感光電晶體、其製造方法以及使用感光電晶體的顯示面板與流程
2023-06-01 15:24:59 4
示例實施方式涉及感光電晶體、其製造方法以及使用感光電晶體的顯示面板。
背景技術：
薄膜電晶體廣泛用於各種領域，具體地，用作顯示器領域中的開關器件和驅動器件。近來，已經提出了使用薄膜電晶體作為感光元件，用於光學觸控螢幕。觸控螢幕裝置是用於在屏幕上直接輸入數據的裝置。換句話說，當用戶的手指或觸針（例如，筆）觸摸觸控螢幕裝置的顯示屏上的特定位置時，利用軟體執行一系列進程。當前，廣泛使用的觸控螢幕裝置採用通過使用手指或筆來直接觸摸顯示裝置的屏幕的方法。然而，隨著顯示裝置的尺寸增大，用戶與顯示裝置之間的距離增大，因此可能難以使用直接觸摸法。光學觸控螢幕裝置是通過感測光而不是通過手指或筆的接觸來執行與常規觸控螢幕相同的功能的裝置。光學觸控螢幕裝置被期望不僅用於用戶與終端之間的通信而且用於用戶之間的通信。當感光電晶體用於光學觸控螢幕裝置且液晶面板用作顯示面板時，輸入的光穿過偏光膜並且入射到感光電晶體。當光穿過偏光膜時發生光損失。此外，光損失的程度根據入射角而改變。光電流關於特定的入射角而減少大約10%，使得感光電晶體可能不對入射光作出反應。因此，存在研究解決方案以提高感光效率的要求。
技術實現要素：
示例實施方式涉及感光電晶體、其製造方法和使用感光電晶體的顯示面板。提供了用於具有以下結構的感光電晶體的方法和裝置：感光電晶體的溝道層可以被有效地暴露於光，還提供了製造該感光電晶體的方法以及使用該感光電晶體的光學觸摸顯示面板。另外的方面將通過後面的描述而部分地闡述，並通過該描述而部分地顯見，或者可以通過實踐當前實施方式而習之。根據示例實施方式，一種感光電晶體包括∶柵極層；柵絕緣層，在柵極層上；溝道層，在柵絕緣層上；蝕刻停止層，在溝道層的部分區域上；源極和漏極，在溝道層上並彼此分離開，其中蝕刻停止層插置在源極和漏極之間；以及鈍化層，覆蓋源極、漏極和蝕刻停止層，其中源極與蝕刻停止層分離開。溝道層的相應於源極與蝕刻停止層之間的空間的區域可以具有比溝道層的任何其他區域高的電導率。源極和漏極可以由透明電極材料形成。源極和漏極可以由金屬材料形成。漏極可以與蝕刻停止層分離開。溝道層的相應於源極與蝕刻停止層之間的空間的區域以及溝道層的相應於漏極與蝕刻停止層之間的空間的區域可以具有比溝道層的任何其他區域高的電導率。源極和漏極可以由透明電極材料形成。源極和漏極可以由金屬材料形成。溝道層可以由包括從銦（In）、鎵（Ga）、鋅（Zn）、鋁（Al）及其組合中選擇出的至少一個的氧化物形成。溝道層可以由半導體材料形成。根據示範實施方式，一種光學觸摸顯示面板包括∶顯示單元，配置為根據圖像信息而在開啟狀態和關閉狀態之間被控制；以及如上所述的感光電晶體，其中感光電晶體配置為感測入射光。漏極可以與蝕刻停止層分離開。源極和漏極可以由透明電極材料形成。源極和漏極可以由金屬材料形成。顯示單元可以包括液晶材料。根據示例實施方式，一種製造感光電晶體的方法，該方法包括∶在柵極層上順序形成柵絕緣層和由半導體材料形成的溝道層；在溝道層的部分區域上形成蝕刻停止層；形成導電材料層以完全覆蓋溝道層和蝕刻停止層；蝕刻導電材料層的部分區域以暴露蝕刻停止層，其中導電材料層被分離成源極和漏極，源極與蝕刻停止層分離開形成；以及形成鈍化層以覆蓋源極、漏極和 蝕刻停止層。導電材料層可以由透明電極材料形成。導電材料層可以由金屬材料形成。漏極可以與蝕刻停止層分離開。溝道層可以由包括從銦（In）、鎵（Ga）、鋅（Zn）、鋁（Al）及其組合中選擇出的至少一個的氧化物形成。溝道層可以由半導體材料形成。附圖說明通過下文結合附圖對示例實施方式的描述，上述和/或其他方面將變得明顯且更易於理解，附圖中：圖1是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖；圖2A和圖2B分別是根據比較例的感光電晶體的結構的截面圖以及根據光束位置的光電流的曲線圖；圖3是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖；圖4是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖；圖5是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖；圖6A至圖6G是用於解釋根據示例實施方式的感光電晶體的製造方法的截面圖；圖7是示意性示出根據示例實施方式的顯示面板的結構的截面圖；以及圖8是示意性示出根據示例實施方式的顯示面板的結構的截面圖。具體實施方式現在將參考其中示出一些示例實施方式的附圖更充分地描述不同的示例實施方式。然而，在此詳細公開的具體的結構和功能僅是代表性的，用於描述示例實施方式。因此，本發明可以以許多替換形式實現並且不應理解為僅限於在此闡述的示例實施方式。因此，應當理解不旨在將示例實施方式限制到公開的具體形式，相反，示例實施方式旨在覆蓋落入本發明範圍內的所有改進、等價物和替換。在附圖中，為了清楚可以誇大層和區域的厚度，在對附圖的描述中相似的數字始終指代相似的元件。雖然術語第一、第二等可以用於此來描述各種元件，但是這些元件應不 受這些術語限制。這些術語只用於區分一個元件與另一元件。例如，第一元件可以被稱為第二元件，類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離示例實施方式的範圍。如這裡所用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項目的任何及所有組合。將理解，如果元件被稱為「連接到」或「耦接到」另一元件，它可以直接連接到或耦接到另一元件，或者可以存在中間的元件。相反，如果元件被稱為「直接連接到」或「直接耦接到」另一元件時，則沒有中間元件存在。用於描述元件之間的關係的其他詞語應當以類似的方式理解（例如，「在...之間」與「直接在...之間」、「相鄰」與「直接相鄰」等）。這裡所使用的術語是只為了描述特別的實施方式的目的且不旨在限制示例實施方式。如這裡所用，單數形式也旨在包括複數形式，除非內容清楚地指示另外的意思。可以進一步理解當術語「包括」和/或「包含」在此使用時，說明所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除存在或添加一個或更多其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組。在這裡為了描述的方便，可以使用空間相對術語（例如，「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」等）來描述一個元件或特徵和另一元件或特徵如圖中所示的關係。可以理解空間相對術語旨在包含除了在圖中所繪的方向之外的裝置在使用或操作中的不同方向。例如，如果圖中的裝置被翻轉，被描述為在其他元件或特徵的「下方」或「下面」的元件則應取向在所述其他元件或特徵的「上方」。因此，例如，術語「下方」可以包含下方和上方兩個方向。裝置也可以有其它取向（旋轉90度或以其它取向觀看或為基準）且相應地解釋這裡所使用的空間相對描述語。參考截面圖示在這裡描述了示例實施方式，該圖示是理想實施方式（及中間結構）的示意圖。因此，可以預期由於例如製造技術和/或公差引起的圖示的形狀的變化。因此，示例實施方式不應解釋為限於這裡所示的具體的區域形狀，而是包括由於例如由製造引起的形狀的偏離。例如，被示為矩形的注入區通常可以具有圓化或彎曲的特徵和/或在其邊緣具有（例如，注入濃度的）梯度而不是從注入區到非注入區的二元變化。相似地，由注入形成的埋入區可以引起埋入區和通過其進行注入的表面之間的區域中的一些注入。因此，圖中示出的區域本質上是示意性的且它們的形狀不一定示出區域的精確的形狀且不旨在限制範圍。還應當注意的是，在一些備選實施中，聲明的功能/作用可能不按照附圖中表明的順序發生。例如，連續示出的兩個附圖根據有關的功能/作用實際上可以基本同時執行，或者有時可以以相反的順序執行。除非另有界定，否則這裡使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有示例實施方式所屬領域的普通技術人員共同理解的相同的意思。還可以理解諸如那些在通用詞典中定義的術語應解釋為具有與在相關技術的語境中一致的涵義，而不應解釋為理想化或過度形式化的意義，除非在這裡明確地如此界定。為了更具體地描述示例實施方式，將參考附圖更詳細地描述各個方面。然而，本發明不限於描述的示例實施方式。示例實施方式涉及感光電晶體、其製造方法以及使用感光電晶體的顯示面板。圖1是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖。參考圖1，根據示例實施方式的感光電晶體100包括柵極層110、形成在柵極層110上的柵絕緣層120、形成在柵絕緣層120上並由半導體材料形成的溝道層130、在溝道層130上的部分區域中形成的蝕刻停止層140、在溝道層130上彼此分離開形成的源極150和漏極160（蝕刻停止層140插置在其間）、以及完全覆蓋源極150、漏極160和蝕刻停止層140的鈍化層170。感光電晶體100包括處於不對稱形式的源極150和漏極160。換句話說，當源極150與蝕刻停止層140分離開時，漏極160接觸蝕刻停止層140的上表面和側表面。感光電晶體100的上述結構提高了感測入射光的效率並且儘可能地增大了溝道層130的將暴露於入射光的區域。圖2A和圖2B分別是根據比較例的感光電晶體的結構的截面圖以及根據光束位置的光電流的曲線圖。參考圖2A和圖2B，根據比較例的感光電晶體10包括柵極11、柵絕緣層12、溝道層13、蝕刻停止層14、源極15和漏極16。源極15和漏極16具有對稱形狀並且形成為分別從蝕刻停止層14的上表面的兩側到蝕刻停止層14的相對側表面與蝕刻停止層14接觸。當光入射到具有上述結構的感光電晶體10時，入射光穿過源極15或漏極16以及蝕刻停止層14，並且入射到溝道層13使得發生光損失。具體地，本發明的發明者通過實驗發現：光 電流根據光束位置而改變。換句話說，參考圖2B，感光電晶體10表現出對於入射到源極15側的光更敏感。考慮到上述情況，在根據示例實施方式的感光電晶體100中，源極150與蝕刻停止層140分離開形成使得光可以更多地入射在溝道層130的靠近源極150的區域內。下文描述關於感光電晶體100的材料的詳細內容。柵極層110可以由表現出優良電導率的金屬材料例如鉑（Pt）、釕（Ru）、金（Au）、銀（Ag）、鉬（Mo）、鋁（Al）、鎢（W）、銅（Cu）或其組合形成。柵絕緣層120可以由絕緣材料（例如，矽氧化物或矽氮化物）形成。例如，SiO2或具有比SiO2高的介電常數的高K材料（例如，HfO2、Al2O3、Si3N4或其組合）可以用於柵絕緣層120。備選地，由上述材料形成的雙層膜可以用於柵絕緣層。溝道層130可以由氧化物半導體形成。由氧化物半導體形成的電晶體作為具有非晶矽薄膜電晶體（a-SiTFT）和多晶TFT（poly-SiTFT）兩者的特徵的器件被廣泛接受。例如，由於ZnO基半導體器件可以以低溫工藝製造並且處於非晶態，所以易於製造大尺寸的ZnO基半導體器件。此外，ZnO基半導體膜是具有高遷移率的材料並且具有類似於多晶矽的非常好的電特徵。溝道層130可以由包括銦（In）、鎵（Ga）、鋅（Zn）、鋁（Al）或其組合的氧化物形成。例如，氧化物半導體材料（例如，ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnO、InSnO等）可以用於溝道層130。備選地，通過在上述氧化物半導體材料中添加諸如鉿（Hf）、鋯（Zr）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、鎵（Ga）、鈮（Nb）、釩（V）、鋁（Al）、錫（Sn）等材料中的一種或多種獲得的混合材料可以用於溝道層130。溝道層130可以形成為單層，或形成多層結構，以便提高感光電晶體100的性能和可靠性。蝕刻停止層140防止溝道層130在蝕刻工藝期間被暴露於蝕刻，在蝕刻工藝中導電材料形成在溝道層130上並被蝕刻以形成接觸溝道層130的源極150和漏極160，由此防止損傷溝道層130。蝕刻停止層140可以由例如矽氧化物、矽氮化物、有機絕緣材料或其組合形成。源極150和漏極160可以由導電材料形成。此外，源極150和漏極160可以由透明導電氧化物即透明電極材料（例如，銦鋅氧化物（IZO）、銦錫氧化物（ITO）或其組合）形成以減少入射到溝道層130的光的損失。鈍化層170可以由矽氮化物或矽氧化物形成。在上述結構中，溝道層130的與源極150與蝕刻停止層140之間的空間相應的區域132具有比溝道層130的任何其他區域高的電導率。由於源極150與蝕刻停止層140彼此分離開，當形成鈍化層170時，氫原子被注入到溝道層130的一區域中，該區域直接接觸鈍化層170。氫原子供應電荷，因此溝道層130的被供應電荷的部分的電荷濃度增大使得該部分變成高導電區域，即，區域132。圖3是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖。參考圖3，類似於圖1的感光電晶體100，源極250和漏極260不對稱地形成在根據本示例實施方式的感光電晶體200中。然而，感光電晶體200與圖1的感光電晶體100的不同在於：源極250和漏極260由金屬材料形成。源極250和漏極260可以由諸如鉑（Pt）、釕（Ru）、金（Au）、銀（Ag）、鉬（Mo）、鋁（Al）、鎢（W）、銅（Cu）或其組合的材料形成。當源極250和漏極260由金屬材料形成時，與使用透明導電氧化物的情況相比損失了更多光。然而，電導率很高使得器件的電阻減小。圖4是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖。參考圖4，在根據示例實施方式的感光電晶體300中，源極350和漏極360兩者都不接觸蝕刻停止層140並且彼此分離開。因此，相應於源極350與蝕刻停止層140之間的空間的區域332以及相應於漏極360與蝕刻停止層140之間的空間的區域334變成電導率高於溝道層的任何其他區域的區域。由於源極350和漏極360兩者都與蝕刻停止層140分離開，所以溝道層330的暴露區域增大。同樣，由於源極350和漏極360由透明導電氧化物形成，所以光損失會減小。圖5是示意性示出根據示例實施方式的感光電晶體的結構的截面圖。參考圖5，根據示例實施方式的感光電晶體400與圖4的感光電晶體400的不同在於：源極450和漏極460由金屬材料形成。圖6A至圖6G是用於解釋根據示例實施方式的感光電晶體的製造方法的截面圖。參考圖6A，由半導體材料形成的柵絕緣層120和溝道層130順序形成在柵極層110上。柵絕緣層120可以由表現出優良電導率的金屬材料（例如，鉑（Pt）、釕（Ru）、金（Au）、銀（Ag）、鉬（Mo）、鋁（Al）、鎢（W）、銅 （Cu）或其組合）形成。柵絕緣層120可以由絕緣材料（例如，矽氧化物、矽氮化物或其組合）形成。例如，SiO2或具有比SiO2高的介電常數的高K材料（例如，HfO2、Al2O3、Si3N4或其組合）可以用於柵絕緣層120。備選地，由上述材料形成的雙層膜可以用於柵絕緣層120。溝道層130可以由氧化物半導體形成。溝道層130可以由包括銦（In）、鎵（Ga）、鋅（Zn）、鋁（Al）或其組合的氧化物形成。例如，氧化物半導體材料，諸如，ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnO、InSnO等，可以用於溝道層130。備選地，通過在上述氧化物半導體材料中添加諸如鉿（Hf）、鋯（Zr）、鈦（Ti）、鉭（Ta）、鎵（Ga）、鈮（Nb）、釩（V）、鋁（Al）、錫（Sn）等材料中的一種或多種獲得的混合材料可以用於溝道層130。雖然溝道層130被示出為單層，但是這僅是示例並且溝道層130可以形成為多層結構。參考圖6B，蝕刻停止層140形成在溝道層130上的部分區域中。蝕刻停止層140防止溝道層130在蝕刻工藝期間被暴露於蝕刻，在蝕刻工藝中導電材料形成在溝道層130上並被蝕刻以形成接觸溝道層130的源極150和漏極160，由此防止損傷溝道層130。蝕刻停止層140可以由例如矽氧化物、矽氮化物、有機絕緣材料或其組合形成。參考圖6C，導電材料層CM形成為完全覆蓋溝道層130和蝕刻停止層140。導電材料層CM可以由透明導電氧化物或金屬材料形成。參考圖6D，導電材料層CM被蝕刻以形成源極150（250）和漏極160（260）。換句話說，導電材料層CM的部分區域被蝕刻以露出蝕刻停止層140，使得導電材料層CM被分成源極150（250）和漏極160（260）。這樣，源極150（250）與蝕刻停止層140分離開形成。參考圖6E，鈍化層170形成為完全覆蓋源極150（250）、漏極160（260）和蝕刻停止層140。結果，製造出具有如圖1（3）所示的上述結構的感光電晶體100（200）。圖6D的蝕刻工藝可以改變為圖6F和圖6G的工藝，在其中源極350（450）和漏極360（460）都與蝕刻停止層140分離開，鈍化層170形成為完全覆蓋源極350（450）、漏極360（460）和蝕刻停止層140。因此，製造出具有如圖4和圖5示出的上述結構的感光電晶體300和400。由於源/漏結構被改進使得溝道層的整個區域可以很好地暴露於光，所以 上述感光電晶體具有高感光效率。感光電晶體可以應用於具有光學觸摸功能的顯示面板。圖7是示意性示出根據示例實施方式的光學觸摸顯示面板的結構的截面圖。參考圖7，根據示例實施方式的光學觸摸顯示面板500包括多個像素，每個像素包括顯示單元560和用於感測入射光的感光電晶體100，該顯示單元560的開啟/關閉根據圖像信息而控制。在圖7中，僅示出一個像素。然而，示例實施方式不限於此。在光學觸摸顯示面板500的具體結構中，光學觸摸顯示面板500包括彼此面對布置的透明後基板510和透明前基板570，以及設置在後基板510與前基板570之間的顯示單元560。顯示單元560可以是由液晶材料形成的液晶單元。第一配向層542和第二配向層548可以分別形成在顯示單元560的下表面和上表面上，以提高液晶的界面性能和配向特性。此外，第一偏光板582和第二偏光板584可以分別布置在後基板510的下表面和前基板570的上表面上。濾色器552、鈍化層539和第一透明電極層536順序形成在前基板570的下表面之下。具有參考圖1（2）描述的結構的感光電晶體100（200）提供在後基板510的上表面上。漏極160（360）通過穿過鈍化層170而連接到第二透明電極層533。此外，雖然圖7中沒有示出，但是用於控制顯示單元260的開啟/關閉的驅動電晶體可以提供在後基板510的上表面上。驅動電晶體可具有與感光電晶體100（200）相同的結構，或者可具有與根據比較例的感光電晶體10相同的結構。由於光學觸摸顯示面板500採用具有以下結構的感光電晶體100（200）：溝道層130的被暴露於入射光的區域儘可能增大，所以光學觸摸顯示面板500的感光效率高。此外，在採用由液晶形成的顯示單元560的示例實施方式中基本上提供了第一偏光板582和第二偏光板584。然而，考慮到輸入到正面的大量入射光在第二偏光板584處損失，所以包括具有高的光效率的感光電晶體100（200）是重要的。圖8是示意性示出根據示例實施方式的光學觸摸顯示面板的結構的截面圖。參考圖8，根據示例實施方式的光學觸摸顯示面板600與圖7的光學觸摸顯示面板500的不同在於：採用了具有參考圖4和5描述的結構的感光電晶體300（400）。應當理解，在此描述的示範實施方式應當僅以描述的含義理解，而不為限制的目的。對於每個實施方式內的特徵或方面的描述應該典型地被認為是可適用於其他示例實施方式中的其他相似的特徵或方面。本申請要求於2012年3月13日提交到韓國知識產權局的韓國專利申請No.10-2012-0025666的優先權，其全部內容通過引用結合在此。