[發明專利]半導體有源矩陣結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310179088.3
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103426827A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: S·W·比德爾;B·赫克瑪特紹塔巴里;D·K·薩達那;G·G·沙希迪;D·沙赫莉亞迪
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/84
• 分類號: H01L21/84;H01L27/12
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

技術領域

本公開涉及物理科學，且更具體地，涉及有源矩陣結構及其制造。

背景技術

有源矩陣器件例如顯示器（電視、膝上監視器）、成像器（例如x光成像器）以及傳感器典型地使用氫化非晶硅（a-Si:H），并且在某些應用中，使用玻璃或撓性器件的透明塑料上的低溫多晶硅（LTPS）薄膜晶體管（TFT）背板。但是，對于有極高分辨率的應用（>1000像素每英寸（ppi））例如微顯示器或微型投影儀，a-Si:H的載流子遷移率太低，不足以在短TFT溝道寬度下提供足夠的驅動電流。LTPS比a-SI:H貴得多，但能夠提供更高的驅動電流。LTPS晶體管中器件與器件之間的閾值電壓和遷移率的變化需要補償電路，這限制了有源矩陣的分辨率。單晶硅（c-Si）被用作很高分辨率的背板的替代，但處理c-Si需要高的溫度，這與當前在制造a-Si:H或LTPS器件時使用的玻璃基板或可使用的透明塑料基板不相容。

發明內容

根據這里描述的原理，公開了用于制造背板結構以及使用背板和前板結構的有源矩陣結構的制造方法。

提供的一種方法包括通過下列步驟在支撐基板上制造第一背板結構：在絕緣體上半導體晶片上形成用于有源矩陣的背板，該晶片包括支撐基板和隱埋絕緣體層，以及在背板上形成絕緣體層。該方法還包括在第一背板結構上形成金屬層，并通過撓性處理物（handle）在金屬層上施加力，從支撐基板剝脫第一背板結構、金屬層和殘留層。

另一方法包括獲得這樣的結構，該結構包括絕緣體上半導體晶片，該晶片包括支撐基板和支撐基板上的隱埋絕緣體層；在晶片上形成的包含有源半導體器件的背板；以及在背板上形成的絕緣層，其中，第一背板結構包括背板、絕緣體層和絕緣體上半導體晶片的支撐基板之上的晶片部分。該方法還包括在第一背板結構上形成金屬層，并通過撓性處理物在金屬層上施加力，從支撐基板剝脫第一背板結構、金屬層和殘留層。

另一方法包括獲得背板結構，該背板結構包括：包含半導體層上的多個薄膜晶體管的背板層、背板層之下的隱埋絕緣體層、背板層上的絕緣層、以及鄰近隱埋絕緣體層的處理基板；在背板層的絕緣層中形成一個或多個過孔；在第一背板結構之上形成透明導電材料層，以及在透明導電材料層上形成前板，以形成具有背板的有源矩陣結構。

根據本公開的特定方面的示例性結構包括絕緣體上半導體晶片，該晶片包括支撐基板和隱埋絕緣體層；背板，其包含在晶片上形成的晶體管的陣列；以及在背板上形成的絕緣層。背板、絕緣體層和支撐基板之上的晶片部分包括第一背板結構。該結構還包括在第一背板結構上形成的金屬層，以及接合到金屬層的撓性處理基板。該結構的絕緣體層具有對晶片的足夠粘著力以及斷裂韌度值，以允許通過撓性處理基板在金屬層上施加力以從硅基板剝脫第一背板結構、金屬層和殘留層。

第二示例性結構包括基板，其包含隱埋絕緣體層和半導體層；在基板上形成的背板層，其包含薄膜晶體管的陣列；在背板上形成的絕緣層；以及在基板的隱埋絕緣體層上形成的處理基板。

根據另一實施例提供了有源矩陣結構。該有源矩陣結構包括基板，其包含隱埋絕緣體層以及鄰近該隱埋絕緣體層的半導體層；在基板上形成的背板層，該背板層包含有源半導體器件的陣列；在背板層上形成的絕緣層，該絕緣層包含一個或多個過孔。透明導電材料層鄰近絕緣層并與背板層電接觸。在透明導電材料層上形成的前板層包含多個無源器件，以便該無源器件能夠被背板層中的有源半導體器件尋址。包封層在前板層上形成。

這里提供的一種或多種結構包括透明的隱埋絕緣體層和/或透明和/或撓性的封裝層。在某些結構中，透明導電材料層直接接觸隱埋絕緣體層并用作前板層中的無源器件的底部電極。

如這里所使用，“促進”一個動作包括執行該動作、使該動作更容易、幫助實現該動作、或使得動作被執行。于是，通過示例但不是限制，通過發送合適的數據或命令使得或幫助動作被執行，在一個處理器上執行的指令可以促進在遠程處理器上執行的指令所實現的動作。為了避免疑問，當行動者（actor）除了通過執行動作以外來促進動作時，該動作由某個實體或實體組合來執行。

通過這里公開的示例性結構和方法，提供了基本的有益技術效果。例如，一個或多個實施例可以提供一個或多個下列優勢：

　通過底部發射而增強的效率；

　可用于撓性基板；

　高分辨率

　兩面顯示/成像應用