晶体管器件制造技术

一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间具有沟道长度L和沟道宽度W的并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，有机聚合物电介质与无机氧化物半导体沟道接触，其中在使栅极导体和漏极导体维持在相同电位的同时使在源极导体和漏极导体之间至少X nA的恒定电流维持达14小时的时段所需的栅极电压，变化小于1V，优选地变化小于大约0.2V；其中X等于W/L比乘以50。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶体管器件带来本专利技术的工作受到了来自欧洲共同体第七框架计划(EuropeanCommunity'sSeventhFrameworkProgramme)(FP7/2007-2013)的资助，授予协议号为NMP3-SL-2011-263042。
本专利技术涉及包括无机金属氧化物半导体(MOX)的薄膜晶体管(TFT)器件。
技术介绍
要实现具有良好的操作稳定性的高性能MOXTFT，金属氧化物共同体(community)主要集中于金属氧化物半导体与无机栅极电介质(诸如SiO2、Si3N4、AlOx、ZrOx和HfOx)的结合，这些无机栅极电介质是用于广泛使用的无机半导体(诸如非晶硅或多晶硅)的既定的栅极电介质材料。本申请的专利技术人已经对无机金属氧化物与界面接合的有机聚合物栅极电介质(PGD)的结合进行了广泛的研究，并且令人惊讶的是，本申请的专利技术人已经成功生产出了展现出优良的操作应力(stress)稳定性和/或低操作电压的晶体管器件。应当指出，关于电稳定性，已经认为高稳定性氧化物TFT需要与无机栅极电介质(主要是AlOx、SiOx和SiNx)界面接合，这些无机栅极电介质在原子界面结构、机械性能和热性能方面与无机金属氧化物更为兼容。应当指出，关于许多小功率应用所期望的低电压操作，已经认为，鉴于MOXS的大带隙(>3eV)以及所观察到的在无机氧化物的相对介电常数和带隙之间的反相关，实现没有显著的栅极漏电流的低电压操作具有挑战性。这里应当指出，目前的理解是，在半导体和栅极电介质的导带/价带之间的最小能量偏移需要大于1-2eV，以将电荷载流子限定于活性界面处并且使不期望的从半导体到栅极电介质内的电荷注入最小化。
技术实现思路
特此提供有一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间具有沟道长度L和沟道宽度W的并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，所述有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体沟道接触，其中在使所述栅极导体和漏极导体维持在相同电位的同时使在所述源极导体和漏极导体之间至少XnA的恒定电流维持达14小时的时段所需的栅极电压变化小于1V，优选地变化小于大约0.2V；其中X等于W/L比乘以50。在一个实施例中，所述无机氧化物半导体沟道是非晶态无机氧化物半导体。在一个实施例中，所述非晶态无机氧化物半导体包括铟和锌中的至少一种。在一个实施例中，所述半导体沟道通过仅包括有机聚合物电介质材料的栅极电介质与所述栅极导体电容性地耦合。在一个实施例中，所述晶体管器件是顶栅晶体管器件。在一个实施例中，所述晶体管器件由作为基板的柔性塑料支撑膜支撑。在一个实施例中，所述柔性塑料支撑膜包括聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)(poly(ethylene-2,6-naphthalate))、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮或聚酰亚胺。特此提供有一种生产前述的晶体管器件的方法，包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。在一个实施例中，所述方法包括通过最大处理温度小于80℃的工艺来形成所述有机聚合物电介质的所述沉积物。特此提供有一种发光器件，可通过经由包括与电源和发光材料串联连接的源极导体和驱动导体的驱动晶体管来控制通过所述发光材料的电流来操作，其中所述驱动晶体管包括经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，所述有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体接触。在一个实施例中，所述驱动晶体管的所述栅极导体处的电压受一个或多个开关晶体管控制。在一个实施例中，所述发光材料包括有机发光材料。在一个实施例中，所述方法包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。特此提供有一种操作如上所述的发光器件的方法，包括以至少100Cd/m2的亮度驱动所述发光器件。特此提供有一种操作如上所述的发光器件的方法，包括使至少XnA的电流通过所述发光材料和驱动晶体管，其中X等于所述驱动晶体管的W/L比乘以50。特此提供有一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体，所述有机聚合物电介质与所述半导体接触并在1kHz展现出至少为5的介电常数，优选为大于大约40的介电常数。在一个实施例中，所述有机聚合物电介质是铁电聚合物或弛豫铁电聚合物。在一个实施例中，所述无机氧化物半导体展现出至少3eV的HOMO-LUMO带隙。特此提供有一种生产如上所述的晶体管器件的方法，包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。特此提供有一种生产晶体管器件的方法，包括：从金属有机前驱体的溶液形成氧化物半导体沟道材料的沉积物，在存在水的情况下以150-350℃之间的温度对所述前驱体膜进行退火，并且将有机聚合物栅极电介质沉积在所述氧化物半导体沟道的顶部上。在一个实施例中，所述方法包括通过最大处理温度小于80℃的沉积工艺来沉积所述有机聚合物栅极电介质。在一个实施例中，所述金属有机前驱体是溶解在乙醇或水溶剂中的金属醇盐或金属硝酸盐。在一个实施例中，所述氧化物半导体沟道材料在所述聚合物栅极电介质的沉积之后包括至少10％的金属氢氧化物物质。特此提供有一种电子器件，包括至少两个晶体管器件：包括无机氧化物半导体沟道的第一晶体管器件，以及包括有机聚合物半导体沟道的第二晶体管器件；以及其中所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道二者经由共同的有机聚合物电介质与各自的栅极导体电容性地耦合，所述共同的有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道二者接触。在一个实施例中，所述第一晶体管器件是n型晶体管器件，以及所述第二晶体管器件是p型晶体管器件。在一个实施例中，所述无机氧化物半导体沟道是非晶态无机氧化物半导体沟道。在一个实施例中，所述非晶态无机氧化物半导体包括铟和锌中的至少一种。在一个实施例中，所述半导体沟道二者都通过仅包括有机聚合物电介质材料的共同的栅极电介质与所述各自的栅极导体电容性地耦合。在一个实施例中，在使所述第一晶体管器件的所述栅极导体和漏极导体维持在相同电位的同时使在所述第一晶体管器件的所述源极导体和漏极导体之间至少为XnA的恒定电流在恒定条件下维持达14小时的时间段所需的栅极电压变化小于1V，优选地小于大约0.2V；其中X等于W/L比乘以50。在一个实施例中，所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件二者都是顶栅晶体管器件。在一个实施例中，所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件二者都被支撑在柔性塑料支撑膜上。在一个实施例中，所述柔性塑料支撑膜包括聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮或聚酰亚胺。特此提供有一种生产如前所述的电子器件的方法，包括：通过选择性去除工艺来形成所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道中的一个沟道的经图案化的沉积物，同时保护所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道中的另一个沟道的沉积物。在一个实施例中，所述保护包括：在所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道中的所述另一个沟道之上形成金属沉积物，并且在所述无机氧化物半导体沟道和所述有机聚合物半导体沟道中的所述一个沟道的图案化之后去除所述金属沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间具有沟道长度L和沟道宽度W的并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，所述有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体沟道接触，其中在使所述栅极导体和漏极导体维持在相同电位的同时使在所述源极导体和漏极导体之间至少X nA的恒定电流维持达14小时的时段所需的栅极电压变化小于1V，优选地变化小于大约0.2V；其中X等于W/L比乘以50。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.20 GB 1418610.01.一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间具有沟道长度L和沟道宽度W的并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，所述有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体沟道接触，其中在使所述栅极导体和漏极导体维持在相同电位的同时使在所述源极导体和漏极导体之间至少XnA的恒定电流维持达14小时的时段所需的栅极电压变化小于1V，优选地变化小于大约0.2V；其中X等于W/L比乘以50。2.根据权利要求1所述的晶体管器件，其中所述无机氧化物半导体沟道是非晶态无机氧化物半导体。3.根据权利要求2所述的晶体管器件，其中所述非晶态无机氧化物半导体包括铟和锌中的至少一种。4.根据任一前述权利要求所述的晶体管器件，其中所述半导体沟道通过仅包括有机聚合物电介质材料的栅极电介质与所述栅极导体电容性地耦合。5.根据任一前述权利要求所述的晶体管器件，其中所述晶体管器件是顶栅晶体管器件。6.根据任一前述权利要求所述的晶体管器件，其中所述晶体管器件由作为基板的柔性塑料支撑膜支撑。7.根据权利要求6所述的晶体管器件，其中所述柔性塑料支撑膜包括聚(2,6-萘二甲酸乙二醇酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮或聚酰亚胺。8.一种生产根据任一前述权利要求所述的晶体管器件的方法，包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。9.根据权利要求8所述的方法，其中通过最大处理温度小于80℃的工艺来形成所述有机聚合物电介质的所述沉积物。10.一种发光器件，可通过经由包括与电源和发光材料串联连接的源极导体和驱动导体的驱动晶体管来控制通过所述发光材料的电流来操作，其中所述驱动晶体管包括经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体沟道，所述有机聚合物电介质与所述无机氧化物半导体接触。11.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述驱动晶体管的所述栅极导体处的电压受一个或多个开关晶体管控制。12.根据权利要求10或权利要求11所述的发光器件，其中所述发光材料包括有机发光材料。13.一种生产根据权利要求11或权利要求12所述的发光器件的方法，包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。14.一种操作根据权利要求10至12中的任一项所述的发光器件的方法，包括以至少100Cd/m2的亮度驱动所述发光器件。15.一种操作根据权利要求10至12中的任一项所述的发光器件的方法，包括使至少XnA的电流通过所述发光材料和驱动晶体管，其中X等于所述驱动晶体管的W/L比乘以50。16.一种晶体管器件，包括在源极导体和漏极导体之间并且经由有机聚合物电介质与栅极导体电容性地耦合的无机氧化物半导体，所述有机聚合物电介质与所述半导体接触并在1kHz展现出至少为5的介电常数，优选为大于大约40的介电常数。17.根据权利要求16所述的晶体管器件，其中所述有机聚合物电介质是铁电聚合物或弛豫铁电聚合物。18.根据权利要求16所述的晶体管器件，其中所述无机氧化物半导体展现出至少3eV的HOMO-LUMO带隙。19.一种生产根据权利要求16至18中的任一项所述的晶体管器件的方法，包括通过基于溶液的处理来形成所述无机氧化物半导体和所述有机聚合物电介质的沉积物。20.一种生产晶体管器件的方法，包括：从金属有机前驱体的溶液形成氧化物半导体沟道材料的沉积物，在存在水的情况下以150-350℃之间的温度对所述前驱体膜进行退火，并且将有机聚合物栅极电介质沉积在所述氧化物半导体沟道的顶部上。21.根据权利要求20所述的方法，包括通过最大处...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·斯林豪斯，K·邦戈，V·佩库尼亚，
申请(专利权)人：剑桥企业有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB