含基于锡的P型氧化物半导体的薄膜晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供显示良好薄膜晶体管TFT特性的p型金属氧化物半导体薄膜。所述p型金属氧化物薄膜包含三元或更高阶基于锡(基于Sn)的p型氧化物，例如Sn(II)‑M‑O氧化物，其中M是金属。在一些实施方案中，M是选自周期表的d区或p区的金属。本文所揭示的氧化物展现p型导电和宽带隙。还提供包含包括p型氧化物半导体的沟道的TFT，以及制造方法。在一些实施方案中，所述p沟道TFT具有低断开电流。

Tin based type P oxide semiconductor and thin film transistor applications

The present invention provides a p type metal oxide semiconductor film that displays good thin-film transistor TFT characteristics. The P type metal oxide film consists of three yuan or higher order based on tin (based on Sn) of the P type oxides, such as Sn (II) M O wherein M is a metal oxide. In some embodiments, the M is a metal selected from the D region or p region of the periodic table. The oxides revealed herein exhibit P type conduction and broadband gap. Also provided is a TFT including a channel including a p type oxide semiconductor, and a method of manufacture. In some embodiments, the P channel TFT has a low breaking current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于锡的P型氧化物半导体及薄膜晶体管应用优先权要求本申请案主张2015年1月22日申请的标题为“基于锡的P型氧化物半导体及薄膜晶体管应用(TINBASEDP-TYPEOXIDESEMICONDUCTORANDTHINFILMTRANSISTORAPPLICATIONS)”的第14/603,186号美国专利申请案的优先级，所述美国专利申请案的揭示内容特此以全文引用方式并入本申请案中。
本专利技术涉及薄膜晶体管，且更明确地说，涉及基于锡的p沟道金属氧化物薄膜晶体管。
技术介绍
机电系统(EMS)包含具有电及机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜面及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含但不限于微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含大小范围在约一微米到数百微米或以上的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可以包含大小小于一微米(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工过程来形成机电元件。一种类型的EMS装置被称为干涉式调制器(IMOD)。术语“IMOD”或“干涉式光调制器”是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一或两者可能整体或部分地为透明的和/或反射性的，且能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。例如，一个板可包含沉积在衬底上方、衬底上或由衬底支撑的静止层，且另一板可包含与所述静止层以气隙隔开的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射在IMOD显示元件上的光的光学干涉。基于IMOD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品和创造新产品，尤其是具有显示能力的产品。硬件和数据处理设备可与机电系统相关联。此类硬件和数据处理设备可包含薄膜晶体管(TFT)。TFT是包含金属和半导体层的薄膜的场效晶体管。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文所揭示的合乎需要的属性。本专利技术中所描述的标的物的一个新颖方面可在一种具有薄膜晶体管(TFT)的设备中实施，所述TFT包含源极电极、漏极电极以及连接所述源极电极和所述漏极电极的半导体沟道，所述半导体沟道包含三元或更高阶基于锡(基于Sn)的p型氧化物。在一些实施方案中，所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物可包含Sn(II)以及选自周期表的d区或p区的金属。所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物可包含Sn(II)以及选自以下各项的一或多种金属：第3族金属、第4族金属、钨(W)、硼(B)、铌(Nb)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铅(Pb)，和硅(Si)。在一些实施方案中，所述基于Sn的p型氧化物是Sn-M-O三元氧化物，其中Sn是Sn(II)且M是选自周期表的d区或p区的金属。举例来说，Sn-M-O三元氧化物可具有化学式SnxM1-xOz，其中x为至少0.2且z大于零。在一些实施方案中，x在0.2与0.8之间。在一些实施方案中，所述基于Sn的p型氧化物是Sn(II)xB1-xOz，其中x在0.7与0.9之间且z大于零。在一些实施方案中，所述基于Sn的p型氧化物是Sn(II)xW1-xOz、Sn(II)xTi1-xOz和Sn(II)xNb1-xOz中的一者，其中x在0.3与0.8之间且z大于零。在一些实施方案中，所述基于Sn的p型氧化物可为Sn-M1-M2-O四元氧化物，其中Sn是Sn(II)且M1和M2是选自周期表的d区或p区的金属。在一些实施方案中，所述基于Sn的p型氧化物在其价带最大值(VBM)中具有来自Sn5s轨道的贡献。根据各种实施方案，所述基于Sn的p型氧化物可为非晶的或结晶的。在一些实施方案中，所述TFT是互补型金属氧化物半导体(CMOS)TFT装置的部分。所述设备可具有底部和顶部栅极中的一者或两者。在一些实施方案中，所述设备可进一步包含：显示器；处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。所述设备可进一步包含：驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。所述驱动器电路可包含所述TFT。在一些实施方案中，所述设备可进一步包含图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。所述设备可包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。本专利技术中所描述的标的物的另一新颖方面可在一种具有TFT的设备中实施，其包含：漏极电极；源极电极；以及p型半导电装置，用以电连接所述漏极电极和所述源极电极。可进一步包含栅极电极和栅极电介质。本专利技术中所描述的标的物的另一新颖方面可在一种方法中实施，其包含：提供衬底；在所述衬底上形成三元或更高阶基于锡(基于Sn)的p型氧化物半导体层；以及使所述基于Sn的p型氧化物半导体层退火。在一些实施方案中，所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物可包含Sn(II)以及选自周期表的d区或p区的金属。所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物可包含Sn(II)以及选自以下各项的一或多种金属：第3族金属、第4族金属、钨(W)、硼(B)、铌(Nb)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铅(Pb)，和硅(Si)。在一些实施方案中，形成所述基于Sn的p型氧化物半导体层涉及原子层沉积(ALD)过程。所述方法可进一步包含形成栅极电极和栅极电介质，其中所述栅极电介质位于所述基于Sn的p型氧化物半导体层与所述栅极电极之间。在附图及下文描述中阐述本专利技术中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本专利技术中所提供的实例主要是基于EMS及MEMS的显示器的方面来描述，但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管(“OLED”)显示器及场发射显示器。其它特征、方面及优点将从描述、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。附图说明图1为描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近的IMOD显示元件的等角视图说明。图2为说明并入有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。图3A和3B是包含机电系统(EMS)元件阵列和背板的EMS封装的一部分的示意性分解局部透视图。图4A是说明根据一些实施方案的底部栅极薄膜晶体管(TFT)的横截面图的实例。图4B是说明根据一些实施方案的顶部栅极TFT的横截面图的实例。图5示出了SnO和SnO2以及混合价(Sn(II)和Sn(IV))氧化物Sn3O4的局部状态密度(DOS)。图6提供从用于各种基于Sn(II)的三元氧化物的密度函数理论(DFT)计算确定的带结构绘图。图7示出了Sn-B-O氧化物的局部DOS。图8示出了与具有二元氧化物nc-SnO:H的p沟道的TFT相比，具有三元基于Sn的p型氧化物a-Sn0.8-B0.2O和a-Sn0.9-B0.1O的p沟道的TFT的随着栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括薄膜晶体管TFT的设备，所述TFT包括：源极电极；漏极电极；以及半导体沟道，其连接所述源极电极和所述漏极电极，所述半导体沟道包含三元或更高阶基于锡(基于Sn)的p型氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.22 US 14/603,1861.一种包括薄膜晶体管TFT的设备，所述TFT包括：源极电极；漏极电极；以及半导体沟道，其连接所述源极电极和所述漏极电极，所述半导体沟道包含三元或更高阶基于锡(基于Sn)的p型氧化物。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物包括Sn(II)以及选自周期表的d区或p区的金属。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述三元或更高阶基于Sn的p型氧化物包括Sn(II)以及选自由以下各项组成的群组的一或多种金属：第3族金属、第4族金属、钨(W)、硼(B)、铌(Nb)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铅(Pb)，和硅(Si)。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于Sn的p型氧化物是Sn-M-O三元氧化物，其中Sn是Sn(II)且M是选自周期表的d区或p区的金属。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述Sn-M-O三元氧化物具有化学式SnxM1-xOz，其中x为至少0.2且z大于零。6.根据权利要求5所述的设备，其中x在0.2与0.8之间。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于Sn的p型氧化物是Sn(II)xB1-xOz，其中x在0.7与0.9之间且z大于零。8.根据权利要求1所述的设备，其中基于Sn的p型氧化物是Sn(II)xW1-xOz、Sn(II)xTi1-xOz和Sn(II)xNb1-xOz中的一者，其中x在0.3与0.8之间且z大于零。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于Sn的p型氧化物是Sn-M1-M2-O四元氧化物，其中Sn是Sn(II)且M1和M2是选自周期表的d区或p区的金属。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于Sn的p型氧化物是非晶的。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述基于Sn的p型氧化物在其价带最大值VBM中具有来自Sn5s轨道的贡献。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述TFT是互补型金属氧化物半导体CMOSTFT装置的部分。13.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：野村健二，
申请(专利权)人：追踪有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US