[发明专利]薄膜晶体管

说明书

本文的多个实施方式包括薄膜晶体管(TFT)，所述薄膜晶体管包括具有不同迁移率的层的沟道层堆叠物。由于高迁移率沟道层和/或多个高迁移率沟道层中的载流子密度更高，本文公开的TFT通过低迁移率和高迁移率沟道层传输更高的总电流，这样增加了TFT的响应速度。TFT进一步包括设置在沟道层堆叠物之上的栅极结构。栅极结构包括一个或多个栅极电极，并且因此TFT是顶部栅极(TG)、双栅极(DG)或底部栅极(BG)TFT。沟道层堆叠物包括具有不同迁移率的多个层。具有不同迁移率的层给予TFT各种益处。高迁移率层增加了TFT的响应速度。

背景

领域

本公开内容的多个实施方式一般涉及一种设备，并且更具体而言，涉及一种薄膜晶体管。

相关技术描述

薄膜晶体管(thin-film transistor；TFT)是一种金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；MOSFET)，所述金属氧化物半导体场效应晶体管通过在支承基板上沉积有效半导体层，以及介电层和金属接触物的薄膜来制成。常见的基板是玻璃，因为TFT的一个应用是在液晶显示器(liquid-crystaldisplay；LCD)中。

由于TFT对于LCD和有机发光二极管(organic light-emitting diode；OLED)显示器的高分辨率、低功耗和高速运行，所以TFT已在显示应用中引起极大的兴趣。TFT被嵌入在显示器的面板中。来自显示系统中显示模块的数据线和栅极线电压信号被传递至像素电路中的TFT和/或外围显示面板区域的栅极驱动电路，以通过开启或关闭TFT来控制显示图像。图像失真是通过提高具有更高迁移率的TFT的响应和/或通过减少像素之间的串扰来减少。包括LCD电视(TV)和显示器的大多数显示产品在面板中都包含TFT。许多现代高分辨率和高质量电子视觉显示设备使用具有大量TFT的基于有源矩阵的显示器。TFT技术的一个有益方面是TFT技术的对于显示器上的每个像素的单独的TFT的使用。每个TFT通过控制经过数据线和栅极信号线的电压和电流来作为像素电路或栅极驱动电路中的开关或电流源，以增加对显示图像的控制。来自高迁移率TFT的更高导通电流允许通过最小化数据和栅极信号电压的失真的显示图像的快速刷新和更好的图像质量。

现有技术中TFT的一个缺点是由于低沟道迁移率，所述TFT可能具有不可接受的不足的导通电流，这限制了TFT中的响应速度，特别是对于高分辨率和/或大屏幕显示器。通常需要在TFT中使用高迁移率沟道来流动足够的导通电流以实现快速响应。然而，由于高导电沟道特性，与低迁移率TFT相比，高迁移率TFT通常具有不可接受的高截止泄漏电流(off-leakage current)和负阈值电压(例如，导通电压)。对于TFT中的正阈值电压，可以降低栅极绝缘体和半导体沟道之间的界面处半导体沟道中的载流子浓度，从而导致迁移率下降。因此，可能很难在TFT中同时实现高迁移率和正阈值电压。最后，由于沟道半导体中的高载流子浓度，本领域中的TFT可能具有不期望的高截止泄漏电流和负阈值电压，这增加了显示面板功耗并且可能导致显示面板故障。

因此，本领域需要的是具有低截止泄漏电流和正阈值电压(例如，导通电压)的TFT中改进的沟道迁移率。

发明内容

本文的多个实施方式包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括具有不同迁移率的层的沟道层堆叠物。由于高迁移率沟道层和/或多个高迁移率沟道层中的载流子密度更高，本文公开的薄膜晶体管(TFT)通过低迁移率和高迁移率沟道层传输更高的总电流，这样由于TFT中的导通电流较高而增加了TFT的响应速度。