发明名称 双类型薄膜场效电晶体及其形成方法
摘要 一种微电子装置,包括一闸极层以接收一输入电压,一绝缘层形成在闸极层上,及传导通道层形成在绝缘层上,及承载源极与汲极间之电流。传导通道层可提供双通道。双通道包括一p通道及一n通道,其中选择性致能p通道及n通道之一以回应输入电压极性。也揭示一种形成该装置之方法及其应用。
申请公布号 TW503581 申请公布日期 2002.09.21
申请号 TW089109150 申请日期 2000.05.12
申请人 万国商业机器公司 发明人 汤玛斯 多德尔;黄威;张 C 崔
分类号 H01L29/786 主分类号 H01L29/786
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种场效电晶体装置,包括:一闸极层可接收一输入电压;一绝缘层形成在闸极层上;一传导通道层形成在绝缘层上用以承载一源极与一汲极间之电流;及传导通道层可提供一双通道,双通道包括一p通道及一n通道,其中选择性致能p通道及n通道之一以回应输入电压。2.如申请专利范围第1项之装置,其中闸极层包括一凹陷闸极结构。3.如申请专利范围第1项之装置,其中传导通道层包括一模特绝缘材料。4.如申请专利范围第1项之装置,其中传导通道包括YBa2Cu3O7-,其中在约0与约1之间。5.如申请专利范围第1项之装置,其中闸极层包括掺杂铌之二氧化钛锶。6.如申请专利范围第1项之装置,其中绝缘层包括二氧化钛锶。7.如申请专利范围第1项之装置,其中形成p通道以回应一负输入电压,及形成n通道以回应一正输入电压。8.如申请专利范围第1项之装置,其中p通道包括一电洞积聚层以回应一负输入电压。9.如申请专利范围第1项之装置,其中n通道包括一电子积聚层以回应一正输入电压。10.如申请专利范围第1项之装置,其中场效电晶体装置包括一薄膜电晶体。11.一种场效电晶体电路,包括:一薄膜电晶体具有一闸极,一源极及一汲极;薄膜电晶体包括一闸极层用以形成闸极,闸极可接收一输入电压;在闸极层上形成一绝缘层;在绝缘层上形成一传导通道层用以承载源极与汲极间之电流;及传导通道层可提供一双通道,双通道包括一p通道及一n通道,其中选择性致能p通道及n通道之一以回应输入电压。12.如申请专利范围第11项之电路,其中闸极包括一凹陷闸极结构。13.如申请专利范围第11项之电路,其中源极及汲极之一接到一负荷,而源极及汲极之另一者接到一交流电压,俾薄膜电晶体将负载上之交流电压整流。14.如申请专利范围第11项之电路,其中传导通道层包括一模特绝缘材料。15.如申请专利范围第11项之电路,其中传导通道包括YBa2Cu3O7-,其中在约0与约1之间。16.如申请专利范围第11项之电路,其中闸极层包括掺杂铌之二氧化钛锶。17.如申请专利范围第11项之电路,其中绝缘层包括二氧化钛锶。18.如申请专利范围第11项之电路,其中形成p通道以回应一负输入电压,及形成n通道以回应一正输入电压。19.如申请专利范围第11项之电路,其中p通道包括一电洞积聚层以回应一负输入电压。20.如申请专利范围第11项之电路,其中n通道包括一电子积聚层以回应一正输入电压。21.如申请专利范围第11项之电路,其中薄膜电晶体与一发光二极体连接且将其驱动。22.一种形成双通道电晶体之方法,包括以下步骤:提供一闸极层用以接收输入电压;在闸极层上沈积一绝缘层;在绝缘层上形成一双通道层,系藉由:在绝缘层上磊晶沈积一杯率层;及在一减少环境中使杯率层回火以提供一实质无缺陷之杯率层,俾双通道包括一p通道及一n通道,其中选择性致能p通道及n通道之一以回应操作期间之输入电压;及在传导通道层上形成源极及汲极。23.如申请专利范围第22项之方法,其中提供一闸极层之步骤包括定闸极层之图样以形成一凹陷闸极结构。24.如申请专利范围第22项之方法,其中杯率负包括一模特绝缘材料。25.如申请专利范围第22项之方法,其中杯率层之步骤包括YBa2Cu3O7-,其中在约0与约1之间。26.如申请专利范围第22项之方法,其中提供一闸极层之步骤包括掺杂闸极层之步骤。27.如申请专利范围第22项之方法,更包括形成一电洞积聚层以回应一负输入电压之步骤。28.如申请专利范围第22项之方法,更包括形成一电子积聚层以回应一正输入电压之步骤。29.如申请专利范围第22项之方法,其中回火步骤包括维持一温度在约200℃与约500℃之间,长达约0.2小时与约5小时之间。30.如申请专利范围第22项之方法,其中回火步骤包括在氧中回火以调整杯率层之氧含量之步骤。31.如申请专利范围第22项之方法,其中回火步骤包括在包括一真空及一惰性气体之一之减少环境中回火之步骤。图式简单说明:图1是习用氧化模特绝缘薄膜电晶体(MTFT)装置的剖面图,具有单一p通道;图2是根据本发明双类型TFT的剖面图;图3是根据本发明图2 TFT的上视图;图4是根据本发明双类型TFT的闸极层剖面图,以形成结构的基底及显示图样以形成各自的凹陷闸极;图5是根据本发明双类型TFT的上视图,以显示光罩图样以形成一凹陷闸极及TFT装置区域;图6是根据本发明图4 TFT的剖面图,显示薄绝缘层沈积在闸极层/基底上;图7是根据本发明图6 TFT的剖面图,显示杯率材料的磊晶正,以形成一传导通道薄板在绝缘层上;图8是根据本发明图4 TFT的剖面图,显示杯率材料的磊晶正,以形成一传导通道薄板在绝缘层上,使用化学机械研磨法以使绝缘层极化;图9是根据本发明图7 TFT的剖面图,显示沈积在杯率表面的电极以形成源极及汲极;图10是根据本发明图8 TFT的剖面图,显示形成在平坦杯率表面的电极以形成源极及汲极;图11是根据本发明图9 TFT的剖面图,显示电极上的薄绝缘层及传导层,以形成上闸极作为TET装置的第四端;图12是根据本发明图10 TFT的剖面图,显示电极上的薄绝缘层及传导层以形成上闸极作为TFT装置的第四端;图13a-c是根据本发明模特绝缘材料(M-I-Mt)的能量带图的例子,以说明区域晶隙状态的存在;图14是根据本发明特征的M-I-Mt结构的能量带图的示意例,以说明n通道以正电压施加在闸极;图15是根据本发明的另一特征的M-I-Mt结构的能量带图的示意例,以说明p通道以负电压施加在闸极;图16是根据本发明特征的M-I-Mt结构的电荷分布例,以说明n通道以正电压施加在闸极;图17是根据本发明另一特征的M-I-Mt结构的电荷分布例,以说明p通道以负电压施加在闸极;图18是根据本发明操作中双类型TFT的剖面图,以显示形成的线性区域(低汲极区域);图19是根据本发明操作中双类型TFT的剖面图,以显示形成的饱和区域;图20是本发明根据YBCO材料的双类型TFT的装置结构的剖面图;图21是根据本发明双类型TFT的汲极电流与汲极电压的实验数据图,其中闸极电压(Vg)在-20至0伏之间变化;图22是根据本发明单一装置的双类型传导的汲极电流与闸极电压的实验数据图;图23是根据本发明在p通道模式中的TFT,在数个不同闸极电压下汲极电流与汲极电压的实验数据图;图24是根据本发明在n通道模式中的TFT,在数个不同闸极电压下汲极电流与汲极电压的实验数据图;图25的图形显示根据本发明双类型TFT的高on/off电流比;图26是根据本发明双类型TFT在数个不同闸极电压下汲极电流与汲极电压的实验数据图,以显示p通道模式的电流与电压特征;图27是习用全波二极体桥式整流电路的示意图;图28a是输入电压与时间(表示输入信号)的图形;图28b是图27电路中输出电压与时间的图形;图29是根据本发明双类型TFT整流电路的示意图;图30是图29电路中输出电压与时间的图形;图31是根据本发明另一传导TFT整流电路的示意图;图32是图31电路中输出电压与时间的图形;及图33是根据本发明双类型TFT驱动的有机LED示意图。
地址 美国
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