CN100508214C - 一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管 - Google Patents
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Abstract
一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，包括衬底、设置在衬底上的栅极、绝缘层、设置在绝缘层上面的半导体层以及分别设置在半导体上面的源极和漏极，其技术特征是在源极和漏极之间设置一层非连续岛状导电薄膜，该非连续岛状导电薄膜可以设置在半导体层之上，也可以设置在绝缘层和半导体层之间。采用这种结构后，薄膜晶体管的导通电流可以增大5倍以上，而且器件的制备工艺和结构简单，只是增加了一层导电薄膜。本发明可以用于需要大电流的各类平板显示器件中，也可用于需要大电流的传感器件和其它多种电子器件中。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管，特别涉及一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，属于半导体薄膜器件技术领域。
背景技术
薄膜晶体管广泛应用于各类显示器件中，包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)和场发射显示器(FED)等。这些显示器中需要的电流不大，一般的薄膜晶体管就可以满足要求。近年来，一种新型的横向场发射显示器表现出了很好的性能，有替代LCD等显示器的趋势，这种新型显示器包括表面传导发射显示器(SED)和薄膜场发射显示器(TFFED)等。这种显示器中存在的一个明显的缺点是驱动电流大，从而导致电路成本高。解决这一问题的方法之一是引入非线性器件，其中最成熟的是薄膜晶体管。由于横向场发射阴极的发射率一般不高，只有1％左右，因此驱动电流较大。一般情况下，一个发射像素需要的电流高达2毫安。已经报道的薄膜晶体管中，以多晶硅为半导体材料的器件所能提供的电流为最大，可以达到上述要求，但多晶硅薄膜晶体管工艺难度太大，几乎不可能用于大面积场发射显示器件中。当前，除多晶硅外，其它常用的薄膜晶体管能提供的电流都达不到需要值的20％，因此研究能提供大电流，并且材料和制作成本都较低的薄膜晶体管是发展场发射显示的必要步骤。
发明内容
本发明针对现有技术中普通薄膜晶体管存在的不足和缺点，提供一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，使其不仅具有结构简单、材料普通、加工工艺简单等特点，最重要的是解决普通薄膜晶体管导通电流小的问题，从而满足包括场发射显示在内的多种电子器件和设备对薄膜晶体管通电电流的要求。
本发明的技术方案如下：
一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，依次包括衬底、设置在衬底上的栅极、绝缘层、设置在绝缘层上面的半导体层以及分别设置在半导体层上面的源极和漏极，其特征在于：在所述的源极和漏极之间增加一层岛状非连续导电薄膜，所述的岛状非连续导电薄膜设置在半导体层的上面。
本发明提供的另一种技术方案：
一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，依次包括衬底、设置在衬底上的栅极、绝缘层、设置在绝缘层上面的半导体层以及分别设置在半导体层上面的源极和漏极，其特征在于：在所述的源极和漏极之间增加一层岛状非连续导电薄膜，所述的岛状非连续导电薄膜设置在绝缘层和半导体层之间。
上述技术方案中，所述的岛状非连续导电薄膜是由金属薄膜构成。所述的金属薄膜由铝、镁、铟、锡、铅、铋、銻或它们的合金组成。
上述技术方案中，所述的岛状非连续导电薄膜是由金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜构成，所述的金属氧化物包括氧化铟、氧化锡或氧化铅，以及铟、锡、铅、铋或銻合金的氧化物。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明所提供的非连续导电膜的薄膜晶体管，其结构是在普通薄膜晶体管的源漏电极之间引入一层岛状非连续导电薄膜。采用这种结构后，薄膜晶体管的导通电流可以增大5倍以上，而且器件的制备工艺和结构简单，只是增加了一层导电薄膜。本发明可以用于需要大电流的各类平板显示器件中，也可用于需要大电流的传感器件和其它多种电子器件中。完全可以用于包括场发射阴极在内的各类需要大电流的电子器件或设备中。
附图说明
图1为已有的薄膜晶体管的结构示意图。
图2为本发明提供的具有非连续导电膜的薄膜晶体管实施例的结构示意图。
图3为本发明提供的另一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管实施例的结构示意图。
图中：10—衬底材料；11—栅极；12—源极；13—漏极；14—绝缘层；15—半导体层；16—岛状非连续导电薄膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做进一步的说明。
图2为本发明提供的具有非连续导电膜的薄膜晶体管的一种实施例的结构示意图。该薄膜晶体管依次包括衬底10、设置在衬底上的栅极11、绝缘层14、设置在绝缘层上面的半导体层15以及分别设置在半导体上面的源极12和漏极13，并在所述的源极12和漏极13之间增加一层岛状非连续导电薄膜16，所述的岛状非连续导电薄膜16设置在半导体层15的上面。
图3为本发明提供的另一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管的结构示意图。该薄膜晶体管依次包括衬底10、设置在衬底上的栅极11、绝缘层14、设置在绝缘层上面的半导体层15以及分别设置在半导体上面的源极12和漏极13，并在所述的源极和漏极之间增加一层岛状非连续导电薄膜16，所述的岛状非连续导电薄膜设置在绝缘层14和半导体层15之间。
本发明中所述的岛状非连续导电薄膜是由金属薄膜构成，所述的金属薄膜由铝、镁、铟、锡、铅、铋、銻或它们的合金组成；岛状非连续导电薄膜或是由金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜构成，所述的金属氧化物包括氧化铟、氧化锡或氧化铅，以及铟、锡、铅、铋或銻合金的氧化物。
下面通过几个具体的实施例对本发明的具体实施做进一步的说明。
实施例1：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为30纳米的锡薄膜。沉积时衬底温度为摄氏150度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
实施例2：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为50纳米的铟薄膜。沉积时衬底温度为摄氏100度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1.5毫安，为没有非连续岛状薄膜时的7.5倍。
实施例3：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为30纳米的锡薄膜。沉积时衬底温度为摄氏150度，形成非连续岛状结构。将上述薄膜晶体管在摄氏350度条件下进行热氧化，得到非连续氧化锡岛状薄膜。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
实施例4：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为100纳米的铟薄膜。沉积时衬底温度为摄氏100度，形成非连续岛状结构。将上述薄膜晶体管在摄氏300度条件下进行热氧化，得到非连续氧化铟岛状薄膜。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到2毫安，为没有非连续岛状薄膜时的10倍。
实施例5：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为200纳米的铋薄膜。沉积时衬底温度为摄氏200度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到2毫安，为没有非连续岛状薄膜时的10倍。
实施例6：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为50纳米的铟銻合金薄膜。沉积时衬底温度为摄氏100度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1.5毫安，为没有非连续岛状薄膜时的7.5倍。
实施例7：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为50纳米的铟銻合金薄膜。沉积时衬底温度为摄氏100度，形成非连续岛状结构。将上述薄膜晶体管在摄氏400度条件下进行热氧化，得到非连续氧化铟銻岛状薄膜。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到2毫安，为没有非连续岛状薄膜时的10倍。
实施例8：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌镁为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为10纳米的非连续岛状铝薄膜。沉积时衬底温度为摄氏250度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
实施例9：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌镁为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管上，沉积一层等效厚度为10纳米的非连续岛状镁薄膜。沉积时衬底温度为摄氏150度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
实施例10：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌镁为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管中，在绝缘层和半导体层之间沉积一层等效厚度为10纳米的非连续岛状铝薄膜。沉积时衬底温度为摄氏250度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
实施例11：在以200纳米厚的二氧化硅为绝缘层，50纳米厚的氧化锌镁为半导体层，栅极宽度为100微米，栅极长度为10微米的薄膜晶体管中，在绝缘层和半导体层之间沉积一层等效厚度为5纳米的非连续岛状镁薄膜。沉积时衬底温度为摄氏150度，形成非连续岛状结构。当源漏极之间电压为30伏，栅极电压为30伏时，源漏极之间电流达到1毫安，为没有非连续岛状薄膜时的5倍。
Claims (4)
1.一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，依次包括衬底(10)、设置在衬底上的栅极(11)、绝缘层(14)、设置在绝缘层上面的半导体层(15)以及分别设置在半导体层上面的源极(12)和漏极(13)，其特征在于：在所述的源极(12)和漏极(13)之间增加一层岛状非连续导电薄膜(16)，所述的岛状非连续导电薄膜(16)设置在半导体层(15)的上面；所述的岛状非连续导电薄膜是由金属薄膜构成。
2.根据权利要求1所述的具有非连续导电膜的薄膜晶体管，其特征在于：所述的金属薄膜由铝、镁、铟、锡、铅、铋、銻或它们的合金组成。
3.一种具有非连续导电膜的薄膜晶体管，依次包括衬底(10)、设置在衬底上的栅极(11)、绝缘层(14)、设置在绝缘层上面的半导体层(15)以及分别设置在半导体层上面的源极(12)和漏极(13)，其特征在于：在所述的源极(12)和漏极(13)之间增加一层岛状非连续导电薄膜(16)，所述的岛状非连续导电薄膜(16)设置在半导体层(15)的上面，所述的岛状非连续导电薄膜是由金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜构成。
4.根据权利要求3所述的具有非连续导电膜的薄膜晶体管，其特征在于：所述的金属氧化物包括氧化铟、氧化锡、氧化铅或氧化铟銻。
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