CN103208515B - 薄膜晶体管 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜晶体管，适于配置在基板上，且此薄膜晶体管包括闸极、有机闸绝缘层、金属氧化物半导体层、源极与汲极。闸极配置于基板上。有机闸绝缘层配置于基板上以覆盖闸极。源极、汲极与金属氧化物半导体层配置于有机闸绝缘层上方，且金属氧化物半导体层接触源极与汲极。由于此薄膜晶体管无须以高温制成，因而具有广泛的应用性。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体结构，且特别是有关于一种薄膜晶体管。
背景技术
随着制程技术的进步，各类型的显示器应用不断推陈出新。因应显示器应用的轻、薄、短、小以及可携式等需求，下一世代的显示器应用朝向可卷曲与易携带的趋势发展。目前较为常见的有可挠式显示器(flexibledisplay)以及电子纸(electronicpaper)等，它们的发展已受到业界的重视并投入研究。特别是，在显示器中被大量使用到的薄膜晶体管，其结构设计或是材料的选择更是会直接影响到产品的性能。
一般来说，薄膜晶体管至少具有闸极、源极、汲极以及通道层等构件，其中可透过控制闸极的电压来改变信道层的导电性，以使源极与汲极之间形成导通(开)或绝缘(关)的状态。而在现有的薄膜晶体管中，所使用的通道层材质大多为非晶硅(amorphoussilicon,a-Si)或多晶硅(poly-silicon,p-Si)。
然而，不论是以非晶硅或是以多晶硅作为通道层的材料，其制作的薄膜晶体管均需要较高的制程温度。因此，当非晶硅薄膜晶体管应用于可挠式显示器应用时，可挠式显示器所使用的可挠式基板，如塑料基板，将会受到高温影响而产生劣化或变形。换言之，现有的薄膜晶体管并不适于使用在可挠式的显示器应用上。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种薄膜晶体管，其无须以高温制成，因而具有广泛的应用性。
本发明提出一种薄膜晶体管，适于配置在基板上，且此薄膜晶体管包括闸极、有机闸绝缘层、金属氧化物半导体层、源极与汲极。闸极配置于基板上。有机闸绝缘层配置于基板上以覆盖闸极。源极、汲极与金属氧化物半导体层配置于有机闸绝缘层的上方。金属氧化物半导体层接触源极与汲极。
本发明还提出一种薄膜晶体管，适于配置在基板上，且此薄膜晶体管包括源极与汲极、金属氧化物半导体层、有机闸绝缘层与闸极。源极、汲极与金属氧化物半导体层均配置于基板上，且金属氧化物半导体层覆盖源极与汲极上。有机闸绝缘层配置于金属氧化物半导体层上并覆盖源极与汲极，闸极则是配置于有机闸绝缘层上。
在本发明的一实施例中，上述的金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌(InGaZnO)或氧化铟锌(InZnO)其中之一或其结合。
在本发明的一实施例中，上述的有机闸绝缘层的材质包括可挠式有机材料，例如有机聚合物。
在本发明的一实施例中，上述的薄膜晶体管更包括阻隔层，配置于金属氧化物半导体层与有机闸绝缘层之间。
在本发明的一实施例中，上述的阻隔层的材质包括氧化硅。
本发明实施例的薄膜晶体管是以金属氧化物半导体层做为通道层，并以有机材料制成闸绝缘层，因此不但可具有高载子迁移率，更可具有可挠性，进而使其应用性更为广泛。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例的薄膜晶体管的示意图。
图2为本发明第二实施例的薄膜晶体管的示意图。
图3为本发明第三实施例的薄膜晶体管的示意图。
图4为本发明第四实施例的薄膜晶体管的示意图。
图5为本发明第五实施例的薄膜晶体管的示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式一较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为本发明第一实施例的薄膜晶体管示意图。请参照图1，本实施例的薄膜晶体管100适于配置在基板101上，此薄膜晶体管100包括闸极110、有机闸绝缘层120、金属氧化物半导体层140、源极132与汲极134。基板101可以是硬质基板(rigidsubstrate)，如玻璃基板，也可以是可挠式基板(flexiblesubstrate)，如塑料基板。
值得一提的是，若基板101为可挠式基板，则在薄膜晶体管100的制程中，可先将基板101配置于硬质载板(图未示)上，后续在基板101上形成薄膜晶体管100之后，再将硬质载板与基板101分离。
请继续参照图1，闸极110配置于基板101上。有机闸绝缘层120配置于基板101上以覆盖闸极110。源极132、汲极134与金属氧化物半导体层140则配置于有机闸绝缘层120的上方，且金属氧化物半导体层140接触源极132与汲极134。金属氧化物半导体层140的材料选自于由氧化铟镓锌(InGaZnO)及氧化铟锌(InZnO)所组成的族群。在薄膜晶体管100的制程中，可以先将源极132与汲极134分别配置于有机闸绝缘层120上，接着，再将金属氧化物半导体层140配置于有机闸绝缘层120上并覆盖源极132与汲极134(如第1图所示)；也可以先将金属氧化物半导体层140配置于有机闸绝缘层120上，接着，再将源极132与汲极134配置于有机闸绝缘层120上并覆盖部分的金属氧化物半导体层140(图未示)；但本案皆不以此为限。此外，优选地，薄膜晶体管100还具有配置于基板101上的保护层150，以覆盖金属氧化物半导体层140、源极132与汲极134。
在材料选择上，闸极110的材质优选为钼。有机闸绝缘层120及保护层150的材质可以为可挠式有机材料，如有机聚合物，优选为树脂等高分子聚合物。源极132与汲极134的材质优选为钛/铝/钛复合金属层。
在本发明第二实施例中，如图2所示，在第一实施例的基础上，薄膜晶体管200还包括配置在有机闸绝缘层120与金属氧化物半导体层140之间的阻隔层160，并且阻隔层160位于金属氧化物半导体140、源极132与汲极134之间。阻隔层160的材质优选为氧化硅，其用以阻隔有机闸绝缘层120与金属氧化物半导体层140，避免有机闸绝缘层120对金属氧化物半导体层140的电性表现造成不良的影响。
此外，本发明第一实施例，图1所示的源极132与汲极134是配置于有机闸绝缘层120的部分区域上，而金属氧化物半导体层140配置于源极132、汲极134以及部分未被源极132与汲极134覆盖的有机闸绝缘层120上。然而，本发明并不限制薄膜晶体管100为图1所示的膜层结构，在本发明第三实施例中，如图3所示的薄膜晶体管100膜层结构，有机闸绝缘层120仅包覆闸极110，以使部分源极132、汲极134与金属氧化物半导体层140位于有机闸绝缘层120上。
相较于现有的薄膜晶体管，利用金属氧化物半导体层140做为通道层可使薄膜晶体管100及200具有较高的载子迁移率。\因此，薄膜晶体管100及200也可以应用在有机发光二极管的背板上。而且，由于薄膜晶体管100可在低温环境下形成，因此当薄膜晶体管100及200的基板101为可挠式基板，如塑料基板时，基板101便不会发生在高温下产生劣化或变形的情况。也就是说，薄膜晶体管100及200可使用在可挠式显示装置上，如电子纸或可挠式显示器等。
上述的薄膜晶体管100及200为底闸极(bottomgate)式的薄膜晶体管，但是，本发明非限于此，以下将以其它实施例对此加以说明。
图4为本发明第四实施例的薄膜晶体管示意图。请参照图4，薄膜晶体管400适于配置于基板401上，此薄膜晶体管400包括源极412与汲极414、金属氧化物半导体层420、有机闸绝缘层430以及闸极440。基板401可以是硬质基板，如玻璃基板，也可以是可挠式基板，如塑料基板等。
如同前述实施例的说明，若基板401为可挠式基板，则在薄膜晶体管400的制程中，可先将基板401配置于硬质载板(图未示)上，然后在基板401上形成薄膜晶体管400，再将硬质载板与基板401分离。
请继续参照图4，源极412与汲极414配置于基板401上。金属氧化物半导体层420配置于基板401上方以覆盖源极412与汲极414，其中金属氧化物半导体层420的材料选自于由氧化铟镓锌(InGaZnO)及氧化铟锌(InZnO)所组成的族群。有机闸绝缘层430配置于金属氧化物半导体层420上并覆盖源极412与汲极414。闸极440配置于有机闸绝缘层430上。此外，在本实施例中，薄膜晶体管400还具有配置于有机闸绝缘层430上的保护层450，以覆盖闸极440。简言之，薄膜晶体管400是一种顶闸极(topgate)式的薄膜晶体管。
闸极440的材质例如为钼。有机闸绝缘层430及保护层450的材质例如为可挠式有机材料，如有机聚合物，具体而言，如树脂等高分子聚合物。源极412与汲极414的材质例如是钛/铝/钛复合金属层。
本发明的第五实施例中，请参照图5，薄膜晶体管500还包括阻隔层460。阻隔层460配置于有机闸绝缘层430与金属氧化物半导体层420之间，以避免有机闸绝缘层430对金属氧化物半导体层420的电性表现造成不良的影响。
基于与薄膜晶体管100、200相同的理由，薄膜晶体管400、500与现有技术的薄膜晶体管相较之下亦可具有较高的载子迁移率。
综上所述，本发明实施例的薄膜晶体管是以金属氧化物半导体层做为通道层，因此不但可提高载子迁移率，更由于金属氧化物半导体层无须以高温制成，且其有机闸绝缘层可以具有可挠性的有机材料来制成，因而可应用于具有塑料基板的可挠式显示装置中，进而提高薄膜晶体管的应用灵活度。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种薄膜晶体管，适于配置于一基板上，其特征在于：该薄膜晶体管包括一闸极、一有机闸绝缘层、一源极与一汲极、一金属氧化物半导体层以及一阻隔层；该闸极配置于该基板上；该有机闸绝缘层配置于该基板上以覆盖该闸极；该源极与该汲极配置于该有机闸绝缘层的上方；该金属氧化物半导体层配置于该有机闸绝缘层的上方并接触该源极与该汲极；该阻隔层配置于该金属氧化物半导体层与该有机闸绝缘层之间，并位于该金属氧化物半导体层与该源极之间，且位于该金属氧化物半导体层与该汲极之间。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：该金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌(InGaZnO)或氧化铟锌(InZnO)其中之一或其结合。
3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：该有机闸绝缘层的材质包括可挠式有机材料。
4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：该有机闸绝缘层的材质包括有机聚合物。
5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：该阻隔层的材质包括氧化硅。
6.一种薄膜晶体管，适于配置于一基板上，其特征在于：该薄膜晶体管包括一源极与一汲极、一金属氧化物半导体层、一有机闸绝缘层、一闸极及一阻隔层；该源极与该汲极配置于该基板上；该金属氧化物半导体层配置于该基板的上方并覆盖该源极与该汲极；该有机闸绝缘层配置于该金属氧化物半导体层上；该闸极配置于该有机闸绝缘层上；该阻隔层位于该金属氧化物半导体层与该源极之间，且位于该金属氧化物半导体层与该汲极之间。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于：该金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌(InGaZnO)或氧化铟锌(InZnO)其中之一或其结合。
8.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于：该有机闸绝缘层的材质包括可挠式有机材料。
9.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于：该有机闸绝缘层的材质包括有机聚合物。
10.如权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于：该阻隔层配置于该金属氧化物半导体层与该有机闸绝缘层之间。
11.如权利要求10所述的薄膜晶体管，其特征在于：该阻隔层的材质包括氧化硅。
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