薄膜晶体管及其阵列制造技术

本发明专利技术涉及一种薄膜晶体管，其包括：一半导体层，一源极，一漏极，一绝缘层，及一栅极，所述漏极与源极间隔设置，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极绝缘设置，其中，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为1~20。本发明专利技术还提供一种薄膜晶体管阵列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜晶体管及其阵列。
技术介绍
薄膜晶体管（ThinFilmTransistor,TFT)是现代微电子技术中的一种关键性电 子元件，目前已经被广泛的应用于平板显示器等领域。薄膜晶体管主要包括栅极、绝缘层、 半导体层、源极和漏极。其中，源极和漏极间隔设置并与半导体层电连接，栅极通过绝缘层 与半导体层及源极和漏极间隔绝缘设置。所述半导体层位于所述源极和漏极之间的区域形 成一沟道区域。薄膜晶体管中的栅极、源极、漏极均由导电材料构成，该导电材料一般为金 属或合金。当在栅极上施加一电压时，与栅极通过绝缘层间隔设置的半导体层中的沟道区 域会积累载流子，当载流子积累到一定程度，与半导体层电连接的源极漏极之间将导通，从 而有电流从源极流向漏极。在实际应用中，对薄膜晶体管的要求是希望得到较大的开关电 流比，即，半导体层具有较好的P型或N型单极性。 现有技术中，半导体层中采用过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等半导体材料，所 述半导体材料在自然界天然存在的结构为具有数百层以上的层状结构。然而，由于层数较 多，厚度较大，难以形成连续的导电通路，因而妨碍了该过渡金属硫化物及过渡金属氧化物 在大面积的薄膜晶体管等电子器件的应用。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种薄膜晶体管以及大面积的薄膜晶体管阵列。 -种薄膜晶体管，其包括：一半导体层、一源极、一漏极、一绝缘层、及一栅极，所述 漏极与源极间隔设置，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极绝缘设 置，其中，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由多个半导体分 子层组成的层状结构，其层数为广20。 -种薄膜晶体管阵列，其包括：多个薄膜晶体管单元，多个相互间隔的行电极以及 多个相互间隔的列电极，所述薄膜晶体管单元包括一半导体层、一源极、一漏极、一绝缘层、 及一栅极，所述漏极与源极间隔设置，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极 及漏极绝缘设置，其中，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由 多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为1~20。 本专利技术提供的薄膜晶体管及其阵列具有以下优点：由于所述半导体膜碎片部分重 叠且连续形成沟道，该半导体层中的半导体膜碎片均匀分布，因而表现出良好的半导体性， 并且所述半导体膜碎片的层数较少，容易被栅极调制，使获得的薄膜晶体管具有较好的开 关电流比。【附图说明】 图1是本专利技术第一实施例提供的薄膜晶体管的剖视图。 图2是图1所述薄膜晶体管的俯视图。 图3是所述半导体膜碎片的透射电镜照片。 图4是本专利技术碳纳米管膜的扫描电镜照片。 图5是本专利技术多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。 图6是本专利技术非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。 图7是本专利技术扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。 图8是本专利技术第二实施例提供的薄膜晶体管阵列的俯视图。 图9是图8的薄膜晶体管单元的沿A-A'的剖视图。 图10是本专利技术第二实施例提供的薄膜晶体管阵列的制备方法流程图。 主要元件符号说明【主权项】1. 一种薄膜晶体管，其包括：一半导体层、一源极、一漏极、一绝缘层及一栅极，所述半 导体层、源极、漏极设置于所述绝缘层的一表面，所述漏极与源极间隔且与所述半导体层电 连接，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极间隔且绝缘设置，其特征 在于，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由多个半导体分子 层组成的层状结构，其层数为1~20。2. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体层中相邻的半导体膜碎 片搭接形成一导电通路。3. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体层覆盖所述绝缘层位于 所述源极与漏极的表面，覆盖的面积百分数为29T100%。4. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体膜碎片的材料为MoS2、 WS2、BN、Mn02、ZnO、MoSe 2、MoTe2、TaSe2、NiTe2、Bi2Te 3 中的至少一种。5. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体层由多个半导体膜碎片 组成。6. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体膜碎片的面积为2平方微 米飞平方微米，所述半导体膜碎片的厚度为2纳米~20纳米。7. 如权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体膜碎片的面积为3平方微 米~4平方微米，所述半导体膜碎片的厚度为2纳米~10纳米。8. 如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极以及漏极包括一碳纳米管 层。9. 如权利要求8所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管层包括碳纳米管膜、或 碳纳米管膜与碳纳米管线状结构的组合。10. 如权利要求8所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个碳纳米 管，该多个碳纳米管相互连接形成一导电网络。11. 一种薄膜晶体管阵列，其包括：多个薄膜晶体管单元，多个相互间隔的行电极以及 多个相互间隔的列电极，所述薄膜晶体管单元包括一半导体层、一源极、一漏极、一绝缘层、 及一栅极，所述半导体层、源极、漏极设置于所述绝缘层一表面，所述漏极与源极间隔设置 且与所述半导体层电连接，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极间 隔且绝缘设置，其特征在于，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为 一由多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为1~20。12. 如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列，其特征在于，所述半导体层中相邻的半导 体膜碎片搭接形成一导电通路。13. 如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列，其特征在于，所述多个行电极与多个列电 极相互交叉设置并相互绝缘。14. 如权利要求11所述的薄膜晶体管阵列，其特征在于，所述多个行电极以及多个列 电极分别与所述源极及漏极电连接。【专利摘要】本专利技术涉及一种薄膜晶体管，其包括：一半导体层，一源极，一漏极，一绝缘层，及一栅极，所述漏极与源极间隔设置，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极绝缘设置，其中，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为1~20。本专利技术还提供一种薄膜晶体管阵列。【IPC分类】H01L29-786, H01L29-06【公开号】CN104867980【申请号】CN201410060924【专利技术人】金元浩, 李群庆, 范守善 【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司【公开日】2015年8月26日【申请日】2014年2月24日【公告号】US20150243682本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其包括：一半导体层、一源极、一漏极、一绝缘层及一栅极，所述半导体层、源极、漏极设置于所述绝缘层的一表面，所述漏极与源极间隔且与所述半导体层电连接，所述栅极通过所述绝缘层与所述半导体层、所述源极及漏极间隔且绝缘设置，其特征在于，所述半导体层包括至少一半导体膜碎片，每个半导体膜碎片为一由多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为1~20。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金元浩，李群庆，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11