 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 n형 산화물 반도체층 상에 p형 텔루륨 산화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법으로서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체가 TeOx로 표시되고, x가 0.5 003c# x 003c# 1.5이며,상기 n형 산화물 반도체와 p형 텔루륨 산화물 반도체가 접하는 구조를 갖는, 반도체 소자의 제조방법.

9

제 8 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체층 및 p형 텔루륨 산화물 반도체층의 형성이 각각 독립적으로 스퍼터링, 화학기상증착, 열진공 증착, 전자빔 증착 또는 원자층 증착에 의하여 수행되는, 반도체 소자의 제조방법.

10

제 8 항에 있어서,상기 n형 산화물 반도체층 형성 단계 이후, 100 내지 500℃로 열처리하는 단계를 더 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.

11

제 8 항에 있어서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체층의 형성이 2 내지 25%의 산소 분압 조건 하에서 수행되는, 반도체 소자의 제조방법.

12

제 8 항에 있어서,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체층 형성 단계 이후, 100 내지 200℃로 열처리하는 단계를 더 포함하는, 반도체 소자의 제조방법.

13

기판;상기 기판 상에 위치하는 절연층;상기 절연층 상에 위치하며 n형 산화물 반도체를 포함하는 채널층;상기 채널층 상에 위치하며, p형 텔루륨 산화물 반도체를 포함하는 광반응층; 및 상기 채널층 상에 위치하며, 채널층의 양 단부에 상호 이격되어 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고,상기 광반응층이 상기 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 배치되며,상기 p형 텔루륨 산화물 반도체가 TeOx로 표시되고, x가 0.5 003c# x 003c# 1.5이며,상기 n형 산화물 반도체와 p형 텔루륨 산화물 반도체가 접하는 구조를 갖는, 광 검출기.

14

제 13 항에 있어서,상기 광반응층이 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 접하지 않도록 이격되어 배치되는, 광 검출기.

15

제 13 항에 있어서,상기 광 검출기가 상기 기판 및 절연층 사이에 위치하는 게이트 전극을 더 포함하는, 광 검출기.