Тонкопленочный транзистор с низким контактным сопротивлением

Тонкопленочный транзистор с низким контактным сопротивлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к тонкопленочным транзисторам и электронным устройствам, содержащим такие тонкопленочные транзисторы, и способам производства тонкопленочных транзисторов, а также к применению этих тонкопленочных транзисторов.

Предпосылки изобретения

С развитием современных информационных технологий в экранах для потребительских электронных изделий, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты и наладонные компьютеры (PDA), широко применяют различные типы дисплеев. Среди этих дисплеев жидкокристаллические дисплеи (LCD) и дисплеи на органических светодиодах (OLED) являются преобладающими продуктами на рынке благодаря своим преимуществам легковесности, компактности и низкого потребления энергии. Процесс производства как LCD, так и OLED включает формирование полупроводниковых устройств, расположенных массивом на подложке, и полупроводниковые устройства включают тонкопленочные транзисторы (TFT). TFT содержат электроды истока/стока (электроды И/С), электрод затвора, диэлектрический слой, слой подложки и активный полупроводящий слой.

Здесь и далее под активными полупроводящими слоями необходимо понимать слои, которые имеют подвижность носителей заряда от 1 до 50 см²/В·с для компонента с длиной канала 20 мкм при напряжении затвор-исток 50 В и напряжении исток-сток 50 В.

Как правило, тонкопленочные транзисторы включают TFT с верхним затвором и TFT с нижним затвором, в зависимости от того, расположен ли затвор на подложке и ниже электродов или vice versa расположен выше электродов. Эти TFT имеют один полупроводниковый слой или стек слоев, служащих в качестве активного слоя.

Один недостаток в области полупроводниковых тонкопленочных транзисторов из оксидов металлов заключается в том, что во время изготовления, например, вследствие высокотемпературной обработки полупроводникового слоистого материала, содержащегося в TFT, поверхность слоя электрода истока/ стока непреднамеренно окисляется, что приводит к ухудшению проводящих свойств слоистого материала, например, создавая паразитное сопротивление.

Для уменьшения окисления слоя электрода И/С в данной области техники принято вводить буферный слой между слоем электрода истока/стока и активным полупроводниковым слоем, причем буферный слой находится выше слоев электрода И/С и ниже активного полупроводникового слоя относительно слоя подложки (см. US8338226, US8405085, US20120211746, US20120248446, US20130037797 и US20130056726). US8247276 предлагает вводить буферный слой между слоем электрода истока/стока и активным полупроводниковым слоем, причем буферный слой находится ниже слоев электрода И/С и выше активного полупроводникового слоя относительно слоя подложки.

Однако получающиеся в результате полупроводниковые слоистые материалы по-прежнему подвержены влияниям на слой электрода И/С и, таким образом, не обладают желаемыми проводящими свойствами.

Следовательно, целью настоящего изобретения является предоставление полупроводникового слоистого материала, который преодолевает вышеуказанные недостатки и обладает улучшенными проводящими свойствами.

Изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что вследствие процедурных этапов в выравнивании слоистого материала, например, во время высокотемпературной обработки при предоставлении активного оксидного полупроводникового слоя, покрытый буферным слоем слой электрода истока/стока защищен только вертикально, но не защищен от горизонтальных влияний, которых достаточно, чтобы существенно нарушить контакт между боковой поверхностью слоя электрода истока/стока и активным оксидным полупроводниковым слоем.

Соответственно, даже несмотря на реализацию вышеупомянутого буферного слоя в качестве меры по улучшению защиты слоя электрода истока/стока, окисление этого слоя происходит на боковой поверхности, где он контактирует с активным оксидным полупроводниковым слоем. Таким образом, процесс изготовления слоистого материала по-прежнему оказывает негативное влияние на общую проводимость слоистого материала путем повышения контактного сопротивления. В соответствии с этим открытием изобретатели обнаружили, что этот эффект вносит вклад в уменьшенный ток включения слоистого материала.

Кроме того, изобретатели неожиданно обнаружили, что вышеуказанный недостаток устраняется путем предоставления несущего инжекционного слоя в нижней части слоя электрода истока/стока, причем активный оксидный полупроводниковый слой находится в прямом контакте с изолирующим слоем затвора, инжекционным слоем и электродом истока/стока. Особо преимущественно, если активный оксидный полупроводник предоставлен на слое электрода истока/стока, который нанесен на несущий инжекционный слой, и причем активный оксидный полупроводниковый слой находится в прямом контакте с изолирующим слоем затвора, инжекционным слоем и электродом истока/стока.

Недостаток также может быть устранен путем предоставления несущего инжекционного слоя в нижней части слоя электрода истока/стока, причем инжекционный слой находится в прямом контакте с электродом истока/стока, и активный оксидный полупроводниковый слой находится в прямом контакте с инжекционным слоем через боковую поверхность инжекционного слоя и в прямом контакте со слоем электрода И/С через боковую поверхность слоя электрода И/С.

Инжекционный слой выполнен с возможностью инжектирования электронов в активные оксидные полупроводниковые слои.

Слоистые материалы TFT обладают существенно пониженным контактным сопротивлением между слоем электрода истока/стока и полупроводниковым слоем, что приводит к увеличению тока включения и подвижности электронов.

Кроме того, изобретатели обнаружили, что также является преимущественным сочетание вышеуказанного инжекционного слоя с защитным слоем, расположенным наверху слоя электрода истока/стока, для предотвращения вышеуказанного окисления вертикальной поверхности электрода во время процесса отжига слоистого материала. Таким образом, сочетание инжекционного и защитного слоев дополнительно повышает проводимость слоистого материала и получающихся TFT устройств.

Сущность изобретения

В одном аспекте настоящее изобретение относится к тонкопленочному транзистору (TFT), содержащему подложку (100) со слоем (101) электрода затвора, наложенным и структурированным на нем, и изолирующим слоем (102) затвора, наложенным на слой электрода затвора и подложку, отличающемуся тем, что транзистор дополнительно содержит (i) несущий инжекционный слой (103), расположенный выше изолирующего слоя (102) затвора, (ii) слой (104) электрода истока/стока (И/С), наложенный на несущий инжекционный слой, и (iii) полупроводниковый слой (106), причем TFT структурирован так, что полупроводниковый слой непосредственно контактирует с изолирующим слоем затвора, несущим инжекционным слоем и слоем электрода И/С.

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) расположен выше несущего инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С.

В различных вариантах осуществления TFT имеет конфигурацию с нижним затвором и нижним контактом.

В некоторых вариантах осуществления несущий инжекционный слой (103) наложен на изолирующем слое (102) затвора; TFT дополнительно содержит защитный слой (105), причем защитный слой наложен на слой электрода И/С; TFT дополнительно содержит защитный слой (105), причем защитный слой наложен на слой электрода И/С, и полупроводниковый слой (106) наложен и структурирован на защитном слое; и/или TFT дополнительно содержит пассивирующий слой (108), причем пассивирующий слой наложен на полупроводниковый слой (106). В некоторых вариантах осуществления TFT может дополнительно содержать функционализирующий слой (107), наложенный поверх полупроводникового слоя (106) и расположенный между полупроводниковым слоем и пассивирующим слоем (108). Функционализирующий слой имеет функцию поддержки содержания кислорода полупроводникового слоя во время процесса пассивации.

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью несущего инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С.

В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью несущего инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С, и контакт полупроводникового слоя (106) с боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С происходит выше контакта полупроводникового слоя (106) с боковой поверхностью несущего инжекционного слоя (103).

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) не расположен ниже слоя (104) электрода И/С или инжекционного слоя (103); полупроводниковый слой (106) находится в контакте с обратной от подложки поверхностью слоя (104) электрода И/С или, если TFT содержит защитный слой (105), полупроводниковый слой (106) находится в контакте с обратной от подложки поверхностью защитного слоя; TFT содержит защитный слой (105), причем защитный слой расположен выше слоя (104) электрода И/С; TFT дополнительно содержит защитный слой (105), причем защитный слой расположен выше слоя (104) электрода И/С и причем полупроводниковый слой (106) проходит от изолирующего слоя (102) затвора выше защитного слоя; TFT дополнительно содержит пиксельный электрод; и/или TFT содержит пару инжекционных слоев (103), которые расположены горизонтально в TFT на одинаковом расстоянии относительно слоя (100) подложки, и причем два инжекционных слоя отделены друг от друга полупроводниковым слоем (106), и причем TFT содержит пару слоев (104) электрода И/С, которые расположены горизонтально в TFT на одинаковом расстоянии относительно слоя (100) подложки, и причем два слоя (104) электрода И/С отделены друг от друга полупроводниковым слоем (106), и причем пара слоев (104) электрода И/С расположена выше и в прямом контакте с парой инжекционных слоев (103).

В различных вариантах осуществления слой (104) электрода И/С содержит или состоит из металла, предпочтительно выбранного из Al, Cu, Ag и/или Nd, или их стека или сплава, более предпочтительно Al или Cu; слой (104) электрода И/С имеет толщину 10 нм – 1 мкм; предпочтительно 100–300 нм; слой (101) электрода затвора содержит или состоит из металла, выбранного из Al, Ti, Mo, Cu и/или Nd, или их стека или сплава, предпочтительно стека Mo/Al/Mo или Ti/Al/Ti; слой (101) электрода затвора имеет толщину 50 нм – 500 нм, предпочтительно 80–400 нм, более предпочтительно 100–350 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 300 нм; инжекционный слой (103) содержит или состоит из проводника из оксида металла; инжекционный слой (103) имеет толщину 1 нм–200 нм, предпочтительно 10–150 нм, более предпочтительно 20–100 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 30–90 нм; изолирующий слой (102) затвора содержит или состоит из оксида или нитрида металла или оксида или нитрида переходного металла, в частности диоксида (SiO_x) и/или нитрида (SiN_x) кремния, оксида алюминия, оксида гафния или оксида титана, полимерного материала, например, органического или неорганического полимера или их смеси или стека; изолирующий слой (102) затвора имеет толщину 10 нм – 3 мкм, предпочтительно 50–1000 нм, более предпочтительно 100–500 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 300 нм; подложка (100) содержит стекло, кремний, диоксид кремния, оксид металла, оксид переходного металла, простой металл или полимерный материал, например, полиимид (ПИ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиметилметакрилат (ПММА) или поликарбонат, или гибрид неорганических и органических компонентов, в частности оксида кремния и полиимида; подложка (100) необязательно имеет толщину 50 мкм – 0,7 мм; полупроводниковый слой (106) содержит по меньшей мере один оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида индия, галлия, цинка и/или олова; и/или полупроводниковый слой (106) имеет толщину 1–100 нм, предпочтительно 5–30 нм.

В некоторых вариантах осуществления слой (104) электрода И/С по существу состоит из металла, выбранного из группы, состоящей из Al, Cu, Ag или Nd, или их стека или сплава, предпочтительно Al или Cu; слой (101) электрода затвора по существу состоит из металла, выбранного из группы, состоящей из Al, Mo, Cu или Nd, или их стека или сплава, предпочтительно стека Mo/Al/Mo или Ti/Al/Ti; несущий инжекционный слой (103) по существу состоит из проводника из оксида металла, выбранного из группы, состоящей из оксида индия-олова (ITO), легированного алюминием оксида цинка (AZO), легированного галлием оксида цинка (GZO), оксида сурьмы-олова (ATO), оксида цинка-олова (ZTO), оксида цинка-индия (IZO), оксида галлия-индия (IGO), оксида алюминия-цинка-олова (AZTO), оксида цинка-индия-гафния (HIZO), оксида цинка-олова-галлия (GTZO), оксида олова-галлия (GTO), и легированных фтором оксида олова FTO, предпочтительно ITO, AZO, ATO и FTO, более предпочтительно ITO и AZO; полупроводниковый слой (106) состоит по существу из полупроводника из оксида металла, выбранного из группы, состоящей из оксида цинка-индия-галлия (IGZO), оксида цинка-олова-индия (ITZO), ITO, GZO, ZTO, IZO, IGO, AZO, AZTO, HIZO, GTZO, GTO, оксида олова (SnO₂), оксида галлия (Ga₂O₃), оксида индия (In₂O₃) и оксида цинка (ZnO); и/или полупроводниковый слой (106) дополнительно содержит азот, фтор, хлор и/или кремний.

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слоистый материал дополнительно содержит пиксельный электрод.

В различных вариантах осуществления защитный слой (105) содержит или состоит по существу из проводника из оксида металла, предпочтительно выбранного из группы, состоящей из ITO, AZO, GZO, ATO, ZTO, IZO, IGO, AZTO, HIZO, GTZO, GTO и FTO, предпочтительно ITO, AZO, ATO и FTO, более предпочтительно ITO и AZO, или металла, предпочтительно выбранного из Mo, Ti, Ta и Cr, предпочтительно Mo и Ti; защитный слой (105) имеет толщину 10–500 нм, предпочтительно 20–300 нм, более предпочтительно 50–100 нм; пассивирующий слой (108) содержит SiO_x или SiN_x с x = 0,1–3.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения TFT, включающему этапы: предоставления подложки (100); наложения и структурирования электрода (101) затвора на подложке (100); наложения изолирующего слоя (102) затвора на электрод (101) затвора и подложку (100), отличающемуся тем, что способ дополнительно включает предоставление несущего инжекционного слоя (103), расположенного выше изолирующего слоя (102) затвора, предоставление слоя (104) электрода И/С, наложенного на несущий инжекционный слой (103), и предоставление полупроводникового слоя (106), причем TFT структурируют так, что полупроводниковый слой непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С.

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) располагают выше несущего инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С.

В различных вариантах осуществления TFT имеет конфигурацию с нижним затвором и нижним контактом.

В некоторых вариантах осуществления предоставление несущего инжекционного слоя (103) включает наложение несущего инжекционного слоя (103) на изолирующий слой (102) затвора; способ дополнительно включает предоставление защитного слоя (105), причем защитный слой накладывают на слой электрода И/С; способ дополнительно включает предоставление защитного слоя (105), причем защитный слой накладывают на слой электрода И/С и полупроводниковый слой (106) накладывают и структурируют на защитном слое; и/или способ дополнительно включает предоставление пассивирующего слоя (108), причем пассивирующий слой накладывают на полупроводниковый слой (106). В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает предоставление функционализирующего слоя (107), причем функционализирующий слой накладывают на полупроводниковый слой (106) до наложения на него пассивирующего слоя (108), так что функционализирующий слой располагается между полупроводниковым слоем (106) и пассивирующим слоем (108).

В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) предоставляют так, что он непосредственно контактирует с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью несущего инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С.

В определенных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) предоставляют так, что контакт полупроводникового слоя (106) с боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С происходит выше контакта полупроводникового слоя (106) с боковой поверхностью несущего инжекционного слоя (103).

В различных вариантах осуществления полупроводниковый слой (106) предоставляют так, что полупроводниковый слой (106) не расположен ниже слоя (104) электрода И/С или инжекционного слоя (103); полупроводниковый слой (106) предоставляют так, что полупроводниковый слой (106) находится в контакте с обратной от подложки поверхностью слоя (104) электрода И/С или, если TFT содержит защитный слой (105), полупроводниковый слой (106) находится в контакте с обратной от подложки поверхностью защитного слоя; TFT содержит защитный слой (105), причем защитный слой располагают выше слоя (104) электрода И/С; TFT дополнительно содержит защитный слой (105), причем защитный слой располагают выше слоя (104) электрода И/С и причем полупроводниковый слой (106) предоставляют так, что полупроводниковый слой (106) проходит от изолирующего слоя (102) затвора выше защитного слоя; способ дополнительно включает предоставление сквозного отверстия; и/или способ дополнительно включает предоставление пиксельного электрода.

В некоторых вариантах осуществления наложение и структурирование электрода затвора включает фотолитографию и травление или другие подходящие способы структурирования, включая, но без ограничения, фотолитографию, печать, включая струйную печать, лазерное структурирование и т.п.; наложение изолирующего слоя затвора на электроде затвора и подложке включает химическое осаждение из паровой фазы (CVD); предоставление несущего инжекционного слоя (103) включает напыление несущего инжекционного слоя (103); наложение слоя (104) электрода И/С на несущем инжекционном слое (103) включает напыление слоя (103) электрода И/С; структурирование TFT включает фотолитографию и травление инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С на одном этапе; предоставление полупроводникового слоя (106) включает наложение полупроводникового слоя с помощью напыления, покрытия методом центрифугирования или покрытия с помощью щелевой формы; предоставление полупроводникового слоя (106) включает структурирование полупроводникового слоя с помощью фотолитографии и травления; наложение пассивирующего слоя (108) и необязательно функционализирующего слоя может включать покрытие с помощью CVD; сквозное отверстие формируют с помощью фотолитографии и травления; предоставление пиксельного электрода включает наложение пиксельного электрода напылением и/или предоставление пиксельного электрода включает структурирование наложенного пиксельного электрода с помощью фотолитографии и травления.

В определенных вариантах осуществления предоставление инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С включает структурирование инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С с помощью фотолитографии и травления, обеспечивающее в результате формирование пары инжекционных слоев и пары слоев электрода И/С.

В некоторых вариантах осуществления способ включает предоставление защитного слоя (105), и предоставление инжекционного слоя (103), слоя (104) электрода И/С и защитного слоя (105) включает структурирование инжекционного слоя (103), слоя (104) электрода И/С и защитного слоя (105) с помощью фотолитографии и травления, обеспечивающее в результате формирование пары инжекционных слоев, пары слоев электрода И/С и пары защитных слоев (105).

В различных вариантах осуществления предоставление полупроводникового слоя (106) включает наложение полупроводникового слоя (106) c отделением пары инжекционных слоев друг от друга полупроводниковым слоем (106) и отделением пары слоев (104) электрода И/С друг от друга полупроводниковым слоем (106), и причем пара слоев (104) электрода И/С расположена выше и в прямом контакте с парой инжекционных слоев (103); или предоставление полупроводникового слоя (106) включает наложение полупроводникового слоя (106) с отделением пары инжекционных слоев друг от друга полупроводниковым слоем (106), отделением пары слоев (104) электрода И/С друг от друга полупроводниковым слоем (106) и отделением пары защитных слоев (105) друг от друга полупроводниковым слоем (106), и причем пара защитных слоев (105) расположена выше и в прямом контакте с парой слоев (104) электрода И/С, и пара слоев (104) электрода И/С расположена выше и в прямом контакте с парой инжекционных слоев (103).

В некоторых вариантах осуществления процесс травления для получения слоя (101) электрода затвора, пары электродов (104), пары инжекционных слоев (104) и пары защитных слоев (105) представляет собой или сухое или влажное травление; процесс травления для получения полупроводникового слоя (106) и слоя пиксельного электрода представляет собой влажное травление; и/или процесс травления для формирования сквозного отверстия представляет собой сухое травление.

В определенных вариантах осуществления слой электрода И/С или пара слоев (104) электрода И/С содержит или состоит из металла, предпочтительно выбранного из Al, Cu, Ag и/или Nd, или их стека или сплава, более предпочтительно Al и Cu; слой электрода И/С или пара слоев (104) электрода И/С имеет толщину 10–500 нм, предпочтительно 100–300 нм; слой (101) электрода затвора содержит или состоит из металла, предпочтительно выбранного из Al, Ti, Mo, Cu и Nd, или их стека или сплава, более предпочтительно стека Mo/Al/Mo или Ti/Al/Ti; слой (101) электрода затвора имеет толщину 50–500 нм, предпочтительно 80–400 нм, более предпочтительно 100–350 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 300 нм; инжекционный слой или пара инжекционных слоев (103) содержит или состоит из проводника из оксида металла; инжекционный слой или пара инжекционных слоев (103) имеет толщину 1–200 нм, предпочтительно 20–100 нм; изолирующий слой (102) затвора содержит или состоит из оксида металла или переходного металла, в частности, диоксида и/или нитрида кремния, оксида алюминия, оксида гафния или оксида титана, полимерного материала, например, органического или неорганического полимера; изолирующий слой (102) затвора составляет 10 нм – 3 мкм, предпочтительно 50–1000 нм, более предпочтительно 100–500 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 300 нм; слой (100) подложки содержит стекло, кремний, диоксид кремния, оксид металла, оксид переходного металла, простой металл или полимерный материал, например, полиимид (ПИ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиметилметакрилат (ПММА) или поликарбонат и гибрид неорганических и органических компонентов, в частности, оксида кремния и полиимида; слой (100) подложки необязательно имеет толщину 50 мкм – 0,7 мм; полупроводниковый слой (106) содержит по меньшей мере один оксид металла, выбранный из группы, состоящей из оксида индия, галлия, цинка и/или олова; полупроводниковый слой (106) имеет толщину 1–200 нм, предпочтительно 1–100 нм, более предпочтительно 1–50 нм, наиболее предпочтительно приблизительно 10 нм; защитный слой или пара защитных слоев (105) содержит или состоит из проводника из оксида металла и/или металла, предпочтительно выбранных из Mo, Ti, Ta и Cr, более предпочтительно Mo и Ti; и/или защитный слой или пара защитных слоев (105) имеет толщину 1 нм – 5 мкм, предпочтительно 5–100 нм.

В определенных вариантах осуществления слой электрода И/С или пара слоев (104) электрода И/С по существу состоит из металла, предпочтительно из Al, Cu, Ag и/или Nd, или их стека или сплава, предпочтительно Al и/или Cu; электрод (101) затвора по существу состоит из металла, выбранного из группы, состоящей из Al, Mo, Cu, Ti или Nd, предпочтительно стека Mo/Al/Mo или Ti/Al/Ti; инжекционный слой или пара инжекционных слоев (103) по существу состоит из проводника из оксида металла, по существу состоящего из ITO, AZO, GZO, ATO, ZTO, IZO, IGO, AZTO, HIZO, GTZO, GTO или FTO, предпочтительно ITO, AZO, ATO или FTO, более предпочтительно ITO или AZO; полупроводниковый слой (106) состоит по существу из полупроводника из оксида металла, выбранного из группы, состоящей из IGZO, ITZO, ITO, GZO, ZTO, IZO, IGO, AZO, AZTO, HIZO, GTZO, GTO, оксида олова (SnO₂), оксида галлия (Ga₂O₃), оксида индия (In₂O₃) и оксида цинка (ZnO); полупроводниковый слой (106) дополнительно содержит азот, фтор, хлор и/или кремний; и/или защитный слой или пара защитных слоев (105) по существу состоят из металла, выбранного из группы, состоящей из Mo, Ti, Ta и Cr, предпочтительно Mo и Ti, или проводника из оксида металла, выбранного из группы, состоящей из ITO, AZO, GZO, ATO, ZTO, IZO, IGO, AZTO, HIZO, GTZO, GTO, FTO, предпочтительно ITO, AZO, ATO, FTO, более предпочтительно ITO, AZO.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к электронному устройству, содержащему TFT, который описан в данном документе, или TFT, полученный способом, который описан в данном документе.

В определенных вариантах осуществления электронное устройство представляет собой объединительную плату с активной матрицей для дисплеев, OLED, LCD, EPD, сенсорного, TFT экрана, чипа RFID или солнечного элемента.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению TFT, который описан в данном документе, или TFT, полученному способом, который описан в данном документе, для электронного устройства.

В различных вариантах осуществления электронное устройство представляет собой объединительную плату с активной матрицей для дисплеев, OLED, LCD, EPD, сенсорного, TFT экрана, чипа RFID или солнечного элемента.

Рамки настоящего изобретения дополнительно определяются прилагающейся формулой изобретения.

Описание графических материалов

На фиг. 1 представлен полупроводниковый слоистый материал, который обычно содержится в TFT предыдущего уровня техники. Для простоты слой (100) подложки не показан. Слоистый материал содержит слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, пару слоев (104) электрода И/С, пару защитных слоев (105) и полупроводниковый слой (106).

На фиг. 2 представлен полупроводниковый слоистый материал согласно предыдущему уровню техники. Слоистый материал содержит слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, слой (104) электрода И/С, оксидный слой (107) и полупроводниковый слой (106). Вследствие, например, высоких производственных температур во время отжига слоистого материала часть проводящего слоя может быть окислена, формируя слой 107. Соответственно слой (104) электрода И/С, формирующий электрод, может терять эффективный прямой контакт с полупроводниковым слоем (106). Это ухудшает проводящую способность полупроводникового слоистого материала, в частности относительно тока включения.

На фиг. 3 представлен TFT согласно настоящему изобретению, содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, инжекционный слой (103), слой (104) электрода И/С, окисленный слой (107) на поверхности слоя электрода и полупроводниковый слой (106). Благодаря наличию инжекционного слоя (103) даже при наличии оксидного слоя (107) возможна эффективная передача тока через слоистый материал, поскольку инжекционный слой (103) служит посредником для контакта между слоем (104) электрода и полупроводниковым слоем (106).

На фиг. 4 представлен TFT согласно настоящему изобретению, содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, инжекционный слой (103), слой (104) электрода И/С и полупроводниковый слой (106). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С. А именно, полупроводниковый слой (106) находится в прямом контакте с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С. В этом варианте осуществления контакт между боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С и полупроводниковым слоем (106), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) не контактирует с обратной от подложки поверхностью слоя (104) электрода И/С.

На фиг. 5 представлен TFT согласно настоящему изобретению, содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, инжекционный слой (103), слой (104) электрода И/С и полупроводниковый слой (106). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С. А именно, полупроводниковый слой (106) находится в прямом контакте с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С. В этом варианте осуществления контакт между боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С и полупроводниковым слоем (106), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) контактирует с обратной от подложки поверхностью слоя (104) электрода И/С и проходит от верхней части изолирующего слоя (102) затвора по боковым поверхностям инжекционного слоя (103) и слоя (104) электрода И/С к обратной от подложки поверхности слоя (104) электрода И/С.

На фиг. 6 представлен TFT согласно настоящему изобретению, содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, инжекционный слой (103), слой (104) электрода И/С, защитный слой (105) и полупроводниковый слой (106). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С. А именно, полупроводниковый слой (106) находится в прямом контакте с a) изолирующим слоем (102) затвора, b) боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и c) боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С. В этом варианте осуществления контакт между боковой поверхностью инжекционного слоя (103) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковой поверхностью слоя (104) электрода И/С и полупроводниковым слоем (106), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) контактирует с обратной от подложки поверхностью защитного слоя (105) и проходит от верхней части изолирующего слоя (102) затвора по боковым поверхностям инжекционного слоя (103), слоя (104) электрода И/С и защитного слоя (105) к обратной от подложки поверхности защитного слоя (105).

На фиг. 7 представлен TFT согласно настоящему изобретению, содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, пару инжекционных слоев (103), пару слоев (104) электрода И/С, пару защитных слоев (105) и полупроводниковый слой (106). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С. В этом варианте осуществления контакт между боковыми поверхностями пары инжекционных слоев (103) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковыми поверхностями пары слоев (104) электрода И/С и полупроводниковым слоем (106), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) контактирует с обратной от подложки поверхностью пары защитных слоев (105) и проходит от верхней части изолирующего слоя (102) затвора по боковым поверхностям пары инжекционных слоев (103), пары слоев (104) электрода И/С и пары защитных слоев (105) к обратной от подложки поверхности пары защитных слоев (105).

На фиг. 8 представлены результаты сравнительного эксперимента, анализирующего ток включения двух различных конфигураций тонкой пленки. Конфигурация a), представленная на левом графике, показывает результаты, соответствующие конфигурации TFT согласно предыдущему уровню техники, тогда как b), представленная на правом графике, показывает результаты, соответствующие конфигурации TFT согласно настоящему изобретению, включающему пару инжекционных слоев ниже слоев электрода И/С. По фигурам можно видеть, что TFT с конфигурацией b) имеет более сильный ток включения и более высокую подвижность электронов, чем TFT, имеющий конфигурацию a).

На фиг. 9 представлен TFT согласно настоящему изобретению в конфигурации с нижним затвором и нижним контактом (BGBC), содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, пару инжекционных слоев (103a, 103b), пару слоев (104a, 104b) электрода И/С, пару защитных слоев (105a, 105b), полупроводниковый слой (106), функционализирующий слой (107) и пассивирующий слой (108). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущим инжекционным слоем (103) и слоем (104) электрода И/С. В этом варианте осуществления контакт между боковыми поверхностями пары инжекционных слоев (103) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковыми поверхностями пары слоев (104) электрода И/С и полупроводниковым слоем (106), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) контактирует с обратной от подложки поверхностью пары защитных слоев (105) и проходит от верхней части изолирующего слоя (102) затвора по боковым поверхностям пары инжекционных слоев (103), пары слоев (104) электрода И/С и пары защитных слоев (105) к обратной от подложки поверхности пары защитных слоев (105). Функционализирующий слой (107) наложен поверх полупроводникового слоя, а пассивирующий слой (108) поверх функционализирующего слоя (107) и защитных слоев (105a, 105b).

На фиг. 10 представлен TFT согласно настоящему изобретению в конфигурации с нижним затвором и верхним контактом (BCE1), содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, пару инжекционных слоев (103a, 103b), пару слоев (104a, 104b) электрода И/С, пару защитных слоев (105a, 105b), полупроводниковый слой (106), функционализирующий слой (107) и пассивирующий слой (108). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущими инжекционными слоями (103a, 103b) и функционализирующим слоем (107). В этом варианте осуществления контакт между боковыми поверхностями пары инжекционных слоев (103a, 103b) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковыми поверхностями функционализирующего слоя (107) и парой инжекционных слоев (103a, 103b), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления полупроводниковый слой (106) наложен только на изолирующий слой затвора и контактирует только с инжекционными слоями (103a, 103b) и функционализирующим слоем (107). Функционализирующий слой (107) наложен поверх полупроводникового слоя, а пассивирующий слой (108) – поверх функционализирующего слоя (107) и структурированных защитных слоев (105a, 105b), так что пассивирующий слой контактирует с защитными слоями (105a, 105b), боковыми поверхностями слоев (104a,104b) электрода И/С, боковыми поверхностями инжекционных слоев (103a, 103b) и верхней частью функционализирующего слоя (107)и.

На фиг. 11 представлен TFT согласно настоящему изобретению в конфигурации с нижним затвором и верхним контактом (BCE2), содержащий слой (100) подложки, слой (101) электрода затвора, изолирующий слой (102) затвора, пару инжекционных слоев (103a, 103b), пару слоев (104a, 104b) электрода И/С, пару защитных слоев (105a, 105b), полупроводниковый слой (106), функционализирующий слой (107) и пассивирующий слой (108). TFT структурирован так, что полупроводниковый слой (106) непосредственно контактирует с изолирующим слоем (102) затвора, несущими инжекционными слоями (103a, 103b) и функционализирующим слоем (107). В этом варианте осуществления контакт между боковыми поверхностями пары инжекционных слоев (103a, 103b) и полупроводниковым слоем (106) происходит ниже контакта между боковыми поверхностями функционализирующего слоя (107) и парой инжекционных слоев (103a, 103b), причем слой (100) подложки образует нижнюю часть TFT. В этом варианте осуществления функционализирующий слой (107) контактирует с обратной от подложки поверхностью пары защитных слоев (105a, 105b) и проходит от верхней части полупроводникового слоя (106) по боковым поверхностям пары инжекционных слоев (103a, 103b), пары слоев (104a, 104b) электрода И/С и пары защит