基于锡的P型氧化物半导体及薄膜晶体管应用的制作方法
优先权要求
本申请案主张2015年1月22日申请的标题为“基于锡的p型氧化物半导体及薄膜晶体管应用(tinbasedp-typeoxidesemiconductorandthinfilmtransistorapplications)”的第14/603,186号美国专利申请案的优先级，所述美国专利申请案的揭示内容特此以全文引用方式并入本申请案中。
本发明涉及薄膜晶体管，且更明确地说，涉及基于锡的p沟道金属氧化物薄膜晶体管。
背景技术：
机电系统(ems)包含具有电及机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜面及光学膜等光学组件及电子装置。ems装置或元件可以多种尺度制造，包含但不限于微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(mems)装置可包含大小范围在约一微米到数百微米或以上的结构。纳米机电系统(nems)装置可以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、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电及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及/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。例如，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。
技术实现要素：
本发明的系统、方法及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新颖方面可在一种具有薄膜晶体管(tft)的设备中实施，所述tft包含源极电极、漏极电极以及连接所述源极电极和所述漏极电极的半导体沟道，所述半导体沟道包含三元或更高阶基于锡(基于sn)的p型氧化物。在一些实施方案中，所述三元或更高阶基于sn的p型氧化物可包含sn(ii)以及选自周期表的d区或p区的金属。所述三元或更高阶基于sn的p型氧化物可包含sn(ii)以及选自以下各项的一或多种金属：第3族金属、第4族金属、钨(w)、硼(b)、铌(nb)、硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铅(pb)，和硅(si)。在一些实施方案中，所述基于sn的p型氧化物是sn-m-o三元氧化物，其中sn是sn(ii)且m是选自周期表的d区或p区的金属。举例来说，sn-m-o三元氧化物可具有化学式snxm1-xoz，其中x为至少0.2且z大于零。在一些实施方案中，x在0.2与0.8之间。
在一些实施方案中，所述基于sn的p型氧化物是sn(ii)xb1-xoz，其中x在0.7与0.9之间且z大于零。在一些实施方案中，所述基于sn的p型氧化物是sn(ii)xw1-xoz、sn(ii)xti1-xoz和sn(ii)xnb1-xoz中的一者，其中x在0.3与0.8之间且z大于零。在一些实施方案中，所述基于sn的p型氧化物可为sn-m1-m2-o四元氧化物，其中sn是sn(ii)且m1和m2是选自周期表的d区或p区的金属。在一些实施方案中，所述基于sn的p型氧化物在其价带最大值(vbm)中具有来自sn5s轨道的贡献。
根据各种实施方案，所述基于sn的p型氧化物可为非晶的或结晶的。在一些实施方案中，所述tft是互补型金属氧化物半导体(cmos)tft装置的部分。所述设备可具有底部和顶部栅极中的一者或两者。
在一些实施方案中，所述设备可进一步包含：显示器；处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。所述设备可进一步包含：驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。所述驱动器电路可包含所述tft。在一些实施方案中，所述设备可进一步包含图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。所述设备可包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。
本发明中所描述的标的物的另一新颖方面可在一种具有tft的设备中实施，其包含：漏极电极；源极电极；以及p型半导电装置，用以电连接所述漏极电极和所述源极电极。可进一步包含栅极电极和栅极电介质。
本发明中所描述的标的物的另一新颖方面可在一种方法中实施，其包含：提供衬底；在所述衬底上形成三元或更高阶基于锡(基于sn)的p型氧化物半导体层；以及使所述基于sn的p型氧化物半导体层退火。
在一些实施方案中，所述三元或更高阶基于sn的p型氧化物可包含sn(ii)以及选自周期表的d区或p区的金属。所述三元或更高阶基于sn的p型氧化物可包含sn(ii)以及选自以下各项的一或多种金属：第3族金属、第4族金属、钨(w)、硼(b)、铌(nb)、硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铅(pb)，和硅(si)。在一些实施方案中，形成所述基于sn的p型氧化物半导体层涉及原子层沉积(ald)过程。所述方法可进一步包含形成栅极电极和栅极电介质，其中所述栅极电介质位于所述基于sn的p型氧化物半导体层与所述栅极电极之间。
在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本发明中所提供的实例主要是基于ems及mems的显示器的方面来描述，但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管(“oled”)显示器及场发射显示器。其它特征、方面及优点将从描述、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
附图说明
图1为描绘干涉式调制器(imod)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近的imod显示元件的等角视图说明。
图2为说明并入有基于imod的显示器的电子装置的系统框图，所述基于imod的显示器包含imod显示元件的三元件乘三元件阵列。
图3a和3b是包含机电系统(ems)元件阵列和背板的ems封装的一部分的示意性分解局部透视图。
图4a是说明根据一些实施方案的底部栅极薄膜晶体管(tft)的横截面图的实例。
图4b是说明根据一些实施方案的顶部栅极tft的横截面图的实例。
图5示出了sno和sno2以及混合价(sn(ii)和sn(iv))氧化物sn3o4的局部状态密度(dos)。
图6提供从用于各种基于sn(ii)的三元氧化物的密度函数理论(dft)计算确定的带结构绘图。
图7示出了sn-b-o氧化物的局部dos。
图8示出了与具有二元氧化物nc-sno:h的p沟道的tft相比，具有三元基于sn的p型氧化物a-sn0.8-b0.2o和a-sn0.9-b0.1o的p沟道的tft的随着栅极-源极电压(vgs)而变的漏极-源极电流(ids)。
图9是说明根据一些实施方案的制造基于sn的p型氧化物半导体层的方法的实例的流程图。
图10和11是说明根据一些实施方案制造三元基于sn的p型氧化物半导体层的原子层沉积(ald)方法的实例的流程图。
图12是说明根据一些实施方案的互补型金属氧化物半导体(cmos)tft装置的横截面图的实例。
图13a是说明根据一些实施方案的柔性衬底上的全氧化物cmos反相器的示意图的实例。
图13b和13c示出了包含p沟道sno:htft和n沟道a-igzotft的全氧化物cmos反相器电路的实验数据。
图14a和14b是说明包含多个imod显示元件的显示装置的系统框图。
各个图式中的相同参考标号和名称指示相同元件。
具体实施方式
以下描述针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的一般技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不论图像是在运动中(例如，视频)还是静止的(例如，静态图像)，且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更明确地说，预期所描述的实施方案可包含于例如(但不限于)以下各者的多种电子装置中或与所述电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、
本文所描述的实施方案涉及基于锡(基于sn)的p型氧化物半导体材料。本文所揭示的基于sn的氧化物半导体包含p型三元和更高阶氧化物，其包含sn(ii)阳离子和一或多种额外金属。在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物半导体包含来自周期表的d区或p区的金属。在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物半导体包含选自第3族金属、第4族金属、钨(w)、硼(b)、铌(nb)、硼(b)、铝(al)、镓(ga)和硅(si)的一或多种金属。三元或更高阶基于sn的p型氧化物可具有大于0.8ev的间接带隙。
本文所描述的实施方案涉及具有p型沟道的p型薄膜晶体管(tft)，其包含三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体层。在一些实施方案中，本文所述的p型tft可用于互补型金属氧化物半导体(cmos)tft裝置中，所述装置包含n型tft和p型tft。
可实施本发明中描述的主题的特定实施方案以实现下列潜在优点中的一或多者。三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体层可在p型tft中实施以提供良好的tft特性，包含高迁移率和低断开电流。包含三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体的p型tft可在cmostft电路中实施。这些tft电路可集成在显示器背板上，例如作为驱动电路或在其它电子装置中。这减少了分别与经封装集成电路(ic)驱动器相关联的制造成本和故障。三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体可在安置于柔性衬底上的柔性tft中实施。这些tft可具有与具有有机沟道的柔性p型tft相比显著更高的迁移率。包含基于sn的氧化物p沟道的cmos结构可具有比具有有机p沟道的cmos结构更高的截止频率。
可包含tft的所描述实施方案中的一些或全部的合适ems或mems装置或设备的实例是反射式显示装置。反射式显示装置可并有干涉式调制器(imod)显示元件，所述干涉式调制器(imod)显示元件可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射在其上的光。imod显示元件可包含部分光学吸收器、可相对于吸收器移动的反射器、以及界定在吸收器与反射器之间的光学谐振腔。在一些实施方案中，反射器可移动到两个或两个以上不同位置，所述位置可改变光学谐振腔的大小且借此影响imod的反射率。imod显示元件的反射光谱可产生相当宽广的光谱带，所述光谱带可跨越可见光波长移位以产生不同颜色。可通过改变光学谐振腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振空腔的方式是通过改变反射器相对于吸收器的位置。
图1是描绘干涉式调制器(imod)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近的imod显示元件的等角视图说明。imod显示装置包含一或多个干涉式ems(例如，mems)显示元件。在这些装置中，干涉式mems显示元件可按明亮或黑暗状态来配置。在亮(“松弛”、“开启”或“接通”等)状态下，显示元件反射大部分入射可见光。相反，在黑暗(“经致动”、“闭合”或“断开”等)状态下，显示元件反射极少入射可见光。mems显示元件可经配置以主要在特定光波长下反射，从而允许除黑白显示器之外，还有彩色显示器。在一些实施方案中，通过使用多个显示元件，可实现原色的不同强度及灰度。
imod显示装置可包含可按行及列布置的imod显示元件阵列。阵列中的每一显示元件可包含至少一对反射及半反射层，例如，可移动反射层(即，可移动层，还被称作机械层)及固定的部分反射层(即，静止层)，其定位于彼此相距可变的及可控制距离以形成气隙(还被称作光学间隙、空腔或光学谐振腔)。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。例如，在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位在距固定部分反射层一定距离处。在第二位置(即，致动位置)中，可移动反射层可更接近于部分反射层而定位。从两个层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置以及入射光的波长而相长地和/或相消地干涉，从而产生用于每一显示元件的全反射或非反射状态。在一些实施方案中，当显示元件未经致动时，显示元件可能处于反射状态，从而反射可见光谱内的光，且当显示元件经致动时，显示元件可能处于暗态，从而吸收和/或相消地干涉可见范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，imod显示元件可在未经致动时处于暗态，且在经致动时处于反射状态。在一些实施方案中，所施加电压的引入可驱动显示元件改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动显示元件改变状态。
图1中的阵列的所描绘部分包括呈imod显示元件12的形式的两个邻近干涉式mems显示元件。在右侧(如所说明)的显示元件12中，说明可移动反射层14在光学堆叠16附近、邻近或触碰光学堆叠16，处于致动位置中。在右侧上的显示元件12上施加的电压vbias足以移动可移动反射层14且还将其维持在致动位置中。在左边的显示元件12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于距光学堆叠16一定距离(所述距离可基于设计参数来预定)的松弛位置，所述光学堆叠包含部分反射层。跨左侧的显示元件12施加的电压v0不足以引起如同右侧的显示元件12的情形一般可移动反射层14到致动位置的致动。
在图1中，一般通过指示入射在imod显示元件12上的光13及从左侧的显示元件12反射的光15的箭头来说明imod显示元件12的反射性质。入射在显示元件12上的大部分光13可透射穿过透明衬底20朝向光学堆叠16。入射在光学堆叠16上的一部分光可透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分光将被反射回穿过透明衬底20。透射穿过光学堆叠16的部分光13可从可移动反射层14被反射回朝向透明衬底20(且穿过所述透明衬底)。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长和/或相消)将部分地确定在装置的查看或衬底侧上从显示元件12反射的光15的波长的强度。在一些实施方案中，透明衬底20可为玻璃衬底(有时被称作玻璃板或面板)。玻璃衬底可为或包含(例如)硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、
光学堆叠16可包含单层或若干层。所述层可包含以下各层中的一或多者：电极层、部分反射及部分透射层、及透明电介质层。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的、部分透明且部分反射的，且可(例如)通过将以上层中的一或多者沉积到透明衬底20上来制造。电极层可由多种材料形成，例如各种金属，例如氧化铟锡(ito)。部分反射层可由部分反射的各种材料形成，例如各种金属(例如，铬和/或钼)、半导体及电介质。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16的某些部分可包含用作部分光学吸收器及电导体两者的单个半透明厚度的金属或半导体，但不同的导电性更好的层或部分(例如，光学堆叠16或显示元件的其它结构的导电层或部分)可用以在imod显示元件之间用总线传送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/部分吸收层的一或多个绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，光学堆叠16的(若干)层中的至少一些可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“经图案化”在本文中用以指掩蔽以及蚀刻过程。在一些实施方案中，高度导电且反射材料(例如，铝(al))可用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为一或多个经沉积金属层的一系列平行条带(与光学堆叠16的行电极正交)以形成沉积于支撑件(例如所说明的柱18，及位于柱18之间的介入牺牲材料)顶部上的柱状物。当蚀刻掉牺牲材料时，可在移动反射层14与光学堆叠16之间形成所界定的间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间距可为大致1μm到1000μm，而间隙19可为大致小于
在一些实施方案中，每一imod显示元件(不管处于经致动还是松弛状态)均可被视为通过固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态(如由图1中的左边上的显示元件12所说明)，其中间隙19介于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电势差(即，电压)施加到选定行及列中的至少一者时，在对应显示元件的行电极与列电极的交叉点处形成的电容器变得带电，且静电力将所述电极牵引在一起。如果所施加的电压超出阈值，那么可移动反射层14可变形且移近或移动抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分隔距离，如由在图1中右边的经致动显示元件12所说明。与施加的电位差的极性无关，行为是相同的。尽管阵列中的一系列显示元件在一些情况下可被称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”及将另一方向称作“列”是任意的。重新申明，在一些定向上，行可被视为列，且列可被视为行。在一些实施方案中，行可被称作“共同”线且列可被称作“分段”线，或反过来也是一样。此外，显示元件可按正交行及列(“阵列”)均匀地布置，或按非线性配置布置，例如，具有相对于彼此的某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可指任一配置。因此，尽管显示器被称作包含“阵列”或“马赛克”，但元件本身并不需要在任何情况下彼此正交地布置，或按均匀分布设置，而是可包含具有不对称形状和不均匀分布的元件的布置。
图2为说明并入有基于imod的显示器的电子装置的系统框图，所述基于imod的显示器包含imod显示元件的三元件乘三元件阵列。此电子装置可包含本文所揭示的tft的实施方案。举例来说，互补型金属氧化物半导体(cmos)tft装置可用作例如图2中说明的电子装置的驱动电路的部分。所述电子装置包含可经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。通过图2中的线1-1示出图1中所说明的imod显示装置的横截面。尽管为清楚起见，图2说明imod显示元件的3x3阵列，但显示阵列30可含有大量imod显示元件，且与列中的情形相比，可在行中具有不同数目的imod显示元件，且反之亦然。
图3a和3b是包含ems元件阵列36和背板92的ems封装91的一部分的示意性分解局部透视图。如本文所揭示的tft可在图3a和3b中所示的ems封装91中实施。举例来说，包含p型金属氧化物半导体沟道的tft可在背板92上的驱动器电路中实施。图3a示出切掉背板92的两个拐角的情形以更好地说明背板92的某些部分，而图3b示出未切掉拐角的情形。ems阵列36可包含衬底20、支撑柱18及可移动层14。在一些实施方案中，ems阵列36可包含具有在透明衬底上的一或多个光学堆叠部分16的imod显示元件的阵列，且可移动层14可实施为可移动反射层。
背板92可基本上为平面的或可具有至少一个波状表面(例如，背板92可形成有凹部及/或突起)。背板92可由任何合适的材料制成，而不管透明的还是不透明的、导电的还是绝缘的。用于背板92的合适的材料包含(但不限于)玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、层合物、金属、金属箔、科伐合金(kovar)及电镀科伐合金。
如图3a和3b中所示，背板92可包含一或多个背板组件94a和94b，所述背板组件可部分地或完全地嵌入于背板92中。如图3a中可见，背板组件94a嵌入在背板92中。如图3a和3b中可见，背板组件94b安置在形成于背板92的表面中的凹部93内。在一些实施方案中，背板组件94a及/或94b可从背板92的表面突出。尽管背板组件94b安置在背板92的面向衬底20的一侧上，但在其它实施方案中，背板组件可安置在背板92的对置侧上。
背板组件94a及/或94b可包含一或多个有源或无源电组件，例如晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、开关及/或集成电路(ic)，例如封装的、标准的或离散的ic。可用于各种实施方案中的背板组件的其它实例包含天线、电池及传感器，例如电传感器、触摸传感器、光学传感器或化学传感器，或薄膜沉积装置。
在一些实施方案中，背板组件94a和/或94b可与ems阵列36的部分电连通。例如迹线、凸块、柱或通孔等导电结构可形成于背板92或衬底20中的一者或两者上，且可彼此接触或与其它导电组件接触以在ems阵列36与背板组件94a和/或94b之间形成电连接。举例来说，图3b包含在背板92上的一或多个导电通孔96，所述导电通孔可与从ems阵列36内的可移动层14向上延伸的电触点98对准。在一些实施方案中，背板92还可包含一或多个绝缘层，其使背板组件94a及/或94b与ems阵列36的其它组件电绝缘。在其中背板92是由透气材料形成的一些实施方案中，背板92的内表面可涂布有防潮装置(未图示)。
背板组件94a及94b可包含一或多个干燥剂，所述干燥剂起作用以吸收可进入ems封装91中的任何湿气。在一些实施方案中，可将干燥剂(或其它吸湿性材料，例如吸气剂)与任何其它背板组件分开提供，例如，作为用粘合剂安装到背板92(或形成于背板中的凹部)的薄片。替代地，可将干燥剂集成到背板92中。在一些其它实施方案中，可将干燥剂直接或间接地施加到其它背板组件上，例如，通过喷涂、丝网印刷或任何其它合适的方法。
在一些实施方案中，ems阵列36及/或背板92可包含机械支座97以维持背板组件与显示元件之间的距离且借此防止那些组件之间发生机械干扰。在图3a和3b中所说明的实施方案中，机械支座97是形成为从背板92突出的与ems阵列36的支撑柱18对准的柱。替代地或另外，例如轨道或支柱等机械支座可沿着ems封装91的边缘设置。
尽管图3a和3b中未说明，但可提供部分地或完全地包围ems阵列36的密封件。所述密封可连同背板92及衬底20一起形成封围ems阵列36的保护空腔。所述密封件可为半气密密封件，例如常规的基于环氧树脂的粘合剂。在一些其它实施方案中，所述密封件可为气密密封件，例如薄膜金属焊接件或玻璃熔块。在一些其它实施方案中，密封件可包含聚异丁烯(pib)、聚氨基甲酸酯、液体旋涂式玻璃、焊料、聚合物、塑料或其它材料。在一些实施方案中，增强型密封剂可用以形成机械支座。
在替代实施方案中，密封环可包含背板92或衬底20中的一者或两者的延伸部分。举例来说，密封环可包含背板92的机械延伸部分(未图示)。在一些实施方案中，密封环可包含单独部件，例如o型环或其它环形部件。
在一些实施方案中，分开地形成ems阵列36及背板92，之后将其附接或耦合在一起。举例来说，可将衬底20的边缘附接及密封到背板92的边缘，如上文所论述。替代地，可将ems阵列36及背板92形成及接合在一起以作为ems封装91。在一些其它实施方案中，可以任何其它合适的方式制造ems封装91，例如，通过沉积而在ems阵列36上方形成背板92的组件。
硬件和数据处理设备可与ems结构相关联。此类硬件和数据处理设备可包含晶体管开关，例如薄膜晶体管(tft)。显示装置中的ems显示元件可布置成阵列，例如二维网格，且由与所述阵列的行和列相关联的电路寻址。行驱动电路可驱动晶体管开关的栅极，其选择待寻址的特定行，且共同驱动器电路可将偏压提供到显示元件的给定行，其可与行刷新同步更新。
显示装置可包含显示元件大量，所述显示元件可称为像素。一些显示器可包含布置成数百或数千行以及数百和数千列的数百、数千或数百万的像素。每一像素可由一或多个tft驱动。tft是通过将半导体层的薄膜以及一或多个电介质层和导电层沉积在衬底之上而制作的一种类型的场效晶体管。随着平板显示器、玻璃上系统、显示装置、移动装置、可穿戴装置及类似物的持续发展，存在对高性能tft的增长的需求。
将切换矩阵与驱动电路集成在显示器背板上以及集成在其它电子装置中减少了与单独封装的ic驱动器相关联的制造成本和故障。互补型金属氧化物半导体(cmos)电路使用n型和p型沟道。本文揭示展现良好tft性能的p型金属氧化物半导体材料，以及包含p型金属氧化物半导体沟道的tft。还揭示包含n型和p型tft的电路以及包含此类电路的电子装置(例如显示装置)。虽然下文描述集中于在显示器应用中的tft的情境中的p型金属氧化物半导体，但p型金属氧化物半导体也可以在其它情境中使用，例如太阳能应用中。
一般来说，tft可包含半导体层，在所述半导体层中具有源极区、漏极区和沟道区。因此，tft可为三端子装置，其包含源极端子、漏极端子和栅极端子以用于调制tft内的沟道的电导率。一些类型的tft可依据栅极端子的位置来定义。举例来说，tft几何形状的类型可包含底部栅极几何形状和顶部栅极几何形状。图4a是说明根据一些实施方案的底部栅极tft的横截面图的实例。在图4a中，底部栅极tft400a包含衬底410a、衬底410a上方的栅极电极420a、栅极电极420a上方的栅极电介质430a、栅极电介质430a上方的半导体层440a、半导体层440a的源极区上方的源极电极450a，以及半导体层440a的漏极区上方的漏极电极460a，其中半导体层440a中的沟道区在所述源极区与漏极区之间。半导体层440a电连接源极电极450a和漏极电极460a，其中可随跨越栅极电极420a和源极电极450a施加的电位而变对沟道区中的电导率进行建模。
图4b是说明根据一些实施方案的顶部栅极tft的横截面图的实例。在图4b中，顶部栅极tft400b包含衬底410b、在衬底410b上方的半导体层440b、在半导体层440b的源极区上方的源极电极450b、在半导体层440b的漏极区上方的漏极电极460b、在源极电极450b上方的栅极电介质430b，以及在栅极电介质430b上方的栅极电极420b，其中沟道区位于半导体层440b的源极区与漏极区之间。半导体层440b电连接源极电极450b和漏极电极460b，其中可随跨越栅极电极420b和源极电极450b施加的电位而变对沟道区中的电导率进行建模。
栅极电极420a和420b可包含一或多种金属或其它导电材料。金属的实例包含铝(al)、铜(cu)、钼(mo)、钽(ta)、铬(cr)、钕(nd)、钨(w)、钛(ti)、金(au)、镍(ni)，以及含有这些元素中的任一者的合金。在一些实施方案中，栅极电极420a和420b中的每一者可包含布置成堆叠结构的不同金属的两个或更多个层。在一些实施方案中，栅极电极420中的每一者可具有介于约50nm与约500nm之间，或约100nm与约250nm之间的厚度。
源极电极450a和450b以及漏极电极460a和460b可包含任何数目的不同金属或其它导电材料。金属的实例包含mo、w、au、pt、ag、mg、mn、ti、al、cu、ta、cr、nd、ni，以及含有这些元素中的任一者的合金。举例来说，源极电极450a和450b以及漏极电极460a和460b可包含稳定接点金属，例如mo、w、au、pt和ag。在一些实施方案中，源极电极450a和450b以及漏极电极460a和460b中的每一者包含布置成堆叠结构的不同金属的两个或更多个子层。在一些实施方案中，源极电极450a和450b以及漏极电极460a和460b中的每一者可具有介于约50nm与约500nm之间，或介于约100nm与约250nm之间的厚度。
栅极电介质430a和430b还可被称作栅极绝缘体。栅极电介质430a和430b中的每一者可包含任何数目的不同电介质材料，包含二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、二氧化铪(hfo2)、氧化钇(y2o3)、三氧化钛(tio2)、氮氧化硅(sion)、氮化硅(sin)，或有机电介质材料。在一些实施方案中，栅极电介质430a和430b中的每一者可包含布置成堆叠结构的电介质材料的两个或更多个层。在一些实施方案中，栅极电介质层的厚度可介于约50nm与约500nm之间，或介于约100nm与约250nm之间。
在图4a和4b中，底部栅极tft400a和顶部栅极tft400b可包含金属氧化物tft，其中半导体层440a和440b可包含金属氧化物。在金属氧化物tft中，将金属氧化物半导体作为有源沟道层沉积在tft中。金属氧化物tft可具有高迁移率。根据各种实施方案，金属氧化物tft是p型金属氧化物tft，其中半导体层440a和440b可包含p型金属氧化物。
大多数氧化物半导体是n型半导体，其中很少材料展现p型导电。归因于其高缺陷密度，已知的p型氧化物半导体通常不适合tft。然而，例如形成p型以及n型氧化物半导体tft的能力允许制作cmostft电路。
许多p型半导电氧化物被关注为透明导电氧化物(tco)。然而，可以用于tco的p型氧化物半导体不一定具有良好的tft性能。对于光学性质，金属氧化物半导体的直接带隙是重要的，而对于电子性质，间接带隙是重要的。此外，虽然各种金属氧化物材料可用作透明导电氧化物，但它们通常不具有用于tft的足够高质量。这是由于带隙中的缺陷的存在。虽然此类缺陷无法影响在导电带中展现类似金属的导电性的tco，但它们会大大影响tft性能。
本文所描述的一些实施方案涉及基于sn的p型氧化物半导体材料，以及包含具有基于sn的p型氧化物半导体的沟道的tft，以及制造方法。本文所揭示的基于sn的氧化物半导体包含p型三元和更高阶氧化物，其包含sn(ii)阳离子和一或多种额外金属。
锡(ii)氧化物(也被称作含锡氧化物或一氧化锡；sno)由于其相对高载流子迁移率而是有前景的p型金属氧化物半导体。锡(iv)(也被称作氧化锡或二氧化锡；sno2)相比之下是n型材料。(应注意在某些参考中，存在提及金属氧化物而省略组成的离子或原子的比率的倾向。举例来说，氧化铟镓锌(igzo)膜通常被称为ingazno，但离子的比率可能不是1:1:1:1。类似地，氧化锡(iv)(sno2)可以此简写方式被称为sno。然而如本文所使用，sno指代含锡的氧化物，而sno2指代氧化锡。)
虽然下文描述主要提到三元氧化物，但也提供四元和更高阶氧化物。本文所描述的三元氧化物可被称为sn-m-o，其中sn指代锡(ii)且m是不同(即，非锡)金属。在一些实施方案中，m是选自周期表的d区或p区。如本文所使用，术语金属包含例如硅(si)等类金属。
在一些实施方案中，m是选自周期表的第3和第4族，或是钨(w)、硼(b)、铌(nb)、铝(al)、镓(ga)或硅(si)中的一者。第3族金属包含钪(sc)和钇(y)。第4族金属包含钛(ti)、锆(zr)和铪(hf)。
本文所描述的四元氧化物可被称为sn-m1-m2-o，其中sn指代锡(ii)且m1和m2是不同金属(即，m1是并非m2的非锡金属)。在一些实施方案中，m1和m2中的一者或两者是选自周期表的第3和第4族，或是w、b、nb、al、ga或si中的一者。第3族金属包含钪(sc)和钇(y)。第4族金属包含钛(ti)、锆(zr)和铪(hf)。类似地，五元基于sn的p型氧化物半导体可包含三种或更多种金属，其中的一者是sn(ii)。
sn-m-op型半导体的实例包含sn-w-o、sn-ti-o、sn-b-o、sn-nb-o、sn-al-o、sn-ga-o、sn-sc-o、sn-y-o、sn-zr-o，以及sn-hf-o。虽然上文呈现的实例被表征为三元、四元或更高阶化合物，但p型半导体氧化物也可以被表征为二元氧化物的组合。举例来说，sn-m-o氧化物也可以被表征为sn-o二元氧化物和m-o二元氧化物的组合。因此，基于sn的p型半导体可为sno和两个或更多个不同金属氧化物的组合。根据各种实施方案，基于sn的p型氧化物半导体可或可不为等价的。
基于锡的p型金属氧化物半导体中的金属可具有各种氧化状态，或氧化状态的组合。氧化状态可取决于材料的状态，其中非晶形材料具有展现p型导电的较宽范围的许可氧化状态。本文所描述的基于sn的p型氧化物半导体可为离子的或具有混合离子与共价特征，这部分取决于其构成元素。
本文所揭示的基于sn的p型氧化物半导体中的金属的相对比率可变化，其中sn(ii)为p型氧化物半导体中的金属的总摩尔量的至少约10％。举例来说，sn-m-o可被表征为sn(x)m(1-x)oz，其中x为至少0.3且z为取决于所采用特定金属的非零数字。类似地，sn-m1-m2-o可被表征为sn(x)m1(y1＝1-x-y2)m2(y2＝1-x-y1)oz，其中x为至少0.3且z为取决于所采用特定金属的非零数字。
本文所揭示的组成范围是针对三元或更高阶化合物。次要组分(例如，m、m1、m2或sn(ii))的量大于掺杂剂的量。然而，本文所揭示的基于sn的p型氧化物可为掺杂的或未掺杂的。掺杂剂的实例可包含氢和金属。掺杂剂以比三元或更高阶金属氧化物化合物的金属阳离子成分低得多的水平存在。举例来说，在具有化学式axbyo的p型金属氧化物膜中，如果y小于0.05，那么b可视为掺杂剂。掺杂剂也可以被表征为小于薄膜的1％(原子)。
锡(ii)氧化物由于其超过1cm2/v·s的相对高空穴迁移率而是有前景的p型金属氧化物半导体。迁移率表征载流子(空穴或电子)如何在电场的存在下移动通过半导体，且被定义为μ＝vd/e，其中vd是电子的漂移速度且e是电场。迁移率可由霍耳效应测量结果确定(且报告为霍尔迁移率)，或从tft性能测量结果提取(且报告为场效迁移率)。举例来说，载流子迁移率可从漏极电流(id)和栅极偏压(vg)的实验测量值提取。可从饱和度模式或线性区测量结果确定场效迁移率。
图5示出了sno和sno2以及混合价(sn(ii)和sn(iv))氧化物sn3o4的局部状态密度(dos)。局部dos提供材料的电子结构的定性图片，且提供对sno的实验观测的高迁移率的了解。sno的价带由o2p和sn5s的杂化轨道形成。如图5所示，在价带最大值处(vbm；在0ev)，存在球形sn5s轨道与o2p轨道的实质重叠。据相信，sno的实验观测的高空穴迁移率是由于球形sn5s轨道提供主载流子路径，与o2p轨道具有显著重叠。相比之下，在vbm，o2p轨道对于sno2占优势，其中没有sn5s贡献或重叠。因此，sno2是n型导体。混合价sn3o4氧化物也示出了sn5s轨道与o2p轨道的重叠；然而，混合价sn3o4的制作可为困难的。
除迁移率之外，半导体材料的特征可在于带隙和结晶。sno例如具有0.8ev的间接带隙和大约300℃的结晶温度。
在一些实施方案中，本文提供的三元和更高阶基于sn的p型氧化物化合物的特征可在于具有从球形轨道到vbm的贡献，其导致高空穴迁移率。在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物具有比sno大的带隙。在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物具有比sno高的结晶温度。
基于sn的p型氧化物半导体可在p型tft中实施。除载流子迁移率之外，tft还可以特征在于：阈值电压(vth)，其为产生源极与漏极之间的导电路径的最小栅极到源极电压差；接通/断开电流比率；以及亚阈值斜率，其为tft的切换行为的量度。此外，tft的特征可在于其断开电流。断开电流指代对于低于阈值电压的栅极电极的泄漏电流。泄漏电流可导致降低的性能特性；例如显示装置tft中的泄漏电流可表明像素亮度的改变、噪声的增加以及灰度级阴影的减少。根据各种实施方案，可提供包含高迁移率和低断开电流的tft特性。
图6提供从用于各种基于sn(ii)的三元氧化物的密度函数理论(dft)计算确定的伪带图。带结构绘图示出了能量e随着波向量κ的变化。虽然dft带结构绘图可能与可导致不准确的定量带隙确定的系统误差相关联，但图6中的带结构绘图提供本文所描述的可能基于sn的p型氧化物半导体的定性评估。可评估以下特性：价带(vb)与导电带(cb)之间的间隙的存在以及带结构的形状。vb与cb之间的间隙的存在指示三元基于sn(ii)的氧化物是p型材料。绘图在价带最大值(vbm)处的形状提供关于迁移率的信息。这是因为空穴的有效质量与vbm曲率成反比，其中大曲率指示与小曲率相比更小的有效质量和更高的迁移率。
在snwo4、snpb2o4、sn2tio4、snb4o7、sn6sio8、sntao3、snmo4o6、snnb2o6、sn2nb2o7中，用于sntao3和snmo4o6的绘图指示这些三元氧化物并不展现p型电导率。对于snmo4o6，这从任何带隙的缺乏而显而易见，指示所述材料是导体而不是半导体。对于sntao3，带结构绘图指示所述三元氧化物是n型半导体，其中费米能级位于传导带最小值(cbm)上方。
剩余绘图指示w、ti、nb、b、pb和si可全部是本文所揭示的基于sn的p型氧化物半导体的组分。首先转到snwo4，观测到具有合理大的带分散的带隙。sn2tio4和snb4o7的情况也是这样。这指示其中m为w、ti或b的sn-m-o氧化物是良好的p型金属氧化物半导体。如下文进一步所论述，虽然snb4o7的带隙相对宽，但其可通过调制氧化物中b含量而减少。
sn6sio8也具有带有合理大的带分散的带隙。snnb2o6和sn2nb2o7的绘图指示p型导电，但在vbm处的相对小曲率可指示较少迁移率。类似地，snpb2o4绘图表明具有相对小带分散的p型导电。这些结果指示其中m为nb、pb和si的sn-m-o氧化物也可以是有用的p型半导体。
如上文相对于图5所论述，sn5s轨道贡献于sno的vbm。根据各种实施方案，基于sn的p型氧化物包含对氧化物的vbm的sn5s轨道贡献。图7示出了sn-b-o氧化物的局部dos。从图7可以看出，sn5s轨道贡献于vbm。这对于通常不存在此类s轨道贡献的氧化物半导体是非典型的，且指示sn-b-o氧化物是p型氧化物半导体。
三元氧化物化合物的组分的相对比率可变化，且不限于图6中的实例。在一些实施方案中，sn-m-o化合物中的m的相对量可经调整以改变带隙。例如参考图6中的snb4o7带结构绘图，带隙是相对宽的。虽然宽带隙半导体可减小断开电流，但迁移率会受影响。可减少sn-b-op型氧化物中的b的相对量以缩窄带隙。类似地，任何sn-m-o氧化物中的m的相对量可经调制以提供较宽带隙。
对于sn(x)m(1-x)oz氧化物，在一些实施方案中x可为至少0.2。在一些实施方案中，x可从大约0.2到0.95变动。在一些实施方案中，x可为至少0.3。再者，在一些实施方案中，x可从0.3到0.9变动。在其中m为b的一些实施方案中，x可从大约0.7到0.9变动。在一些实施方案中，sn:m(原子)的比率可在大约0.1与9.5之间，或大约0.2与5之间，或大约1与5之间，或大约2与5之间。
对于sn(x)m1(y1＝1-x-y2)m2(y2＝1-x-y1)oz氧化物，x在一些实施方案中可为至少0.2。在一些实施方案中，x可从大约0.2到0.95变动。在一些实施方案中，x可为至少0.3。再者，在一些实施方案中，x可从0.3到0.9变动。在一些实施方案中，sn:(m1+m2)(原子)的比率可在大约0.1与9.5之间，或大约0.2与5之间，或大约1与5之间，或大约2与5之间。
如上所述，在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物半导体可在具有相对低断开电流的tft中实施。图8示出了与具有二元氧化物nc-sno:h的p沟道的tft相比，具有三元基于sn的p型氧化物a-sn0.8-b0.2o和a-sn0.9-b0.1o的p沟道的tft的随着栅极-源极电压(vgs)而变的漏极-源极电流(ids)。两个膜都是在室温下使用纯sno和b掺杂sno的陶瓷目标通过脉冲激光沉积(pld)而沉积。通过使用sno和b2o3的标准固态反应方法来制备b掺杂sno目标。在沉积之后，在氢涂覆氛围中在250℃下使所述膜经受热退火达30分钟。图8中可以看出，三元sn-b-o氧化物tft具有比snotft低的断开电流。图8还表明可通过增加或减小b含量来调制断开电流。
根据各种实施方案，本文所揭示的基于sn的p型氧化物半导体可为非晶的或结晶的，包含单晶和多晶材料。在一些实施方案中，多晶材料可展现纳米结晶性。在一些实施方案中，本文所揭示的基于sn的p型氧化物半导体具有高于sno的结晶温度，其为约300℃。这可有用于例如具有非晶氧化物沟道的p沟道tft的制造。如下文进一步所论述，在一些实施方案中，在tft制造期间将基于sn的p型氧化物半导体退火以例如减少缺陷。具有较高结晶温度的p型氧化物半导体材料可允许较高退火温度而无需结晶。
图9是说明根据一些实施方案的制造基于sn的p型氧化物半导体层的方法的实例的流程图。过程900可以不同次序和/或使用不同、较少或额外操作来执行。在一些实施方案中，可参考一或多个处理腔和控制器来描述过程900，其中所述控制器可经编程以控制本文所述的任何操作。
在过程900的框910处，提供衬底。所述衬底可包含任何衬底材料，包含大体上透明的材料，例如玻璃或塑料。如本文所使用的大体透明度可被定义为约70％或更多的可见光的透射率，例如约80％或更多，或约90％或更多。玻璃衬底(有时称为玻璃板或面板)可为或包含硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、光电玻璃、石英、
在过程900的框920处，在衬底上方形成基于sn的p型氧化物半导体层。p型金属氧化物半导体的实例在上文给出，且包含sn-w-o、sn-ti-o、sn-b-o、sn-nb-o、sn-al-o、sn-ga-o、sn-sc-o、sn-y-o、sn-zr-o以及sn-hf-o，其中sn指代sn(ii)。基于sn的p型氧化物半导体层可包含与栅极电极对准或将与栅极电极对准的沟道区，其中所述沟道区位于氧化物半导体层的源极区与漏极区之间。在一些实施方案中，基于sn的p型氧化物半导体层的厚度可介于约10nm与约100nm之间。框920可涉及通过适合于正沉积的材料的任何方法来沉积基于sn的p型氧化物层，包含物理气相沉积(pvd)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺，以及原子层沉积(ald)工艺。pvd工艺包含热蒸发沉积、溅镀沉积以及脉冲激光沉积(pld)工艺。举例来说，可通过溅镀sno目标和mo目标或溅镀sn-m-o目标来沉积sn-m-o。下文参考图10和11进一步论述形成三元基于sn的p型氧化物半导体的ald工艺。
在过程500的框930处，任选地对基于sn的p型氧化物半导体层进行热退火。可在例如氧或氢氛围等任何适当氛围中对基于sn的p型氧化物半导体层进行退火。举例来说，p型氧化物半导体层可在大约250℃与400℃范围之间的温度下暴露于含h2过程气体。
在一些实施方案中，所述过程可继续在基于sn的p型氧化物半导体层上形成一或多个电介质层或金属层。举例来说，在一些实施方案中，例如氧化物或氮化物等电介质层形成于基于sn的p型氧化物半导体层上方以使得电介质层接触基于sn的p型氧化物半导体层。举例来说，电介质层可为钝化层、栅极电介质层和蚀刻停止层中的一者。所述电介质层可包含任何合适的材料，包含例如sio2或al2o3等氧化物和氮化物。在一些实施方案中，电介质层的厚度可介于约10nm与约1000nm之间，例如厚度介于约300nm与约500nm之间。基于sn的p型氧化物半导体层和电介质层可形成tft的部分。
在一些实施方案中，过程900进一步包含：在基于sn的p型氧化物半导体层的源极区上形成源极电极；以及在基于sn的p型氧化物半导体层的漏极区上形成漏极电极。为了形成源极电极和漏极电极，可蚀刻源极电极和漏极电极。因此，过程900可进一步包含蚀刻源极电极和漏极电极以暴露基于sn的p型氧化物半导体层的沟道区。在一些实施方案中，形成电介质层在形成源极电极和漏极电极之前发生。这可包含其中电介质层是蚀刻停止层或栅极电介质的实例。在一些实施方案中，形成电介质层可在形成源极电极和漏极电极之后发生。这可包含其中电介质层是形成于源极电极和漏极电极上方以保护所述tft的钝化层的实例。
在一些实施方案中，过程900进一步包含在所述衬底上方形成栅极电极。在一些实施方案中，栅极电极可形成于所述衬底上，且栅极电介质可形成于用于底部栅极tft的栅极电极上。在一些实施方案中，电介质氧化层可充当栅极电介质，且栅极电极可形成于用于顶部栅极tft的栅极电介质上方。
在一些实施方案中，过程900的框920涉及基于sn的p型氧化物半导体层的ald沉积。ald过程可使用表面介导沉积反应以在逐层基础上沉积膜。可将第一反应物引导于衬底上方，其中所述第一反应物中的至少一些化学吸附或物理吸附到衬底的表面上以形成层。所述层可以是(但不一定)吸附反应物分子的单层或亚单层。沉积可为自限制的，使得一旦沉积饱和层，反应物就不继续吸附在表面上。在一些实施方案中，可在亚饱和机制中执行ald过程。在这些过程中，反应物中的一或多者可为有限的，使得亚饱和吸附层形成于衬底表面上。
对于基于sn的p型氧化物的沉积，可使用的反应物包含基于锡(ii)的有机前驱体，例如双[双(三甲基硅烷基)氨基]锡(ii)、锡(ii)乙酰基丙酮酸盐以及锡(ii)2,4-戊二酸盐。还可使用的例如双(n,n'-二异丙基乙脒基)锡(ii)和锡(ii)脒基(外消旋-1,3-二-三-丁基-4,5-二甲基-1,3-二氮-2-锡环戊烷-2-亚基等n-杂环锡烯化合物的实例的合成由金尚博(sangbokkim)等人在“材料化学(chem.mater.)”(2014，26，3065-3073)中描述。
在sn-ti-o氧化物的ald沉积中可使用的钛前驱体的实例包含有机钛化合物，例如四(二乙酰胺基)钛(iv)、双(三-丁基环戊二烯基)钛(iv)二氯化物，以及钛(iv)二异丙氧基(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸盐)、四乙氧基钛、四甲氧基钛以及四异丙氧基钛。在sn-w-o氧化物的ald沉积中可使用的钨前驱体的实例包含六氟化钨、六氯化钨和六羰基钨。在一些实施例中，可使用有机钨化合物，例如钨双(烷基亚氨基)双(烷氨基)化合物(例如，双(三-丁胺基)双(二甲胺基)钨(vi)以及六(二甲酰胺基)钨(vi))。在sn-b-o氧化物的ald沉积中可使用的硼前驱体的实例包含三溴化硼和硼烷，包含硼烷(bh3)、二硼烷(b2h6)、三硼烷(b3h7)。在sn-nb-o氧化物的ald沉积中可使用的铌前驱体的实例包含有机铌化合物，例如铌(v)乙醇盐和三(二乙酰胺基)(三-丁胺基)铌(v)。
可并入到ald沉积的基于sn的膜中的其它化合物可包含hf、si、al、ga、sc、y和zr。此类实施方案中可使用适合于ald沉积的任何前驱体。
可采用的氧化剂的实例包含氧气(o2)、臭氧(o3)、水(h2o)、过氧化氢(h2o2)及其组合。在一些实施方案中，采用含氢氧化剂，例如水或过氧化氢。此氧化剂可在一些实施方案中为用于所沉积层的氢源。
在一些实施方案中，沉积基于sn的p型氧化物半导体层涉及控制温度以使得在沉积期间形成p型氧化物半导体，而不是n型金属氧化物半导体或氧化物绝缘体。在一些实施方案中，可采用相对弱的氧化剂(单独或作为较强氧化剂的稀释剂)以促进p型半导体的形成。弱氧化剂的实例包含水、二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)、甲醇(ch3oh)、乙醇(c2h6oh)、异丙醇(c3h7oh)及其组合。
在一些实施方案中，可在反应物脉冲中的一或多个脉冲期间施加等离子能量。举例来说，循环可包含以下序列：金属反应物(等离子断开)/清除/氧化剂(等离子接通)/清除。在一些实施方案中，可在含氢氧化剂期间施加等离子以促进氢并入到膜中。在一些实施方案中，在p型金属氧化物薄膜的ald沉积期间的相对低温度(例如，低于约300℃、低于约250℃或低于约200℃)，其中在氧化剂脉冲期间施加等离子能量。
可采用各种反应物脉冲序列以通过ald沉积三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体层。图10和11是说明根据一些实施方案制造三元基于sn的p型氧化物半导体层的ald方法的实例的流程图。将理解，图10和11中所公开的方法可延伸到沉积四元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体层。
首先转到图10，在过程1000的框1010处，提供衬底。所述衬底可包含如上文相对于图9的框910所论述的任何衬底材料。在过程1000的框1020处，使暴露于含sn(ii)反应物的脉冲以在衬底上形成反应物的吸附层。
在过程1000的框1030处，使包含含sn(ii)反应物的吸附层的衬底暴露于含第二金属的反应物脉冲以形成含第二金属的反应物的吸附层。含第二金属的反应物的实例包含w、ti、nb或b反应物，及上文给出的其它实例。
在过程1000的框1040处，使衬底暴露于氧化剂脉冲以与反应物的吸附层反应且形成三元基于sn的p型氧化物半导体层。在过程的框1050处，重复框1020到1040直到实现三元基于sn的p型氧化物半导体层的所需厚度。
在一些实施方案中，可执行框1020和1030以使得同时引入含sn(ii)的反应物、含第二金属的反应物，从而形成包含这两种反应物的吸附层。
在图11中，在过程1100的框1110处，如上文相对于图9和10所描述提供衬底。在过程1100的框1120处，使衬底暴露于含sn(ii)的反应物脉冲以在衬底上形成含sn(ii)的反应物的吸附层。上文给出了含sn(ii)的反应物的实例。在过程1100的框1130处，使衬底暴露于氧化剂脉冲以与含sn(ii)的反应物的吸附层反应。在过程的框1140处，将框1120和1130任选地重复一或多次。在过程1100的框1150处，使衬底暴露于含第二金属的反应物脉冲以形成含第二金属的反应物的吸附层。含第二金属的反应物的实例包含w、ti、nb或b反应物，及上文给出的其它实例。在过程1100的框1160处，使衬底暴露于氧化剂脉冲以与含第二金属的反应物的吸附层反应，且形成三元基于sn的p型氧化物半导体层。在过程1100的框1170处，将框1150和1160任选地重复一或多次。在过程1100的框1180处，重复框1120到1170直到实现三元基于sn的p型氧化物半导体层的所需厚度。
根据各种实施方案，可通过改变流动速率、剂量次数或反应物脉冲的浓度以及包含这些脉冲中的每一者的循环的次数来控制含sn(ii)的反应物和含第二金属的反应物的相对比率。
在一些实施方案中，如上文所揭示的基于sn的p型氧化物半导体层可形成包含p型tft和n型tft的cmostft装置的部分。图12是说明根据一些实施方案的cmostft装置的横截面图的实例。在图12中，cmostft装置1200包含在衬底1210上的p型顶部栅极tft1202a和n型顶部栅极tft1202b。衬底的实例如上所述。在图12的实例中，p型顶部栅极tft1202a和n型顶部栅极tft1202b形成于电介质层1211上；然而，在一些实施方案中，它们可形成于衬底1210上，如在图4b的实例中。
p型顶部栅极tft1202a包含三元或更高阶基于sn的p型氧化物半导体层，其包含沟道区1240a以及源极和漏极区1242a。源极和漏极电极1270a接触基于sn的p型氧化物半导体层的源极和漏极区1242a，且栅极电极1220a上覆于栅极电介质1230a。p型tft1202a的基于sn的p型氧化物半导体层可包含上文所论述的基于sn的p型氧化物中的任一种。
n型顶部栅极tft1202b包含n型金属氧化物半导体层，其包含沟道区1240b以及源极和漏极区1242b。源极和漏极电极1270b接触n型金属氧化物层的源极和漏极区1242b，且栅极电极1220b上覆于栅极电介质1230b。源极和漏极电极1270a和1270b可形成于电介质层1280中，所述电介质层分离p型顶部栅极tft1202a与n型顶部栅极tft1202b。
在一些实施方案中，n型金属氧化物半导体是非晶的，且可包含含铟(in)、含锌(zn)、含锡(sn)、含铪(hf)以及含镓(ga)的氧化物半导体。n型非晶氧化物半导体的实例包含ingazno、inzno、inhfzno、insnzno、snzno、insno、gazno和zno。
在一些实施方案中，cmostft包含如上文参考图4a所论述的底部栅极tft。例如图12的实例中所示的cmostft装置可用作例如显示装置的驱动电路的一部分。
在一些实施方案中，三元基于sn的p型氧化物半导体层可在形成于柔性衬底上的柔性全氧化物cmostft装置中实施。图13a是说明根据一些实施方案的柔性衬底上的全氧化物cmos反相器的示意图的实例。全氧化物cmos反相器1300包含柔性pet衬底上的a-igzon沟道tft和p沟道sn-m-op沟道tft。全氧化物cmos反相器由于氧化物沟道的相对高迁移率而可具有高截止频率。
图13b和13c示出了包含sio2/n+si衬底上的p沟道sno:htft和n沟道a-igzotft的全氧化物cmos反相器电路1350的实验数据。图13b示出了分别针对p沟道sno:htft和n沟道a-igzotft的电流-电压曲线1352和1354。饱和迁移率μs针对n沟道为大约9cm2/vs且针对p沟道为大约2cm2/vs。图13c示出了全氧化物cmos反相器的电压传送特性(vtc)。其示出了全力的清楚反相器动作。经界定为dvout/dvin的电压增益在vdd＝7v的最大值处大于13。应注意虽然图13b和13c中的数据反射氢化snop沟道，但对于如上文所描述的三元基于sn的p沟道tft将观察到相似的迁移率和传送特性。
图14a和14b是说明包含如本文中所描述的多个imod显示元件和tft的显示装置40的系统框图。显示器装置40可为(例如)智能手机、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。外壳41可包含可移除部分(未示出)，所述可移除部分可与具有不同颜色或含有不同标记、图片或符号的其它可移除部分互换。
显示器30可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含例如等离子、el、oled、stnlcd或tftlcd等平板显示器或例如crt或其它管式装置等非平板显示器。另外，显示器30可包含基于imod的显示器，如本文所描述。
图8a中示意性地说明显示装置40的组件。显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分封装在其中的另外组件。例如，显示装置40包含网络接口27，其包含可以耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为用于可在显示装置40上显示的图像数据的源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28及耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器又可耦合到显示阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图8a中未具体描绘的元件)可经配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电力供应器50可提供电力至特定显示装置40设计中的基本上所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器47，使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27也可具有减轻例如处理器21的数据处理要求的一些处理能力。天线43可发射和接收信号。在一些实施方案中，天线43根据ieee16.11标准(包含ieee16.11(a)、(b)或(g))或ieee802.11标准(包含ieee802.11a、b、g、n)及其进一步的实施方案而发射及接收rf信号。在一些其它实施方案中，天线43根据
在一些实施方案中，可通过接收器取代收发器47。另外，在一些实施方案中，可用图像源替代网络接口27，所述图像源可存储或生成待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如，经压缩图像数据)，且将数据处理成原始图像数据或处理成可容易处理成原始图像数据的格式。处理器21可以将经处理数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含颜色、饱和度及灰度级。
处理器21可包含微控制器、cpu或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45且用于从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化原始图像数据以用于高速传送到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化为具有类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨显示阵列30扫描的时间次序。接着驱动控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管诸如lcd控制器的驱动器控制器29往往作为单独集成电路(ic)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式来实现此类控制器。例如，控制器可作为硬件嵌入于处理器21中，作为软件嵌入于处理器21中，或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的显示元件的x-y矩阵的数百且有时数千(或更多)个引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文所描述的显示器的类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，imod显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，imod显示元件驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含imod显示元件阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案可适用于高度集成的系统，例如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许例如用户控制显示器装置40的操作。输入装置48可包含例如qwerty键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、摇臂、触敏屏、与显示阵列30集成的触敏屏，或压敏或热敏薄膜。麦克风46可经配置为用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含多种能量储存装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如，镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可无线地来充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干地点的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上述优化可实施于任何数目个硬件和/或软件组件中和以各种配置来实施。
如本文所使用，提到一列项目“中的至少一者”的短语是指那些项目的任何组合，包含单个成员。作为实例，“a、b或c中的至少一者”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。
结合本文揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路和步骤中加以说明。此类功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。
结合本文中所揭示的方面描述的用以实现各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过以下各者来实现或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件，或经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核心的一或多个微处理器或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过具体针对给定功能的电路来执行特定步骤和方法。
在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述功能。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为经编码于计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作的一或多个计算机程序，即计算机程序指令的一或多个模块。
如果实施于软件中，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。本文揭示的方法或算法的步骤可在可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含可使得能够将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可由计算机存取的任何可用媒体。以实例说明而非限制，此些计算机可读媒体可包含ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构形式存储所期望的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用的磁盘及光盘包含压缩光盘(cd)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(dvd)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常是以磁性方式再现数据，而光盘是用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也可包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码及指令中的任一者或任何组合或集合驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
对于所属领域的技术人员而言本发明中所描述的实施方案的各种修改可以是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案。因此，权利要求书并不意图限于本文中所示的实施方案，而应符合与本发明、本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。另外，所属领域的技术人员将容易了解，术语“上部”和“下部”有时是为了便于描述各图而使用，且指示对应于恰当地定向的页上的图的定向的相对位置，且可不反映例如所实施的imod显示元件的恰当定向。
在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征也可在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的情况下描述的各种特征还可分别在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用或甚至最初如此主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一个或多个特征从组合中删除，并且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识到，此类操作不需要按所展示的特定次序或按顺序次序执行，或应执行所有所说明的操作以实现所要结果。另外，图式可以流程图形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，可将未描绘的其它操作并入于经示意性说明的实例过程中。例如，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或之间执行一或多个另外操作。在某些情况下，多重任务处理和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分开不应被理解为在所有实施方案中要求此分开，且应理解，所描述的程序组件和系统一般可一起集成在单个软件产品中或包装到多个软件产品中。另外，其它实施方案是在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序来执行且仍实现合乎需要的结果。
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