ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ ТПТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК H01L29/786 H01L21/336 

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к технологии изготовления жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев) и, более конкретно, к переключающему тонкопленочному транзистору (ТПТ) и к способу его изготовления.

2. Описание уровня техники

В области детектирования панели ЖК-дисплея существуют две общепринятые конструкции схем детектирования. Одна - это схема детектирования, непосредственно соединенная с линиями сканирования или линиями данных в области отображения панели, и после детектирования необходимо разрезать соединение между контрольной схемой и схемой в области отображения, используя лазер. Другая - это контрольная схема, соединенная с линией сигнала в области отображения посредством переключающего ТПТ. Сигнал подается в область отображения через переключающий ТПТ, когда на затвор переключающего ТПТ подается высокое напряжение, чтобы включить его. Напротив, поскольку переключающий ТПТ отключается, чтобы разорвать соединение между контрольной линией и линией сканирования или линией данных в ответ на низкое напряжение, подаваемое на затвор переключающего ТПТ, когда панель работает в нормальном режиме, процесс лазерной резки не применяется.

Известно, что переключающий ТПТ для схемы детектирования имеет три электрода, а именно затвор, сток и исток. Затвор ТПТ находится в режиме отрицательного смещения в долгосрочном плане, когда панель работает в нормальном режиме, и, поэтому, электрическая характеристика полупроводникового слоя ТПТ изменяется, чтобы увеличить ток утечки. На Фиг. 1 показана принципиальная схема известного переключающего ТПТ. Как показано на Фиг. 1, закорачивающая перемычка соединяет стоки 11 и 14 двух ТПТ. Истоки 12 и 15 двух ТПТ соответственно соединены с разными линиями сканирования (GL) или линиями данных (DL). Когда на два затвора 13 и 16 ТПТ подается низкое напряжение, эти два ТПТ отключаются. Если ток утечки протекает через эти два ТПТ и закорачивающую перемычку, возникает короткое замыкание между упомянутыми разными линиями сканирования или линиями данных, т.е. короткое замыкание между разными сигналами, которое ухудшает качество отображения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает переключающий ТПТ и способ его изготовления для уменьшения тока утечки в канале переключающего ТПТ, чтобы улучшить переключающую характеристику при отключении ТПТ.

Согласно настоящему изобретению, переключающий тонкопленочный транзистор (ТПТ) имеет затвор, сток, исток, полупроводниковый слой и четвертый электрод. Сток соединен с первым сигналом. Затвор соединен с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ. Исток выводит первый сигнал, когда ТПТ включается. Четвертый электрод и затвор соответственно расположены на двух сторонах полупроводникового слоя. Четвертый электрод является проводящим и выборочно соединяется с напряжениями разного уровня.

В одном аспекте настоящего изобретения затвор и четвертый электрод соединяются с напряжением высокого уровня, когда ТПТ включается.

В еще одном аспекте настоящего изобретения уровень напряжения четвертого электрода идентичен уровню напряжения затвора.

В еще одном аспекте настоящего изобретения уровень напряжения четвертого электрода отличается от уровня напряжения затвора.

В еще одном аспекте настоящего изобретения переключающий ТПТ, кроме того, включает пассивирующий слой и подзатворный слой между затвором и полупроводниковым слоем. Сток и исток расположены между полупроводниковым слоем и пассивирующим слоем. Четвертый электрод расположен на пассивирующем слое. Когда переключающий ТПТ отключается, затвор соединяется с напряжением низкого уровня. Четвертый электрод соединяется с напряжением высокого уровня, чтобы отвести накопившиеся электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое, и после этого соединяется с напряжением низкого уровня.

В еще одном аспекте настоящего изобретения уровень напряжения четвертого электрода идентичен уровню напряжения затвора, когда четвертый электрод соединен с напряжением низкого уровня.

В еще одном аспекте настоящего изобретения уровень напряжения четвертого электрода отличается от уровня напряжения затвора, когда четвертый электрод соединен с напряжением низкого уровня.

В еще одном аспекте настоящего изобретения переключающий ТПТ, кроме того, включает пассивирующий слой и подзатворный слой на затворе. Сток и исток расположены между подзатворным слоем и полупроводниковым слоем. Четвертый электрод расположен на полупроводниковом слое. Пассивирующий слой окружает четвертый электрод. Когда переключающий ТПТ отключается, затвор соединяется с напряжением низкого уровня, и четвертый электрод заземляется, чтобы отвести накопившиеся электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое.

В еще одном аспекте настоящего изобретения первый сигнал является контрольным сигналом, и исток соединен с проверяемой линией сканирования или линией данных.

Согласно настоящему изобретению, способ изготовления переключающего ТПТ включает: формирование затвора, соединяющегося с управляющим сигналом, чтобы управлять включением и отключением переключающего ТПТ, и под-затворного слоя на подложке по очереди; формирование полупроводникового слоя на подзатворном слое; формирование стока, соединяющегося с первым сигналом, и истока на полупроводниковом слое, соответственно, и закрывание полупроводникового слоя пассивирующим слоем; и формирование четвертого электрода на пассивирующем слое, и четвертый электрод выборочно соединяется с напряжениями разного уровня.

Согласно настоящему изобретению, способ изготовления переключающего ТПТ включает: формирование затвора, соединяющегося с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ, и подзатворного слоя на подложке по очереди; формирование стока, соединяющегося с первым сигналом, и истока на подзатворном слое соответственно; формирование полупроводникового слоя на стоке и истоке в контакте с подзатворным слоем; формирование четвертого электрода на полупроводниковом слое и закрывание окружения четвертого электрода пассивирующим слоем, и четвертый электрод выборочно соединяется с напряжениями разного уровня.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в дополнение к затвору, стоку и истоку, обычным для известного переключающего ТПТ, в переключающий ТПТ добавлен четвертый электрод. Сток соединен с первым сигналом и затвор соединен с управляющим сигналом, чтобы управлять включением или отключением переключающего ТПТ. Первый сигнал выводится с истока, когда ТПТ включается. Четвертый электрод и затвор соответственно расположены на двух сторонах полупроводникового слоя. Четвертый электрод является проводящим и выборочно соединяется с разными уровнями напряжения, этим уменьшая ток утечки в канале, чтобы улучшить переключающую характеристику при отключении ТПТ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана принципиальная схема известного переключающего ТПТ.

На Фиг. 2 показан переключающий ТПТ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе переключающего ТПТ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 4 представлен вид в поперечном разрезе переключающего ТПТ согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 5 приведена блок-схема способа изготовления переключающего ТПТ, показанного на Фиг. 3.

На Фиг. 6 приведена блок-схема способа изготовления переключающего ТПТ, показанного на Фиг. 4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Обратимся к Фиг. 2. На Фиг. 2 показан переключающий ТПТ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как видно на Фиг. 2, переключающий ТПТ 20 включает затвор G, сток D, исток S, полупроводниковый слой 23 между затвором G, стоком D и истоком S и четвертый электрод В. Сток D соединен с первым сигналом, затвор G соединен с управляющим сигналом, чтобы управлять включением или отключением переключающего ТПТ 20. Первый сигнал выводится с истока S, когда переключающий ТПТ 20 включается. Четвертый электрод В и затвор G соответственно расположены на двух сторонах полупроводникового слоя 23. Четвертый электрод В выборочно соединяется с напряжениями разного уровня. Затвор G, сток D, исток S и четвертый электрод В изготовлены из проводящего материала.

В настоящем изобретении переключающий ТПТ 20 может быть применен в разных схемах, таких как переключающий ТПТ, соединенный с электродом пикселя, контрольная схема или макетная плата ЖК-дисплея с активной матрицей. Предпочтительно, переключающий ТПТ 20 предназначен для использования в контрольной схеме. В это время первый сигнал, соединенный со стоком D, является контрольным сигналом, сток S соединен с проверяемой схемой, которой является линия данных DL или линия сканирования GL. В качестве примера, ниже приведено описание применения переключающего ТПТ в контрольной схеме.

В данном варианте осуществления затвор G и четвертый электрод В соединяются с напряжением высокого уровня, когда переключающий ТПТ 20 включается. В это время уровень напряжения четвертого электрода В или соответствует уровню напряжения затвора G, или отличается от него. Следует сказать, что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал. Когда переключающий ТПТ 20 начинает отключаться, затвор G соединен с напряжением низкого уровня и четвертый электрод В выборочно соединяется с напряжениями разного уровня для отвода тока утечки со стороны затвора G в полупроводниковом слое 23. И затем четвертый электрод В также соединяется с напряжением низкого уровня. Уровень напряжения четвертого электрода В или соответствует уровню напряжения затвора G или отличается от него. Следует сказать, что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал.

На Фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе переключающего ТПТ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 3, переключающий ТПТ 20 включает затвор G на базе 21, подзатворный слой 22 на затворе G и полупроводниковый слой 23 на подзатворном слое 22. Сток D и исток S выполнены на полупроводниковом слое 23 и разделены пассивирующим слоем 24. Пассивирующий слой 24 также закрывает всю поверхность. Четвертый электрод В расположен над зазором между стоком D и истоком S и заходит на сток D и исток S. Два слоя n+25 с повышенной концентрацией электронов расположены соответственно между стоком D и полупроводниковым слоем 23 и между истоком S и полупроводниковым слоем 23. Эти два слоя n+25 являются, соответственно, частью стока D или истока S и значительно уменьшают сопротивление канала, когда переключающий ТПТ 20 включается.

В данном варианте осуществления затвор расположен на одной стороне полупроводникового слоя, а сток и исток расположены на противоположной стороне полупроводникового слоя. Затвор G соединен с напряжением низкого уровня, и четвертый электрод В соединен с напряжением высокого уровня, чтобы отводить накопившиеся электроны со стороны затвора G в полупроводниковом слое 23 для уменьшения тока утечки, когда переключающий ТПТ 20 отключается. Напряжение низкого уровня четвертого электрода В или соответствует напряжению затвора G, или отличается от него. Следует сказать что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал. Случай, когда переход с напряжения высокого уровня на напряжение низкого уровня, подаваемое на четвертый электрод В, подобен переходу с напряжения высокого уровня на напряжение низкого уровня, подаваемое на затвор G, когда переключающий ТПТ отключается. Поэтому происходит утечка электронов, накопившихся на стороне, удаленной от стороны затвора G в полупроводниковом слое 23, а также электронов, рядом со стороной затвора G в полупроводниковом слое 23.

На Фиг. 4 представлен вид в поперечном разрезе переключающего ТПТ согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 4, переключающий ТПТ 30 включает затвор G на базе 31, подзатворный слой 32 на затворе G. Сток D и исток S расположены на подзатворном слое 32 и разделены полупроводниковым слоем 33. Полупроводниковый слой 33 также покрывает весь сток D и исток S. Четвертый электрод В расположен над зазором между стоком D и истоком S и заходит на сток D и исток S, но не закрывает весь сток D и исток S. Остальная поверхность покрыта пассивирующим слоем 34, окружающим четвертый электрод В, и между пассивирующим слоем 34 и четвертым электродом В есть определенный зазор. Два слоя 35 n+ с повышенной концентрацией электронов расположены, соответственно, между стоком D и полупроводниковым слоем 32 и между истоком S и полупроводниковым слоем 32. Эти два слоя n+35 являются, соответственно, частью стока D или истока S и значительно уменьшают сопротивление канала, когда переключающий ТПТ 30 включается. Затвор G, сток D, исток S и четвертый электрод В являются проводящими.

В данном варианте осуществления затвор G, сток D и исток S расположены, соответственно, на одной стороне полупроводникового слоя 33, и четвертый электрод В и затвор G расположены, соответственно, на двух сторонах полупроводникового слоя 33. Затвор G соединен с напряжением низкого уровня, и четвертый электрод В заземляется, чтобы отводить накопившиеся электроны со стороны затвора G в полупроводниковом слое 33 для уменьшения тока утечки, когда переключающий ТПТ 30 отключается. Когда четвертый электрод В соединен с напряжением низкого уровня, электроны на удалении от стороны затвора G в полупроводниковом слое 33, которая расположена рядом с четвертым электродом В, отводятся непосредственно через четвертый электрод В, поскольку четвертый электрод В непосредственно контактирует с полупроводниковым слоем 33. Уровень напряжения четвертого электрода В или соответствует уровню напряжения затвора G, или отличается от него. Обратите внимание, что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал.

Теперь обратимся к Фиг. 5. На Фиг. 5 приведена блок-схема способа изготовления переключающего ТПТ, показанного на Фиг. 3. Как показано на Фиг. 5, способ изготовления переключающего ТПТ включает следующие этапы.

Этап S101: формирование затвора для соединения с управляющим сигналом, чтобы включать или отключать переключающий ТПТ, и подзатворного слоя на подложке по очереди.

Этап S102: формирование полупроводникового слоя на подзатворном слое.

Этап S103: формирование стока для соединения с первым сигналом и истока на полупроводниковом слое, соответственно, и закрывание пассивирующим слоем. Когда переключающий ТПТ используется в контрольной схеме, первый сигнал является контрольным сигналом, и сток соединяется с контрольной схемой. Контрольной схемой является линия данных или линия сканирования.

Этап S104: формирование четвертого электрода на пассивирующем слое, и четвертый электрод выборочно соединяется с напряжениями разного уровня.

В данном варианте осуществления затвор расположен на одной стороне полупроводникового слоя, а сток и исток расположены на противоположной стороне полупроводникового слоя. Четвертый электрод и затвор соединяются с высоким напряжением, когда ТПТ включается, и напряжение четвертого электрода или идентично напряжению затвора, или отличается от него. Затвор соединяется с низким напряжением и четвертый электрод соединяется с высоким напряжением, чтобы отвести накопившиеся электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое для уменьшения тока утечки, когда переключающий ТПТ отключается. После этого четвертый электрод соединяется с низким напряжением, и напряжение четвертого электрода или идентично напряжению затвора, или отличается от него. Следует сказать что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал.

Теперь обратимся к Фиг. 6. На Фиг. 6 приведена блок-схема способа изготовления переключающего ТПТ, показанного на Фиг. 4. Как показано на Фиг. 6, способ изготовления переключающего ТПТ включает следующие этапы.

Этап S201: формирование затвора для соединения с управляющим сигналом, чтобы управлять включением или отключением переключающего ТПТ, и подзатворного слоя на подложке по очереди.

Этап S202: формирование стока для соединения с первым сигналом и истока на подзатворном слое, соответственно. Когда переключающий ТПТ используется в контрольной схеме, первый сигнал является контрольным сигналом, и исток используется для соединения с проверяемой схемой. Контрольной схемой является линия данных или линия сканирования.

Этап S203: формирование полупроводникового слоя на стоке и истоке и обеспечение контакта с подзатворным слоем.

Этап S204: формирование четвертого электрода на полупроводниковом слое и закрывание окружения четвертого электрода пассивирующим слоем, и четвертый электрод выборочно соединяется с напряжениями разного уровня.

В данном варианте осуществления затвор, сток и исток расположены на одной стороне полупроводникового слоя. Четвертый электрод и затвор соединяются с высоким напряжением, когда ТПТ включается, и напряжение четвертого электрода или идентично напряжению затвора, или отличается от него. Затвор соединяется с низким напряжением и четвертый электрод заземляется, чтобы отводить электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое для уменьшения тока утечки, когда переключающий ТПТ отключается. Напряжение четвертого электрода или идентично напряжению затвора, или отличается от него после отключения переключающего ТПТ. Следует сказать что разница между двумя уровнями напряжения имеет ограниченный интервал.

Суммируя вышесказанное, настоящее изобретение предлагает переключающий ТПТ, включающий затвор, сток, исток и четвертый электрод. Сток соединяется с первым сигналом, затвор соединяется с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ, и исток передает первый сигнал, когда ТПТ включается. Четвертый электрод и затвор расположены на двух сторонах истока и стока. Четвертый электрод является проводящим и выборочно соединяется с разными уровнями напряжения, этим уменьшая ток утечки в канале, чтобы улучшить переключающую характеристику при отключении ТПТ.

Специалисты в данной области техники легко поймут, что в устройство могут быть внесены многочисленные модификации и изменения, но без изменения объема изобретения. Соответственно, приведенное выше раскрытие должно истолковываться как ограниченное только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Настоящее изобретение предлагает переключающий тонкопленочный транзистор (ТПТ), который включает затвор, сток, исток, полупроводниковый слой и четвертый электрод, причем сток соединяется с первым сигналом, затвор соединяется с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ, исток выводит первый сигнал, когда ТПТ включается, четвертый электрод и затвор соответственно расположены на двух сторонах полупроводникового слоя, и четвертый электрод является проводящим и выборочно соединяется с напряжениями разного уровня, причем первый сигнал является контрольным сигналом, и исток соединен с проверяемой линией сканирования или линией данных. Изобретение обеспечивает уменьшение тока утечки в канале переключающего ТПТ, чтобы улучшить переключающую характеристику при отключении ТПТ. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Переключающий тонкопленочный транзистор (ТПТ), включающий затвор, сток, исток, полупроводниковый слой и четвертый электрод, причем сток соединяется с первым сигналом, затвор соединяется с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ, исток выводит первый сигнал, когда ТПТ включается, четвертый электрод и затвор соответственно расположены на двух сторонах полупроводникового слоя и четвертый электрод является проводящим и выборочно соединяется с напряжениями разного уровня, причем первый сигнал является контрольным сигналом и исток соединен с проверяемой линией сканирования или линией данных.

2. Переключающий ТПТ по п. 1, отличающийся тем, что затвор и четвертый электрод соединяются с напряжением высокого уровня, когда ТПТ включается.

3. Переключающий ТПТ по п. 2, отличающийся тем, что уровень напряжения четвертого электрода идентичен уровню напряжения затвора.

4. Переключающий ТПТ по п. 2, отличающийся тем, что уровень напряжения четвертого электрода отличается от уровня напряжения затвора.

5. Переключающий ТПТ по п. 1, кроме того, включающий пассивирующий слой и подзатворный слой между затвором и полупроводниковым слоем, причем сток и исток расположены между полупроводниковым слоем и пассивирующим слоем, четвертый электрод расположен на пассивирующем слое; когда переключающий ТПТ отключается, затвор соединяется с напряжением низкого уровня, четвертый электрод соединяется с напряжением высокого уровня, чтобы отвести накопившиеся электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое, и после этого соединяется с напряжением низкого уровня.

6. Переключающий ТПТ по п. 5, отличающийся тем, что уровень напряжения четвертого электрода идентичен уровню напряжения затвора, когда четвертый электрод соединяется с напряжением низкого уровня.

7. Переключающий ТПТ по п. 5, отличающийся тем, что уровень напряжения четвертого электрода отличается от уровня напряжения затвора, когда четвертый электрод соединяется с напряжением низкого уровня.

8. Переключающий ТПТ по п. 1, кроме того, включающий пассивирующий слой и подзатворный слой на затворе, причем сток и исток расположены между подзатворным слоем и полупроводниковым слоем, четвертый электрод расположен на полупроводниковом слое, пассивирующий слой окружает четвертый электрод; когда переключающий ТПТ отключается, затвор соединяется с напряжением низкого уровня, и четвертый электрод заземляется, чтобы отвести накопившиеся электроны со стороны затвора в полупроводниковом слое.

9. Способ изготовления переключающего ТПТ, включающий:

формирование затвора, соединяющегося с управляющим сигналом, чтобы управлять включением и отключением переключающего ТПТ, и подзатворного слоя на подложке по очереди;

формирование полупроводникового слоя на подзатворном слое;

формирование стока, соединяющегося с первым сигналом, и истока на полупроводниковом слое и закрывание полупроводникового слоя пассивирующим слоем и

формирование четвертого электрода на пассивирующем слое, причем четвертый электрод выборочно соединяется с разными уровнями напряжения,

причем способ, кроме того, включает:

формирование затвора, соединяющегося с управляющим сигналом для управления включением или отключением ТПТ, и подзатворного слоя на подложке по очереди;

формирование стока, соединяющегося с первым сигналом, и истока на подзатворном слое;

формирование полупроводникового слоя на стоке и истоке в контакте с подзатворным слоем и

формирование четвертого электрода на полупроводниковом слое и закрывание окружения четвертого электрода пассивирующим слоем, причем четвертый электрод выборочно соединяется с разными уровнями напряжения.