晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明包括了場效應(yīng)晶體管，所述晶體管包括由包括半導(dǎo)體微晶的橋接半導(dǎo)體的源極和漏極（01），所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性被與所述半導(dǎo)體及所述源極和漏極隔離的柵極（02）所控制，電勢被施加在所述源極和漏極以控制所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，其中所述源極與柵極的相對的表面的至少一部分是被幾何地形成為使得其可提供在所述電極之間通過所述溝道的不同方向的電流。通過這種方式，使電流流過晶體的更多晶向，導(dǎo)致當(dāng)存在一定程度的可變的結(jié)晶取向時，不同晶體管之間的性能更一致。
【專利說明】晶體管
[0001]本發(fā)明涉及晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]場效應(yīng)晶體管被熟知其源電極和漏電極被半導(dǎo)體橋接，所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性被與所述半導(dǎo)體及所述源電極和所述漏電極隔離的柵電極控制，基于此目的，向所述源電極與漏電極施加電勢。
[0003]為了滿足性能規(guī)范，這樣的設(shè)備保持性能可接受地一致是必須的。這在包含許多晶體管的顯示設(shè)備中尤其重要，其中不一致的性能可表現(xiàn)為顯示中的缺陷。
[0004]US 2010/0155710公開了通過各向同性增長形成良好定向的晶體的過程及源電極與漏電極間的溝道中的半導(dǎo)體的大晶體在照片中顯示用來橋接溝道。這通過沉積一滴水在其漏電極上并且在一滴水上沉積半導(dǎo)體的不溶混溶液來實(shí)現(xiàn)，所述溶液流過小水滴至周圍的漏電極與源電極之間的溝道。所述溝道似乎必須要環(huán)繞于所述漏電極，但是在某些圖中以及圖9的照片中調(diào)解是困難的，其中源電極和漏電極被認(rèn)為是方形的。
[0005]所述程序似乎已經(jīng)使用移液管或者類似物被小規(guī)模地實(shí)施并且所述溝道是在電流方向長200 μ m。按比例地擴(kuò)大至工業(yè)生產(chǎn)和處理如現(xiàn)在被采用的低至4 μ m的短溝道長度方面存在諸多困難。
[0006]被提到的為指標(biāo)中需要的注意的難題包括液體量、液體粘度、液體蒸發(fā)率、落下高度、落下角度、落下環(huán)境、落下飛濺等等。傳送小水滴至非常微小的目標(biāo)并且然后傳送第二個小水滴至所述第一個小水滴的頂上的問題被相信是超出實(shí)際現(xiàn)有已知設(shè)備的能力的。防止小水滴尺寸的變化影響所述目標(biāo)的問題以及其他困難可能在晶體管內(nèi)引入不一致。該過程描述的似乎是很大的困難并且有對生產(chǎn)大范圍精密可再現(xiàn)性能晶體管的更簡單的過程的需求。
[0007]該過程的進(jìn)一步的關(guān)于產(chǎn)品的問題是漏電極的實(shí)質(zhì)部分將不會被半導(dǎo)體覆蓋，盡管所述情況的程度估計可能依靠半導(dǎo)體溶液飛濺或者在表面散布水的沖擊的范圍。如果水散布至溝道，結(jié)果所述半導(dǎo)體將估計可能不填充溝道而且其蒸發(fā)可能損害所述連接。
[0008]本發(fā)明使能夠通過更簡單的程序使用半導(dǎo)體大規(guī)模生產(chǎn)令人滿意地一致特性的晶體管，所述半導(dǎo)體中微晶不必須是很好的定向的。
[0009]在WO 03/058729中，半導(dǎo)體裝置被描述，其中分離源極和漏電極的溝道被通過采用被描述為非線性的構(gòu)造而被擴(kuò)展。在大多副圖中，非線性溝道由相連的線性部分組成并且不存在彎曲部。這樣的安排可以實(shí)現(xiàn)溝道寬度可最大化的密集填充。根據(jù)本領(lǐng)域使用的慣例，我們定義了溝道長度為源電極與漏電極之間的距離并且溝道寬度為所述溝道的幾何形狀范圍。
[0010]在此參考文獻(xiàn)中沒有涉及半導(dǎo)體的結(jié)晶性質(zhì)或者晶體管的一致性能的教導(dǎo)內(nèi)容，但是為了強(qiáng)調(diào)通用性，該發(fā)明的圖6中顯示了蛇形配置。這似乎是可利用空間的非最佳使用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 如果半導(dǎo)體是無定形的，所述半導(dǎo)體將會傾向于與任意取向的源電極和漏電極一致，但是通過結(jié)晶半導(dǎo)體的使用來尋求更高的電荷遷移率，該晶體半導(dǎo)體的電子特性通常不是各向同性的。
[0012]因此，如果半導(dǎo)體晶體在相對于電極之間的電流路徑的最佳晶向上被對準(zhǔn)，它們的性能會優(yōu)于如果對準(zhǔn)不是最佳的。在通常的制造程序中，對準(zhǔn)方向不能被控制并且當(dāng)通過相同技術(shù)被制造時，所得到的晶體管可能有不可預(yù)測的性能。對遠(yuǎn)小于裝置溝道長度的晶體來說，如果晶體相對于電流路徑的晶向是完全隨機(jī)的，盡管裝置性能將不會是最佳的，裝置的每個例子將會具有類似的性能。考慮到減小晶體管尺寸的持續(xù)壓力，人們將仍然會發(fā)現(xiàn)隨著相對于溝道長度的晶體數(shù)量的降低，那么具有不同平均對準(zhǔn)的局部區(qū)域?qū)仙?br> [0013]在結(jié)晶半導(dǎo)材料是單晶的范圍內(nèi)，其是完全對準(zhǔn)的但不必須是在最佳晶向上。如果所述半導(dǎo)材料包括大量晶體，所述晶體的晶向可能將會大體上是隨機(jī)的。如果并非如此，一個裝置的平均晶向?qū)煌诹硪粋€裝置的，并且如果正如通常情況那樣，晶體導(dǎo)電性是非各向同性的，那么裝置的性能將會不一致。溝道長度越短，將橋接溝道的晶體越少(假設(shè)類似的晶體尺寸)并且電荷遷移率的變化可能越顯著。
[0014]半導(dǎo)體可以是有機(jī)的或者無機(jī)的。半導(dǎo)體可以包括單晶組分，該組分可能是小分子組分或者可能是具有結(jié)晶區(qū)域和任選的無定形區(qū)域的聚合物組分。半導(dǎo)體可以包括結(jié)晶小分子半導(dǎo)體和也可以是半導(dǎo)體的粘合劑。在后一種情況中，小分子組分的微晶可以存在于粘合劑的基質(zhì)中或者可以不同程度地被分離為導(dǎo)電溝道中的膜，因此連接電極。
[0015]如果半導(dǎo)體沉積自溶液，緊接著溶劑蒸發(fā)，那么由小分子形成的晶體可以因不同溝道中的晶體生長現(xiàn)象而是不同對準(zhǔn)的。如果晶體形成半導(dǎo)小分子是通過氣相沉積被沉積，那么不同溝道中的不同對準(zhǔn)可能也是由晶體生長現(xiàn)象帶來的。如果結(jié)晶材料以分散在基質(zhì)中的微粒存在并且平均晶體尺寸對導(dǎo)電溝道的長度的比是低的并且存在大量的晶體，那么晶體的晶向可能接近隨機(jī)，但是如果平均晶體尺寸相對于導(dǎo)電溝道的長度是高的，例如大于四分之一，即I或更大比4的比(表示為從源電極到漏電極的最短距離)，對準(zhǔn)的一致性更可能從位置到位置發(fā)生變化。
[0016]有減小場效應(yīng)晶體管的尺寸的趨勢并且這一定使源電極與漏電極更靠近在一起。當(dāng)較少的微晶橋接間隙時，由于某些微晶區(qū)域?qū)⒈绕渌麉^(qū)域更符合針對電流的最佳晶向，因而可能引起不同晶體管間的性能變化。
[0017]本發(fā)明包括場效應(yīng)晶體管，其包括由半導(dǎo)體橋接的源電極和漏電極，所述半導(dǎo)體包括變化對準(zhǔn)的半導(dǎo)體微晶，所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性由柵電極控制，所述柵電極與半導(dǎo)體及源電極和漏電極隔離，所述柵電極被施加電勢以控制所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，其中源電極和漏電極的相對的表面的至少一部分被幾何地形成為使其提供電極間通過所述溝道的不同方向的電流。通過這種方法，使電流流過晶體的更多晶向，導(dǎo)致不同晶體管之間更大一致性的性能。
[0018]本發(fā)明在提高場效應(yīng)管的性能一致性上產(chǎn)生最大益處將被實(shí)現(xiàn)，其中微晶傾向于有高程度的變化的結(jié)晶對準(zhǔn)，但是當(dāng)結(jié)晶對準(zhǔn)程度少的時候，也得到小程度的益處。
[0019]本發(fā)明也提供了一種提高場效應(yīng)晶體管的性能一致的方法，所述場效應(yīng)晶體管包括含有橋接其源電極和漏電極的半導(dǎo)體微晶的半導(dǎo)體，通過使用源電極和漏電極的相對的表面的輪廓被設(shè)置為具有可變的切線。
[0020]優(yōu)選地，電極的相對的表面應(yīng)該是互補(bǔ)的以致電極之間的溝道在整個寬度內(nèi)是類似的。所述通道優(yōu)選在其整個寬度上是彎曲的。如果通道是圓的，電流將會沿不同方向流并且內(nèi)電極將相比外電極有更短的圓周并且電流將以類似風(fēng)扇的模式流動。然而圓通道可能引起制造困難，所述困難在于內(nèi)電極必須通過通路被接入并且因?yàn)檫@可復(fù)雜化制造過程，我們更建議開口溝道，例如分割圓的構(gòu)造，其中，交替反向的半圓被呈現(xiàn)或者按照正弦曲線或者類似形式，例如相連的且交替反向的圓錐曲線的片段，例如拋物線或者橢圓的片段。
[0021]溝道應(yīng)該優(yōu)選是平滑的并且大體上不存在不連續(xù)。相對的表面優(yōu)選具有匹配的輪廓。相對的表面之間的溝道的長度優(yōu)選是大體上不變的。優(yōu)選地，半導(dǎo)體的幾何環(huán)境應(yīng)該沿著溝道的整個寬度發(fā)生變化。
[0022]本發(fā)明當(dāng)源電極和漏電極的分離減小時有增加的優(yōu)勢并且如果分離小于20微米時所述優(yōu)勢非常有用。如果分離至多10微米時，例如至多4微米，所述優(yōu)勢尤其有用。
[0023]本發(fā)明尤其適用于如果個別微晶足夠大以能夠橋接電極之間間隙或者接近該尺寸。
[0024]優(yōu)選地，半導(dǎo)體包括優(yōu)選無定形的且本身優(yōu)選是半導(dǎo)體的粘合劑。結(jié)晶半導(dǎo)體和無定形半導(dǎo)體在本領(lǐng)域中是充分確認(rèn)的，且結(jié)晶半導(dǎo)體例如多并苯，例如優(yōu)選被三烷基甲硅烷基乙炔基取代的并五苯，以及無定形的半導(dǎo)體例如聚三芳基胺的組合是適合的。然而，本發(fā)明被認(rèn)為是涉及如之前討論的半導(dǎo)體晶體的晶向基本物理特征，而不是涉及任意特定的晶體或者其任意特定的位置，無論是例如呈現(xiàn)為橋接溝道的膜或者優(yōu)選為基質(zhì)。
[0025]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的一種形式，其中源電極和漏電極被識別為01并且柵電極被示出為02。成形的晶體管源電極和漏電極在底部柵配置被示出以詳細(xì)示出溝道形狀。晶體管的制備及其性能在以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果中被描述。
[0026]實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0027]為了研究源和漏(SD)電極形狀對有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)里的驅(qū)動電流分布的影響，頂柵底接觸型晶體管被裝配。在本實(shí)驗(yàn)中，多種4英寸方形襯底被使用。所述襯底是玻璃，平面化的聚萘二甲酸乙二醇酯(PENXexDuPontTeijin膜)，并且玻璃外涂覆有一層交聯(lián)的SU8負(fù)型光致抗蝕劑(Microchemcorp)。金源極和漏極通過使用標(biāo)準(zhǔn)光刻法及化學(xué)濕蝕刻被定義在襯底之上。對所述PEN及玻璃襯底，薄的(5nm)鈦附著層被使用在所述金之下。對玻璃襯底上的SU8，所述鈦附著層是不必要的因?yàn)樵谡麄€圖案形成過程中金足夠好的附著在SU8表面。用來定義所述源極和漏極的圖案可在圖1中被看到。每一個4”板被分在分布于板上8列乘4行的32個單元小室內(nèi)。在每個小室中有多達(dá)500個OTFT (有機(jī)薄膜晶體管)并且老化將示出以類似于分辨率IOOppi (像素每英寸)的顯示背板中發(fā)現(xiàn)的密度填充。先于OSC溶液的旋涂，IOmM五氟苯硫醇溶液被應(yīng)用至電極表面I分鐘，緊接著旋涂并用2-丙醇沖洗。有機(jī)半導(dǎo)體(OSC)制劑包括6，13-雙(三異丙基乙炔基)并五苯，(TIPS)[1]和在1，2，3，4_四氫化萘溶劑(四氫萘)中的聚三芳基胺(PTAA) [2]。為了確定電極形狀對電流上晶體管的一致性的影響，若干制劑被制備。使用的制劑的細(xì)節(jié)在表I中被示出。為了完成所述OTFT堆,含氟聚合物電介質(zhì)(在FC43溶劑里的Cytop?, AsahiGlassCompany)也被旋涂500nm厚。最終，金頂柵被沉積并且在堆通道頂上通過濺射以及光刻法形成圖案，允許了源-漏極及OTFT溝道之上的柵極的準(zhǔn)確定位。
[0028]電子特性通過使用連接至Wentworth半自動探針臺的Keithley4200半導(dǎo)體參數(shù)分析器而被執(zhí)行。對每個被測試的制劑及電極形狀，最少50個晶體管在遍及襯底的不同點(diǎn)被測量。所有OTFT通過使用柵極電壓被測量，Vg范圍從+20V到-40V，同時應(yīng)用恒定的漏極電壓，-5V的Vds (源極接地)并且測量相應(yīng)的漏極電流，Ids轉(zhuǎn)換曲線。線性遷移率，每個晶體管的P ?^根據(jù)等式被計算:
【權(quán)利要求】
1.一種場效應(yīng)晶體管，所述場效應(yīng)晶體管包括由包含半導(dǎo)體的溝道分離的源電極和漏電極，所述半導(dǎo)體包括相對于所述源電極和漏電極變化對準(zhǔn)的半導(dǎo)體微晶，所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性被柵電極控制，所述柵電極與所述半導(dǎo)體以及所述源電極和所述漏電極隔離，電勢被施加到所述柵電極以控制所述半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，其中所述源電極與所述漏電極的相對的表面至少一部分被幾何地形成為使其提供在所述電極之間通過所述溝道的不同方向的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)換能器，其中分離所述源電極與所述漏電極的所述溝道具有大體一致的長度并且其整個寬度是彎曲的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的場效應(yīng)換能器，其中所述溝道是分割圓的構(gòu)造，其中相連的交替反向的圓被呈現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的場效應(yīng)換能器，其中所述源電極與所述漏電極的相對的表面的輪廓被設(shè)置為具有可變的切線。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的場效應(yīng)換能器，其中所述溝道的長度最大20μ m且優(yōu)選最大10 μ m。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的場效應(yīng)換能器，所述場效應(yīng)換能器包括所述半導(dǎo)體微晶的粘合劑。
7.如權(quán)利要求6所述的場效應(yīng)換能器，其中所述粘合劑具有半導(dǎo)體特性并且是無定形的。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的場效應(yīng)換能器，其中所述半導(dǎo)體作為溶液沉積并且被干燥。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的場效應(yīng)換能器，其中所述半導(dǎo)體包括優(yōu)選取代的多并苯的微晶，例如優(yōu)選是二燒基甲娃燒基乙塊基取代的并五苯。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的場效應(yīng)換能器，其中包括聚三芳基胺粘合劑。
【文檔編號】H01L51/10GK103582959SQ201280019516
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】西蒙·奧吉爾, 馬可·帕倫博 申請人:Cpi創(chuàng)新服務(wù)有限公司