ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ТРАНЗИСТОР, ПОДЛОЖКА МАТРИЦЫ И ПАНЕЛЬ ДИСПЛЕЯ Российский патент 2017 года по МПК H01L29/786 H01L27/88 G02F1/13 

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие относится к технологии изготовления дисплеев и, более конкретно, к тонкопленочному транзистору (ТПТ), подложке матрицы и панели дисплея.

2. ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] ТПТ, которые работают как переключающие элементы панелей дисплея, являются полупроводниковыми устройствами, использующими ток между затвором, истоком и стоком. ТПТ включает затвор, изолирующий слой, полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные по очереди. Электроны являются носителями для обеспечения проводящих функций в проводящих каналах ТПТ.

[0003] Принцип работы ТПТ описан ниже. Когда затвор увеличивает напряжение, электроны спариваются вблизи затвора. Концентрация электронов возрастает, чтобы сформировать предварительный проводящий канал между истоком и стоком. Предварительный проводящий канал расположен ниже истока и стока. Во время работы ток между истоком и стоком должен проходить через полупроводниковый слой, чтобы достичь предварительного проводящего канала. Сопротивление полупроводникового слоя больше. В отключенном состоянии вблизи истока и стока формируется обратный канал, накапливающий электроны, так что имеет место ток утечки, который приводит к увеличению тока, когда ТПТ находится в отключенном состоянии, и отношение тока включения/отключения (Ion/Ioff) уменьшается.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить ТПТ, подложку матрицы и панель дисплея. В состоянии включения сопротивление проводящего канала уменьшено, и ток переключения увеличен. В отключенном состоянии концентрация электронов проводящего канала уменьшена, и ток отключения уменьшен, чтобы увеличить отношение Ion/Ioff.

[0005] В одном аспекте тонкопленочный транзистор (ТПТ) включает: затвор; первый изолирующий слой, расположенный над затвором; второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем; полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; и проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, при этом проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается.

[0006] При этом первое отверстие расположено над затвором, причем первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой, чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

[0007] При этом проводящим слоем является пленка из оксида индия-олова (ITO) или слой металла.

[0008] При этом полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие.

[0009] При этом исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть первый изолирующий слой, и полупроводниковый слой соединяется с первым изолирующим слоем через второе отверстие.

[0010] В еще одном аспекте подложка матрицы включает: подложку и некоторое число ТПТ, расположенных на подложке, причем ТПТ включает: затвор; первый изолирующий слой, расположенный над затвором; второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем; полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; и проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, причем проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается.

[0011] При этом первое отверстие расположено над затвором, и первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой, чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

[0012] При этом проводящим слоем является пленка ITO или металлический слой.

[0013] При этом полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие.

[0014] При этом исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть первый изолирующий слой, и полупроводниковый слой соединяется с первым изолирующим слоем через второе отверстие.

[0015] В еще одном аспекте панель дисплея включает: подложку матрицы и подложку из цветной пленки, расположенную напротив подложки матрицы, подложка матрицы включает подложку и некоторое число ТПТ, расположенных на подложке, ТПТ включает: затвор;

[0016] первый из олирующий слой, расположенный над затвором; второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем; полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; и проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, при этом проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается.

[0017] При этом первое отверстие расположен над затвором, первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

[0018] При этом проводящий слой является пленка ITO или металлический слой.

[0019] При этом полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие.

[0020] При этом исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком, ТПТ также включает слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта через зазор между истоком и стоком, чтобы открыть первый изолирующий слои, и полупроводниковый слои соединяется с первым изолирующим слоем через второе отверстие.

[0021] В свете вышеизложенного, ТПТ включает затвор, первый изолирующий слой, полупроводниковый слой, исток, сток, второй изолирующий слой и проводящий слой. Первый изолирующий слой расположен над затвором. Второй изолирующий слой расположен над первым изолирующим слоем. Полупроводниковый слой, исток и сток расположены между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем. Проводящий слой расположен над вторым изолирующим слоем, чтобы быть электрически связанным с затвором. При такой конфигурации затвор и проводящий слой принимают сигналы включения и сигналы отключения одновременно. Затвор и проводящий слой формируют два соответственных проводящих канала в полупроводниковом слое после получения сигналов включения. Сопротивление проводящих каналов уменьшено, так что ток включения увеличивается. Затвор и проводящий слой одновременно отталкивают электроны в проводящем канале после получения сигналов отключения, чтобы уменьшить ток отключения, т.е., чтобы уменьшить утечку тока. Как таковое, отношение Ion/Ioff увеличивается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022] Фиг. 1 - схематический вид ТПТ в соответствии с одним вариантом осуществления.

[0023] Фиг. 2 - схематический вид ТПТ с Фиг. 1 в состоянии включения.

[0024] Фиг. 3 - схематический вид ТПТ с Фиг. 1 в состоянии отключения.

[0025] Фиг. 4 - схематический вид ТПТ в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

[0026] Фиг. 5 - схематический вид подложки матрицы в соответствии с одним вариантом осуществления.

[0027] Фиг. 6 - схематический вид панели дисплея в соответствии с одним вариантом осуществления

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0028] Варианты осуществления изобретения теперь будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения.

[0029] На Фиг. 1 представлен схематический вид ТПТ в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 1, ТПТ 10 включает затвор 11, первый изолирующий слой 12, полупроводниковый слой 13, исток 14, сток 15, второй изолирующий слой 16 и проводящий слой 17. Первый изолирующий слой 12 расположен над затвором 11. Второй изолирующий слой 16 расположен над первым изолирующим слоем 12. Полупроводниковый слой 13, исток 14 и сток 15 расположены между первым изолирующим слоем 12 и вторым изолирующим слоем 16. Проводящий слой 17 расположен над вторым изолирующим слоем 16, и проводящий слой 17 и затвор 11 электрически связаны друг с другом. Таким образом, когда ТПТ 10 находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящем канале полупроводникового слоя 13 увеличивается. Когда ТПТ 10 находится в состоянии отключения, ток отключения в проводящем канале полупроводникового слоя 13 уменьшается.

[0030] В одном варианте осуществления первое отверстие 110 расположено над затвором 11. Первое отверстие 110 проходит через первый изолирующий слой 12 и второй изолирующий слой 16, чтобы открыть затвор 11. Проводящий слой 17 соединяется с затвором 11 через первое отверстие 110. Проводящий слой 17 может быть пленкой из оксида индия-олова (ITO) или металлическим слоем. Проводящий слой 17 может быть выполнен из другого проводящего материала только в том случае, если затвор 11 и проводящий слой 17 электрически связаны друг с другом.

[0031] В одном варианте осуществления полупроводниковый слой 13 расположен над первым изолирующим слоем 12. Исток 14 и сток 15 расположены над полупроводниковым слоем 13. Помимо этого, исток 14 и сток 15 расположены на двух боковых сторонах полупроводникового слоя 13. ТПТ 10 также включает слой омического контакта 18, расположенный между полупроводниковым слоем 13 и истоком 14, стоком 15. Помимо этого, слой омического контакта 18 включает второе отверстие 111, проходящее через слой омического контакта 18 через зазор между истоком 14 и стоком 15, чтобы открыть полупроводниковый слой 13. Второй изолирующий слой 16 соединяется с полупроводниковым слоем 13 через второе отверстие 111.

[0032] Принцип работы ТПТ 10 будет описан ниже.

[0033] На Фиг. 2 представлен схематический вид ТПТ с Фиг. 1 в состоянии включения. На Фиг. 3 представлен схематический вид ТПТ с Фиг. 1 в состоянии отключения. Как показано на Фиг. 2, ТПТ 10 находится в состоянии включения, когда на затвор 11 ТПТ 10 поступают сигналы включения, т.е., высокое напряжение. Исток 14 и сток 15 электрически соединены посредством полупроводникового слоя 13. Электроны являются носителями для активации функции электропроводности. В одном варианте осуществления, так как проводящий слой 17 и затвор 11 соединены посредством первого отверстия 110, сигналы включения поступают на затвор 11 и проводящий слой 17 одновременно. В этот момент проводящие каналы 133, 134 формируются, соответственно, на одной стороне 131 полупроводникового слоя 13 рядом с затвором 11 и на другой стороне 132 полупроводникового слоя 13 рядом с проводящим слоем 17. Ток передается между истоком 14 и стоком 15 через проводящие каналы 133, 134.

[0034] Как показано на Фиг. 3, ТПТ 10 находится в состоянии отключения, когда на затвор 11 ТПТ 10 поступают сигналы отключения. В этот момент исток 14 и сток 15 электрически изолированы. Конкретнее, проводящий слой 17 принимает сигналы отключения одновременно. В этот момент электроны в проводящих каналах 133, 134 отталкиваются затвором 11 и проводящим слоем 17, так что между истоком 14 и стоком 15 тока нет.

[0035] В свете вышеизложенного, два проводящих канала 133, 134 формируются, когда ТПТ 10 находится в состоянии включения. Сопротивление проводящих каналов уменьшено, так что ток включения увеличивается. В состоянии отключения электроны в проводящих каналах 133, 134 отталкиваются затвором 11 и проводящим слоем 17. Ток отключения уменьшается. То есть, утечка тока также уменьшается. Таким образом, отношение тока включения к току отключения увеличивается.

[0036] На Фиг. 4 представлен схематический вид ТПТ в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 4, ТПТ 40 включает затвор 41, первый изолирующий слой 42, полупроводниковый слой 43, исток 44, сток 45, второй изолирующий слой 46, проводящий слой 47 и слой омического контакта 48. Различие между ТПТ 40 и ТПТ 10 с Фиг. 1 будет описано ниже. Исток 44 и сток 45 расположены над первым изолирующим слоем 42. Полупроводниковый слой 43 расположен над истоком 44 и стоком 45. Слой омического контакта 48 расположен между полупроводниковым слоем 43 и истоком 44, стоком 45. Помимо этого, слой омического контакта 48 включает второе отверстие 441, проходящее через слой омического контакта 48 посредством зазора между истоком 44 и стоком 45, чтобы открыть первый изолирующий слой 42. Полупроводниковый слой 43 соединяется с первым изолирующим слоем 42 через второе отверстие 441.

[0037] Принцип работы ТПТ 40 по существу соответствует принципу работы ТПТ 10 из первого варианта осуществления.

[0038] На Фиг. 5 представлен схематический вид подложки матрицы в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 5, подложка матрицы 50 включает подложку 51 и некоторое число ТПТ 52, расположенных на подложке 51. ТПТ 52 могут быть вышеупомянутыми ТПТ 10 или ТПТ 40.

[0039] На Фиг. 6 представлен схематический вид панели дисплея в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 6, панель дисплея 60 включает подложку матрицы 61 и подложку из цветной пленки 62, расположенную напротив подложки матрицы 61, и слой жидкого кристалла 63 между подложкой матрицы 61 и подложкой из цветной пленки 62. Подложка матрицы 61 и подложка из цветной пленки 62 совместно регулируют выравнивание жидкого кристалла 631 в слое жидкого кристалла 63, чтобы управлять пучками света, проходящими через слой жидкого кристалла 63, для получения требуемых изображений. В этом варианте осуществления подложкой матрицы 61 является вышеупомянутая подложка матрицы 50.

[0040] В свете вышеизложенного, путем добавления одного проводящего слоя над вторым изолирующим слоем могут формироваться два проводящих канала, когда ТПТ находится в состоянии включения. Сопротивление проводящих каналов уменьшено, так что ток включения увеличивается. В состоянии отключения электроны в проводящих каналах отталкиваются затвором и проводящим слоем. Ток отключения уменьшается. То есть, ток утечки также уменьшается. Таким образом, отношение тока включения к току отключения увеличивается.

[0041] Мы полагаем, что данные варианты осуществления и их преимущества будут поняты из вышеприведенного описания, и будет очевидно, что в них могут быть внесены разные изменения, но без нарушения сущности и объема изобретения или без ущерба для всех его материальных преимуществ, при этом описанные выше примеры являются просто предпочтительными примерами вариантов осуществления изобретения.

Изобретение относится к тонкопленочному транзистору, подложке матрицы и панели дисплея. Тонкопленочный транзистор ТПТ включает затвор, первый изолирующий слой, расположенный над затвором, второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем, слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, причем слой омического контакта включает отверстие, проходящее через слой омического контакта посредством зазора между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через это отверстие, и проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем. Проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается. Когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах, уменьшается. Таким образом, отношение тока включения к току отключения увеличивается. 3 н. и 12 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Тонкопленочный транзистор (ТПТ), включающий:

затвор;

первый изолирующий слой, расположенный над затвором;

второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем;

полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, причем слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта посредством зазора между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие, и

проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, причем проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается,

2. ТПТ по п. 1, отличающийся тем, что первое отверстие расположено над затвором, причем первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой, чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

3. ТПТ по п. 1, отличающийся тем, что проводящим слоем является пленка из оксида индия-олова (ITO) или металлический слой.

4. ТПТ по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем.

5. ТПТ по п. 1, отличающийся тем, что исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком.

6. Подложка матрицы, включающая:

подложку и некоторое число ТПТ, расположенных на подложке, причем ТПТ включает:

затвор;

первый изолирующий слой, расположенный над затвором;

второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем;

полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, причем слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта посредством зазора между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие, и

проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, причем проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается.

7. Подложка матрицы по п. 6, отличающаяся тем, что первое отверстие расположено над затвором, причем первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой, чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

8. Подложка матрицы по п. 6, отличающаяся тем, что проводящим слоем является пленка ITO или металлический слой.

9. Подложка матрицы по п. 6, отличающаяся тем, что полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем.

10. Подложка матрицы по п. 6, отличающаяся тем, что исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком.

11. Панель дисплея, включающая:

подложку матрицы и подложку из цветной пленки, расположенную напротив подложки матрицы, причем подложка матрицы включает подложку и некоторое число ТПТ, расположенных на подложке, и причем ТПТ включает:

затвор;

первый изолирующий слой, расположенный над затвором;

второй изолирующий слой, расположенный над первым изолирующим слоем;

полупроводниковый слой, исток и сток, расположенные между первым изолирующим слоем и вторым изолирующим слоем; слой омического контакта, расположенный между полупроводниковым слоем, истоком и стоком, причем слой омического контакта включает второе отверстие, проходящее через слой омического контакта посредством зазора между истоком и стоком, чтобы открыть полупроводниковый слой, и второй изолирующий слой соединяется с полупроводниковым слоем через второе отверстие, и

проводящий слой, расположенный над вторым изолирующим слоем, причем проводящий слой и затвор электрически связаны друг с другом, так что когда ТПТ находится в состоянии включения, ток включения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, увеличивается, и когда ТПТ находится в состоянии отключения, ток отключения, генерируемый в проводящих каналах полупроводникового слоя, уменьшается.

12. Панель дисплея по п. 11, отличающаяся тем, что первое отверстие расположено над затвором, причем первое отверстие проходит через первый изолирующий слой и второй изолирующий слой, чтобы открыть затвор, и проводящий слой соединяется с затвором через первое отверстие.

13. Панель дисплея по п. 11, отличающаяся тем, что проводящим слоем является пленка ITO или металлический слой.

14. Панель дисплея по п. 11, отличающаяся тем, что полупроводниковый слой расположен над первым изолирующим слоем, исток и сток расположены над полупроводниковым слоем.

15. Панель дисплея по п. 11, отличающаяся тем, что исток и сток расположены над первым изолирующим слоем, полупроводниковый слой расположен над истоком и стоком.