СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТНОЙ СВЯЗИ В ТРАНЗИСТОРНОМ УСТРОЙСТВЕ

Уровень техники

Емкостная связь между проводником затвора и проводниками истока и/или стока транзисторного устройства может быть нежелательной.

Одна из возможностей ослабить эту связь состоит в увеличении толщины диэлектрического затворного слоя, через который проводник затвора связан емкостной связью с полупроводниковым каналом в устройстве, в котором диэлектрический затворный слой располагается также над проводниками истока/стока.

Раскрытие изобретения

Авторы изобретения идентифицировали задачу разработки нового подхода к ослаблению емкостной связи между проводником затвора и проводниками истока и/или стока.

Таким образом, предлагается транзисторное устройство, содержащее:

проводники истока и стока, соединенные полупроводниковым каналом,

проводник затвора, связанный емкостной связью с полупроводниковым каналом через диэлектрический затворный слой и содержащий по меньшей мере один участок, перекрывающийся по меньшей мере с участком по меньшей мере одного из указанных проводников истока и стока,

и дополнительно содержащее структурированный изолятор, введенный по меньшей мере между указанным участком одного из проводников истока и стока и по меньшей мере указанным одним перекрывающимся участком проводника затвора таким образом, чтобы обеспечить ослабление емкостной связи по меньшей мере между одним из проводников истока и стока и проводником затвора сильнее, чем любое ослабление емкостной связи между полупроводниковым каналом и проводником затвора.

Согласно одному варианту структурированный изолятор введен по меньшей мере между одним из проводников истока и стока и диэлектрическим затвором.

В одном варианте структурированный изолятор введен по меньшей мере между участком (частью) по меньшей мере одного из проводников истока и стока и полупроводниковым слоем, образующим указанный полупроводниковый канал.

Предлагается также транзисторная матрица, которая содержит множество транзисторных устройств типа описанного выше и в которой проводники истока и стока для множества транзисторных устройств заданы структурированным проводящим слоем, полупроводниковые каналы для множества транзисторных устройств образованы полупроводящим слоем, диэлектрические затворы для множества транзисторных устройств образованы диэлектрическим затворным слоем, а проводники затвора для множества транзисторных устройств образованы другим структурированным проводящим слоем.

Согласно одному варианту структурированный изолятор селективно размещен над одним или более участками по меньшей мере проводника истока, относительно удаленными от проводника стока.

Предлагается также способ изготовления транзисторного устройства, включающий: нанесение проводящего слоя на подложку; нанесение слоя изолятора на первый проводящий слой; структурирование слоя изолятора с получением маски для структурирования первого проводящего слоя; структурирование первого проводящего слоя с использованием указанной маски для формирования проводников истока и стока; сохранение по меньшей мере части структурированного слоя изолятора по меньшей мере на части по меньшей мере одного проводника истока и стока; формирование на подложке полупроводящего слоя для образования полупроводникового канала, соединяющего проводники истока и стока; формирование диэлектрического затвора над полупроводящим слоем и структурированным слоем изолятора и формирование проводника затвора над диэлектрическим затвором для образования емкостной связи с полупроводниковым каналом.

Согласно одному варианту структурирование слоя изолятора включает создание профиля по толщине слоя изолятора таким образом, что толщина слоя изолятора уменьшается в направлении по меньшей мере ближайших краев по меньшей мере одного из проводников истока и стока, а также удаление части поверхности структурированного слоя изолятора после структурирования проводящего слоя, чтобы открыть верхние поверхности краевых участков по меньшей мере одного из проводников истока и стока.

В одном варианте способ дополнительно включает полное удаление структурированного слоя изолятора с одного или более участков проводников истока и стока в зоне, в которой они находятся на наименьшем расстоянии друг от друга, при сохранении структурированного слоя изолятора на одном или более участках по меньшей мере проводника истока, относительно удаленных от проводника стока.

Краткое описание чертежей

Далее, только в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, будет описан вариант изобретения.

На фиг. 1 схематично, в сечении, представлено устройство, реализующее пример технологии ослабления емкостной связи между проводником затвора и обоими проводниками истока и стока тонкопленочного транзистора и иллюстрирующее пример способа изготовления данного устройства.

На фиг. 2 схематично, на виде в плане, показаны проводники истока/стока и наложенный на них проводник затвора согласно фиг. 1.

На фиг. 3 схематично, на виде в плане, иллюстрируется пример матрицы транзисторов типа показанного на фиг. 2.

На фиг. 4 схематично, в сечении, проиллюстрировано устройство, реализующее второй пример технологии ослабления емкостной связи между проводником затвора и проводником истока тонкопленочного транзистора.

Осуществление изобретения

Далее вариант способа согласно изобретению будет описан применительно к транзистору, содержащему "пальцевидные" проводники истока/стока типа показанных на фиг. 2. Однако данный способ может быть использован и для транзисторов, имеющих другие архитектуры проводников истока/стока, например с проводником истока, полностью окружающим проводник стока. На фиг. 1 и 2 показан только один транзистор, но данная технология применима также к транзисторным матрицам, содержащим большое количество транзисторов, например к типичным пикселированным дисплеям, содержащим более 1 миллиона пикселей, каждый из которых управляется соответствующим транзистором.

Непрерывный первый проводящий слой 4 сформирован на подложке 2, например, осаждением из паровой фазы или распылением. Поверх первого проводящего слоя 4 сформирован непрерывный слой 6а изоляционного материала-фоторезиста, по существу, постоянной толщины. Слой 6а фоторезиста структурируют с использованием технологии фотолитографии, предусматривающей использование маски, чтобы облучить выбранные участки данного слоя и изменить, тем самым, растворимость этих участков в проявляющем растворителе, а затем проявить латентное изображение, погружая слой фоторезиста в ванну с проявляющим растворителем. Фоторезист может быть негативным или позитивным. Фотолитографическая обработка проводится таким образом, чтобы оставшиеся (после проявления) части слоя фоторезиста задавали определенный профиль по толщине, в соответствии с которым толщина оставшихся частей 6b фоторезиста уменьшается в направлении краев данных частей, как это схематично показано на фиг. 1. Желательный профиль по толщине может быть получен, например, в результате управления экспозицией/условиями облучения, причем этот профиль может быть изменен после проявления посредством плазменного травления.

Затем результирующую структуру подвергают травлению, чтобы удалить те части первого проводящего слоя 4, которые стали открытыми после формирования паттерна из участков 6b фоторезиста, задавая, тем самым, проводники 4b, 4а истока и стока соответственно.

В этом примере оставшиеся (после проявления) части фоторезиста подвергают, после и/или перед травлением проводящего слоя, процессу плазменного травления, посредством которого часть поверхности каждой оставшейся части 6b фоторезиста удаляют, чтобы селективно открыть верхнюю поверхность краевых участков проводников 4b, 4а истока/стока (с учетом профиля по толщине, сформированного на оставшихся частях 6b фоторезиста при фотолитографическом структурировании). За счет увеличения площади верхней поверхности проводников истока/стока, открытой, например, посредством плазменного травления, можно улучшить инжекцию носителей заряда в полупроводниковый канал из проводников истока/стока, в то же время обеспечивая желательное ослабление емкостной связи между проводниками истока/стока и проводником затвора. Как будет показано далее, некоторое желательное ослабление емкостной связи между проводниками истока/стока и проводником затвора может быть достигнуто даже в случае полного удаления фоторезиста с определенных участков проводников истока/стока.

На результирующую структуру наносят полупроводниковый материал 8, чтобы сформировать полупроводниковый канал между проводниками 4b, 4а истока и стока. Толщина нанесенного слоя полупроводникового материала 8 меньше, чем суммарная толщина проводников истока/стока и оставшихся (после проявления и плазменного травления) частей 6 с фоторезиста. В этом примере полупроводниковый материал 8 наносят посредством процесса, позволяющего добиться высокой однородности по толщине полупроводникового канала 8а как по длине, так и по ширине полупроводникового канала, несмотря на относительно негладкий топографический профиль, образованный оставшимися частями 6 с фоторезиста. Примеры предпочтительных методов нанесения включают центрифугирование, струйную печать и флексографическую печать. В рассматриваемых далее вариантах матрицы транзисторов полупроводящий слой из материала 8 может быть структурирован, в частности, с целью более эффективного предотвращения токов утечки через полупроводниковый материал между, например, (i) проводниками стока смежных транзисторов, (ii) проводником стока транзистора и проводником истока, не ассоциированным с этим транзистором.

Затем на результирующую структуру наносят один или более диэлектрических материалов 10 для формирования затвора, используя такую технологию (например осаждение из паровой фазы, центрифугирование или флексографическую печать), при которой топографический профиль верхней поверхности результирующей структуры воспроизводит, по меньшей мере до некоторой степени, топографический профиль нижележащей структуры.

Далее на эту результирующую структуру наносят проводящий материал, используя для этого соответствующий метод, например напыление, и производят структурирование, например, посредством лазерной абляции или фотолитографии с целью получить проводник 12 затвора, наложенный как на всю поверхность полупроводникового канала, так и на проводники 4b, 4а истока/стока.

Сохранение частей 6 с фоторезиста на проводниках 4b, 4а истока/стока приводит к ослаблению емкостной связи между проводником 12 затвора и проводниками 4b, 4а истока/стока без какого-либо значительного ослабления емкостной связи между проводником 12 затвора и полупроводниковым каналом 8а.

Ослабление емкостной связи между проводником 12 затвора и проводником 4а стока может быть желательным для ослабления влияния изменений напряжения на проводнике 12 затвора (например, когда этот проводник переключается между напряжениями, соответствующими выключенному и включенному состояниям, чтобы переключать полупроводниковый канал 8а между состояниями низкой и высокой проводимости) на напряжение на проводнике 4а стока. Такие изменения напряжения на проводнике 12 затвора могут быть более значительными для определенных транзисторов, таких как транзисторы, содержащие некоторые органические полупроводники для формирования полупроводникового канала.

Для устройств, содержащих матрицу транзисторов, увеличенная толщина изоляционного материала между каждым проводником 4а стока и проводниками 12 затвора дополнительно обеспечивает уменьшение, в пределах матрицы, вариации влияния изменения напряжения на проводнике 12 затвора на напряжение на проводнике 4а стока. Если транзисторы такой матрицы используются для управления соответствующими группами пикселей оптической среды дисплейного устройства, такое уменьшение вариации может привести к повышению однородности выходных оптических характеристик в пределах матрицы пикселей.

Как было упомянуто, данный способ ослабления емкостной связи между проводником 4а стока и проводником 12 затвора реализован без какого-либо значительного ослабления желательной емкостной связи между проводником 12 затвора и полупроводниковым каналом 8а.

Увеличенная толщина изоляционного материала между проводниками 4b, 4а истока/стока и проводником 12 затвора снижает также риск электрических закорачиваний, обусловленных дефектами, возникающими при нанесении диэлектрического затворного слоя 10 (например локализованными зонами уменьшенной толщины диэлектрического затворного слоя 10), и/или дефектами, возникающими в процессе функционирования устройства, такими как локализованные повреждения диэлектрического затвора.

Применительно Ослабление емкостной связи между проводником истока 4b и проводником 12 затвора также может являться желательным для ослабления влияния изменений напряжения на проводнике 12 затвора (например, когда этот проводник переключается между напряжениями, соответствующими выключенному и включенному состояниям, чтобы переключать полупроводниковый канал между состояниями низкой и высокой проводимости) на напряжение на проводнике 4b истока. Как было упомянуто, такие изменения напряжения на проводнике 12 затвора могут быть более значительными для определенных транзисторов, таких как транзисторы, содержащие некоторые органические полупроводники для формирования полупроводникового канала. Предсказуемые влияния изменений напряжений на проводнике затвора на напряжение на проводнике истока могут быть компенсированы с помощью одного или более чипов драйвера истока (не изображены), служащих для управления проводниками истока в транзисторной матрице. Однако такая компенсация может приводить к потерям эффективности и к увеличенному энергопотреблению. Снижение уровня требуемой компенсации за счет ослабления емкостной связи между проводниками 4b истока и проводниками 12 затвора может уменьшить эти потери эффективности и снизить энергопотребление.

к двумерной матрице транзисторов (типа показанной, в качестве примера, на фиг.3) структурированный первый проводящий слой задает матрицу проводников истока, каждый из которых образует электроды истока для соответствующей строки транзисторов и соединен с соответствующим терминалом для одного или более чипов драйверов истока. В то же время структурированный верхний проводящий слой задает матрицу проводников затвора, каждый из которых образует электрод затвора для соответствующего столбца транзисторов. Каждый проводник истока имеет используемые для адресации участки 4c, которые не являются смежными с любым проводником стока или являются относительно удаленными от любого смежного проводника стока, но функция которых состоит в создании проводящих соединений между участками проводника истока, находящимися в непосредственной близости от проводников стока соответствующей строки транзисторов, и соответствующим терминалом для одного или более чипов драйверов истока у одного или более краев транзисторной матрицы. Аналогично, каждый проводник затвора имеет используемые для адресации участки, которые не перекрываются с полупроводниковыми каналами 8а между проводниками истока и стока для соответствующего столбца транзисторов, но функция которых состоит в создании проводящих соединений между участками проводников затвора, которые перекрываются с полупроводниковыми каналами, и соответствующим терминалом для одного или более чипов драйверов затвора у одного или более краев транзисторной матрицы. Эти используемые для адресации участки проводников истока и затвора будут в некоторых местах перекрываться друг с другом. При этом сохранение изоляционного материала-фоторезиста также и на участках проводников истока снижает риски электрического закорачивания между используемыми для адресации участками проводников истока и затвора.

Проводники истока (и проводники стока) могут иметь участки, относительно удаленные от полупроводникового канала (находящегося между участками проводников истока и стока, наиболее близкими одни к другим), которые, тем не менее, могут перекрываться с расположенным над ними проводником затвора. Примерами являются, например, участки вышеупомянутых используемых для адресации участков 4c проводника истока в матрице транзисторов. Если эти относительно удаленные участки должны иметь относительно большую ширину (так что кратчайшее расстояние между центрами этих участков и их ближайшими краями является относительно большим) по сравнению с участками проводников истока и стока, наиболее близкими одни к другим (например пальцевидными участками на фиг. 2 и 3), это облегчает сохранение фоторезиста на этих, относительно удаленных участках при полном удалении резиста с участков проводников истока и стока, наиболее близких одни к другим. Это может быть полезно для достижения лучшей инжекции носителей заряда в полупроводниковый канал из проводников истока/стока при одновременном обеспечении желательного уменьшения емкости между проводниками истока и/или стока и перекрывающим их проводником затвора. Это схематично иллюстрируется на фиг.4 на примере используемого для адресации участка 4 с проводника истока, имеющего ширину, большую, чем ширина участка проводника истока, ближайшего к проводнику стока.

Первый проводящий слой может иметь многослойную структуру, содержащую, например, слой материала, выбранный из-за его хорошей электропроводности, и слой материала, выбранный из-за его хороших свойств в отношении инжекции зарядов. Второй проводящий слой также может иметь многослойную структуру, содержащую, например, слой материала, выбранный из-за его хорошей адгезии к нижележащему диэлектрическому затвору, и слой материала, выбранный из-за его хорошей электропроводности.

Полупроводящий слой и/или диэлектрический затворный слой также могут содержать один или более материалов и/или один или более составляющих их слоев.

В одном из примеров транзисторной матрицы для устройства на основе пикселированного дисплея на структурированном втором проводящем слое, задающем проводники затвора, формируют дополнительный изоляционный слой; затем формируют сквозные отверстия, проходящие по меньшей мере сквозь дополнительный изоляционный слой, диэлектрический затворный слой, полупроводящий слой и слой фоторезиста до контактной площадки 4d каждого проводника стока, и в эти сквозные отверстия вводят дополнительный проводящий материал, который наносят также на дополнительный изоляционный слой. Этот слой затем структурируют, чтобы задать матрицу пиксельных проводников, каждый из которых электрически соединен с соответствующим проводником стока.

В одном примере устройство содержит также изоляционный и проводящий слои между слоем пиксельных проводников и слоем проводника затвора. Например, устройство может содержать экранирующий проводящий слой, который перекрывается со всей комбинированной областью пиксельных проводников и со всей комбинированной областью между пиксельными проводниками, за исключением сквозных отверстий, сформированных в экранирующем слое для формирования через него межслоевых соединений между пиксельными проводниками и проводниками стока. Подобный экранирующий слой может функционировать, чтобы ослабить емкостную связь между расположенными в верхней части пиксельными проводниками и расположенными ниже их проводниками, например проводниками затвора.

Проводящие слои, задающие проводники истока, стока и затвора, могут задавать также дополнительные проводящие элементы. Так, проводящий слой, задающий проводники 12 затвора, может также задавать общие линии напряжения (COM-линии).

Пример способа работы устройства согласно этому варианту включает следующие операции: последовательную подачу напряжения на проводники затвора (тогда как все другие проводники затвора находятся в отключенном состоянии), причем подаваемое напряжение увеличивает проводимость полупроводниковых каналов соответствующего столбца транзисторов; приложение соответствующих напряжений к проводникам истока, чтобы обеспечить желательный электрический потенциал на этих проводниках (и, следовательно, на пиксельных электродах) транзисторов, ассоциированных с "включенным" проводником затвора. Каждый транзистор ассоциирован с соответствующей уникальной комбинацией проводников истока и затвора, так что электрическим потенциалом на проводнике стока любого транзистора можно управлять независимо от всех других транзисторов в матрице.

Описанный пример предусматривает сохранение на проводниках 4b, 4a истока и стока части фоторезиста, использованного как маска при структурировании проводников истока и стока. Пример альтернативной технологии предусматривает удаление всего фоторезиста 6 с верхней стороны проводников истока и стока по завершении их структурирования и нанесение, вместо этого, непрерывного слоя дополнительного материала, имеющего лучшие изолирующие свойства, чем фоторезист, с последующим структурированием дополнительного изоляционного материала, чтобы сформировать паттерн того же типа, что и описанный выше для частей 6 с фоторезиста после проявления и плазменного травления. Этот альтернативный пример требует точного пространственного согласования со структурированными проводниками истока/стока 4b, 4а, 4c, 4d в процессе структурирования дополнительного изоляционного слоя, но имеет то преимущество, что позволяет использовать изоляционный материал, изолирующие свойства которого лучше, чем у фоторезиста.

На чертежах схематично иллюстрируется пример архитектуры, в котором участок 4c проводника истока, используемая для адресации, вытянута в направлении, по существу, параллельном пальцевидным участкам проводника истока, наиболее близким к проводнику стока. Однако описанный способ применим и к другим архитектурам, например таким, в которых участок проводника истока вытянут, по существу, перпендикулярно пальцевидным участкам проводника истока.

Для специалистов в данной области техники очевидно, что кроме модификаций, в явном виде указанных выше, в пределах объема изобретения могут иметь место различные другие модификации описанного варианта осуществления.

Индивидуальные признаки изобретения раскрыты заявителем в представленном описании по отдельности и/или как комбинации двух или более признаков в достаточной степени для того, чтобы эти признаки или их комбинации могли быть практически осуществлены в целом с учетом знаний, которыми обладает любой специалист в соответствующей области, независимо от того, решают ли данные признаки или комбинации именно проблемы, рассмотренные в описании, и без внесения каких-либо ограничений в объем изобретения, определяемый формулой. При этом заявитель отмечает, что различные аспекты изобретения могут включать любые индивидуальные признаки или их комбинации.