[发明专利]氢化P沟道金属氧化物半导体薄膜晶体管

说明书

本发明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材料。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。可使p型金属氧化物膜氢化，使得其具有至少10¹⁸原子/cm³的氢含量，且在一些实施方案中，至少10²⁰原子/cm³或更高的氢含量。氢化的p型金属氧化物膜的实例包含氢化的基于锡(II)的膜以及氢化的基于铜(I)的膜。所述TFT的特征可在于具有一或多个TFT特性，例如高迁移率、低亚阈值摆幅(s值)以及高开/关电流比率。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2014年11月12日申请的第62/078,874号美国临时专利申请案、2015年3月9日申请的第62/130,426号美国临时专利申请案以及2015年9月23日申请的第14/863,289号美国专利申请案的优先权。所有这些申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管，且更明确地说，涉及P沟道金属氧化物薄膜晶体管。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电和机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜面和光学膜等光学组件以及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含但不限于微尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米或更大的范围内的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可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、光刻和/或蚀刻掉衬底和/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电和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和/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。举例来说，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。

发明内容

本公开的系统、方法和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。

本发明中所描述的标的物的一个创新方面可在一种方法中实施，所述方法包含：提供衬底；在所述衬底上形成p型金属氧化物半导体；以及在含有氢气(H₂)的气氛中使p型金属氧化物半导体层退火，从而形成氢化的p型金属氧化物半导体层。

在一些实施方案中，氢化的p型金属氧化物半导体层具有至少10¹⁸原子/cm³的氢浓度。p型金属氧化物半导体的实例包含基于Sn(II)的氧化物半导体层和基于Cu(I)的氧化物半导体层。在一些实施方案中，所述p型金属氧化物半导体可为经掺杂或未掺杂Cu₂O、CuO、SnO、NiO、PbO、Ag₂O、Mn₃O₄、ZnRh₂O₄、SrCu₂O₂、CuWO₄和Ln-Ru-O化合物中的一者，其中Ln是除铈(Ce)之外的任何镧系元素。在一些实施方案中，所述p型金属氧化物半导体是选自化学式为CuMO₂的p型铜铜铁矿，其中M是金属。在一些实施方案中，所述p型金属氧化物半导体是ABO₂氧化物，表征为铜铁矿晶体结构。