[发明专利]半导体有源矩阵结构及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及物理科学，且更具体地，涉及有源矩阵结构及其制造。

背景技术

有源矩阵器件例如显示器（电视、膝上监视器）、成像器（例如x光成像器）以及传感器典型地使用氢化非晶硅（a-Si:H），并且在某些应用中，使用玻璃或挠性器件的透明塑料上的低温多晶硅（LTPS）薄膜晶体管（TFT）背板。但是，对于有极高分辨率的应用（>1000像素每英寸（ppi））例如微显示器或微型投影仪，a-Si:H的载流子迁移率太低，不足以在短TFT沟道宽度下提供足够的驱动电流。LTPS比a-SI:H贵得多，但能够提供更高的驱动电流。LTPS晶体管中器件与器件之间的阈值电压和迁移率的变化需要补偿电路，这限制了有源矩阵的分辨率。单晶硅（c-Si）被用作很高分辨率的背板的替代，但处理c-Si需要高的温度，这与当前在制造a-Si:H或LTPS器件时使用的玻璃基板或可使用的透明塑料基板不相容。

发明内容

根据这里描述的原理，公开了用于制造背板结构以及使用背板和前板结构的有源矩阵结构的制造方法。

提供的一种方法包括通过下列步骤在支撑基板上制造第一背板结构：在绝缘体上半导体晶片上形成用于有源矩阵的背板，该晶片包括支撑基板和隐埋绝缘体层，以及在背板上形成绝缘体层。该方法还包括在第一背板结构上形成金属层，并通过挠性处理物（handle）在金属层上施加力，从支撑基板剥脱第一背板结构、金属层和残留层。

另一方法包括获得这样的结构，该结构包括绝缘体上半导体晶片，该晶片包括支撑基板和支撑基板上的隐埋绝缘体层；在晶片上形成的包含有源半导体器件的背板；以及在背板上形成的绝缘层，其中，第一背板结构包括背板、绝缘体层和绝缘体上半导体晶片的支撑基板之上的晶片部分。该方法还包括在第一背板结构上形成金属层，并通过挠性处理物在金属层上施加力，从支撑基板剥脱第一背板结构、金属层和残留层。

另一方法包括获得背板结构，该背板结构包括：包含半导体层上的多个薄膜晶体管的背板层、背板层之下的隐埋绝缘体层、背板层上的绝缘层、以及邻近隐埋绝缘体层的处理基板；在背板层的绝缘层中形成一个或多个过孔；在第一背板结构之上形成透明导电材料层，以及在透明导电材料层上形成前板，以形成具有背板的有源矩阵结构。

根据本公开的特定方面的示例性结构包括绝缘体上半导体晶片，该晶片包括支撑基板和隐埋绝缘体层；背板，其包含在晶片上形成的晶体管的阵列；以及在背板上形成的绝缘层。背板、绝缘体层和支撑基板之上的晶片部分包括第一背板结构。该结构还包括在第一背板结构上形成的金属层，以及接合到金属层的挠性处理基板。该结构的绝缘体层具有对晶片的足够粘着力以及断裂韧度值，以允许通过挠性处理基板在金属层上施加力以从硅基板剥脱第一背板结构、金属层和残留层。

第二示例性结构包括基板，其包含隐埋绝缘体层和半导体层；在基板上形成的背板层，其包含薄膜晶体管的阵列；在背板上形成的绝缘层；以及在基板的隐埋绝缘体层上形成的处理基板。

根据另一实施例提供了有源矩阵结构。该有源矩阵结构包括基板，其包含隐埋绝缘体层以及邻近该隐埋绝缘体层的半导体层；在基板上形成的背板层，该背板层包含有源半导体器件的阵列；在背板层上形成的绝缘层，该绝缘层包含一个或多个过孔。透明导电材料层邻近绝缘层并与背板层电接触。在透明导电材料层上形成的前板层包含多个无源器件，以便该无源器件能够被背板层中的有源半导体器件寻址。包封层在前板层上形成。

这里提供的一种或多种结构包括透明的隐埋绝缘体层和/或透明和/或挠性的封装层。在某些结构中，透明导电材料层直接接触隐埋绝缘体层并用作前板层中的无源器件的底部电极。

如这里所使用，“促进”一个动作包括执行该动作、使该动作更容易、帮助实现该动作、或使得动作被执行。于是，通过示例但不是限制，通过发送合适的数据或命令使得或帮助动作被执行，在一个处理器上执行的指令可以促进在远程处理器上执行的指令所实现的动作。为了避免疑问，当行动者（actor）除了通过执行动作以外来促进动作时，该动作由某个实体或实体组合来执行。

通过这里公开的示例性结构和方法，提供了基本的有益技术效果。例如，一个或多个实施例可以提供一个或多个下列优势：

　通过底部发射而增强的效率；

　可用于挠性基板；

　高分辨率

　两面显示/成像应用