專利名稱：用于提供減小表面積的電極的半導(dǎo)體器件和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，包括但不限于印刷半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
使用諸如真空淀積的技術(shù)來(lái)形成各種類型的基于半導(dǎo)體的器件的 晶片制造方法和裝置是公知的。這樣的技術(shù)很好地服務(wù)于許多用途， 并且可以獲得高可靠性、小尺寸，且在應(yīng)用于高容量設(shè)定時(shí)相對(duì)經(jīng)濟(jì)。 近來(lái)，開發(fā)了其他技術(shù)來(lái)生產(chǎn)基于半導(dǎo)體的器件。例如，可以提供有 機(jī)或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料作為功能性墨水且結(jié)合各種印刷技術(shù)來(lái)用于生產(chǎn) 印刷半導(dǎo)體器件。
但是，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造領(lǐng)域技術(shù)人員所期望的相比，印刷半導(dǎo) 體器件的生產(chǎn)得到了很不同的終端結(jié)果且利用很不同的制造技術(shù)。例 如，印刷半導(dǎo)體器件傾向于比使用更傳統(tǒng)的技術(shù)制造的典型半導(dǎo)體器 件大很多。作為其他的例子，所利用的材料和所使用的淀積技術(shù)也都 在現(xiàn)有技術(shù)預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)之外。
部分地由于這樣的差異，半導(dǎo)體器件印刷增加了與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)踐 不平行的挑戰(zhàn)和困難。作為一個(gè)例子，印刷晶體管(諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體 管)通常通過(guò)在彼此頂上印刷連續(xù)墨水層以形成完整器件而形成。每 一層通常由板、屏、或印刷工業(yè)中已知的其他構(gòu)圖技術(shù)而限定。 一般 地，這些連續(xù)層彼此對(duì)準(zhǔn)，但通常只在某些相應(yīng)的公差內(nèi)。印刷工業(yè)
有時(shí)將這樣的層對(duì)準(zhǔn)公差稱為層到層配準(zhǔn)(registration)。印刷工業(yè)通 常通過(guò)確保這樣的層的重疊以適應(yīng)這樣的配準(zhǔn)問(wèn)題。
在晶體管溝道的例子下，溝道通常需要在柵電極上對(duì)準(zhǔn)，使得沒(méi)有任何溝道部分與柵電極對(duì)不準(zhǔn)。傳統(tǒng)硅晶片制造技術(shù)通常利用自對(duì) 準(zhǔn)柵極技術(shù)來(lái)有效地將這樣的不對(duì)準(zhǔn)降到零。但是，使用掩膜來(lái)實(shí)現(xiàn) 該技術(shù)，因此在印刷環(huán)境中沒(méi)有用。為了滿足該要求，典型印刷技術(shù) 將建議增加?xùn)艠O區(qū)域的尺寸以確保這樣的結(jié)果與預(yù)期的配準(zhǔn)公差相一 致。但是，這很不幸地也需要晶體管的柵電極與其他電極(諸如漏電 極和源電極)之間的重疊。而且，這又提高了所不希望的寄生電容， 從而降低了晶體管自身的開關(guān)時(shí)間。
不幸的是，對(duì)該問(wèn)題的各種建議的解決方案無(wú)不具有顯著的自身 問(wèn)題。例如，通過(guò)一種方法，可以簡(jiǎn)單地嘗試改進(jìn)層到層配準(zhǔn)。但是， 該解決方案可能具有過(guò)高的成本，或者可能需要對(duì)印刷平臺(tái)自身進(jìn)行 當(dāng)前無(wú)法獲得的修正。作為另一個(gè)例子，可能尋求降低將柵電極與其 他電極相分隔的介電材料的介電常數(shù)。但是，該方法也將趨向于降低 人們尋求在柵電極和半導(dǎo)體溝道之間建立的想要的電容，由此降低了 電流并潛在升高了操作電壓要求。


通過(guò)如下文所述，特別是結(jié)合附圖研究，提供用于提供減小表面 積的電極的半導(dǎo)體器件和方法，來(lái)至少部分地滿足上述需要，其中 圖1包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的流程圖； 圖2包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的側(cè)立面示意圖； 圖3包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的頂平面示意圖； 圖4包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的頂平面示意圖； 圖5包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的頂平面示意圖；以及 圖6包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例配置的側(cè)立面示意圖。
技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，附圖中的元素是出于簡(jiǎn)單和清楚的目的而圖 示的，不必按比例繪制。例如，圖中某些元素的尺寸可能相對(duì)于另外 的元素有所夸大，以有助于改進(jìn)對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的理解。而且， 對(duì)于普遍和公共理解的元素，盡管其在商業(yè)可行實(shí)施例中有用或者有必要，但通常沒(méi)有被描繪出來(lái)，這是為了便利于減小對(duì)本發(fā)明各種實(shí) 施例的視圖的妨礙。進(jìn)一步應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以以特定發(fā)生次序描述或 描繪特定動(dòng)作和/或步驟，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，實(shí)際上并不需要 這樣的關(guān)于順序的特殊性。還應(yīng)該理解，除非這里另外闡述了特定含 義，否則，這里使用的術(shù)語(yǔ)和表述具有普通含義，其與該術(shù)語(yǔ)和表述 關(guān)于其相應(yīng)各自的調(diào)査和研究領(lǐng)域相一致。
具體實(shí)施例方式
一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)這些各種實(shí)施例， 一種諸如半導(dǎo)體器件的裝置包 括柵電極和至少第一電極。第一電極優(yōu)選地具有確定的周界，其至少 部分地相對(duì)于柵電極重疊，由此形成相應(yīng)的晶體管溝道(當(dāng)然，通常 與一個(gè)或多個(gè)其他電極相結(jié)合)。在優(yōu)選方式中，第一電極具有減小 了的表面積，但仍然是上述的確定的周界。而這又幫助減小了任何相 應(yīng)的寄生電容。
在優(yōu)選實(shí)施例中，第一電極的表面積可以通過(guò)提供通過(guò)第一電極 的開口而減小。這些開口可以是彼此相似的尺寸和/或形狀或可以不同。
一般地，并且作為優(yōu)選方式，這些開口形成為遠(yuǎn)離(distal)晶體管溝 道。
也是在優(yōu)選實(shí)施例中，晶體管的元件，至少包括柵電極和第一電 極，包括印刷元件。通過(guò)這樣配置，這些教導(dǎo)允許使用具有增加尺寸 的電極(諸如漏電極和源電極)以便適應(yīng)給定應(yīng)用設(shè)定的層到層配準(zhǔn) 需要，同時(shí)也減小該電極的有效表面積。而這又減小了生成的器件的 整體寄生電容，而不用典型地減小器件的有效溝道寬度。因此，可以 期望改進(jìn)器件開關(guān)速度，而不會(huì)同時(shí)改進(jìn)印刷清晰度、減小溝道長(zhǎng)度、 改進(jìn)半導(dǎo)體遷移率等。現(xiàn)有技術(shù)可以很好地適應(yīng)這些教導(dǎo)并且這些教 導(dǎo)也包括經(jīng)濟(jì)的解決方案。
在通篇閱讀和研究下面的詳細(xì)描述后，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些和其他益處將變得更加明顯?，F(xiàn)在參看附圖，具體參看圖1，表示 這些各種教導(dǎo)的整個(gè)工藝100包括在例如選擇的襯底上印刷101柵電 極。該襯底可以包括任何合適的材料，包括各種剛性和非剛性材料。 在優(yōu)選實(shí)施例中，該襯底包括由例如聚酯或紙構(gòu)成的柔性襯底。該襯 底可以由一種大致非晶的材料構(gòu)成或者可以包括例如不同材料合成物 (例如，層壓構(gòu)造)。在典型實(shí)施例中，該襯底將包括電絕緣體，盡 管由于某些應(yīng)用、設(shè)計(jì)或用途，可能期望使用趨向于更大導(dǎo)電率的(一 種或多個(gè))材料。
該工藝100還提供印刷102第一印刷電極，該第一印刷電極至少 部分地相對(duì)于柵電極重疊，由此形成相應(yīng)的晶體管溝道，其中第一印 刷電極具有至少一個(gè)貫穿其中的特意形成的開口，由此減小第一印刷 電極的表面積，并且由此減小相應(yīng)的寄生電容。
上述的器件元件，優(yōu)選地，盡管不是必需地，包括一個(gè)或多個(gè)墨 水，例如包括半導(dǎo)體材料的墨水。印刷領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉圖形墨水 以及所謂的功能性墨水(其中"墨水"通常被理解為包括懸浮液、溶 液、或呈現(xiàn)為液體或糊的分散劑，或者粉末(諸如調(diào)色劑粉末))。 這些功能性墨水進(jìn)一步包括金屬的、有機(jī)的、或無(wú)機(jī)的材料，具有各 種形狀(球、薄片、纖維、管)且尺寸范圍為例如從微米到納米中的 任意一種。功能性墨水在例如制造某些膜鍵盤方面得到應(yīng)用。盡管圖 形墨水可以被適當(dāng)?shù)嘏c該工藝IOO相組合使用，在優(yōu)選實(shí)施例中，這 些墨水更可能包括功能性墨水。
在優(yōu)選方式中，利用相應(yīng)的印刷技術(shù)將這樣的墨水置于襯底上。 熟悉諸如真空淀積的傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造技術(shù)的人將知道，有時(shí)在領(lǐng)域中 寬松地使用詞語(yǔ)"印刷"以指代這樣的技術(shù)。但是，這里所使用的詞 語(yǔ)"印刷"是以更主流且傳統(tǒng)的含義使用的，并且不包括諸如真空淀 積這樣涉及例如傳送介質(zhì)狀態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)所需的材料放置的技術(shù)。因
此，"印刷"將被理解為包括這樣的技術(shù)諸如，屏印刷、偏移印刷、凹版印刷、靜電印刷、苯胺印刷、噴墨、微調(diào)劑、沖壓等。應(yīng)該理解 的是，在諸如半導(dǎo)體器件的給定元件的制造期間，這些教導(dǎo)與使用多 個(gè)這樣的印刷技術(shù)相兼容。例如，可能希望使用第一墨水和第一印刷 工藝來(lái)印刷第一器件元件(或器件元件一部分)，而使用第二、不同 的印刷工藝將第二、不同的墨水用于不同的器件元件(或第一器件元 件一部分)。
為了說(shuō)明而不是為了限制，晶體管可以如下的材料和工藝來(lái)形成。 可以在選擇的襯底上使用選擇的傳導(dǎo)墨水(諸如但不限于含銅或銀的
功能性墨水，諸如杜邦的Ag 5028，組合有2%的3610稀釋劑)來(lái)印刷 柵極。根據(jù)一種方法，在延遲例如四秒鐘之后在印刷表面上吹氣。隨 后可以使用合適的溶液來(lái)進(jìn)一步形成、限定、或從襯底去除過(guò)多的材 料。隨后，可以在大約120攝氏度熱加工30分鐘，以確保印刷柵極將 合適地粘附于襯底。
然后，可以使用例如合適的基于環(huán)氧的功能性墨水(諸如，杜邦 的5018A紫外線可矯正材料)來(lái)在上述柵極的至少大部分上印刷介電 層。通過(guò)一種方法，介電層包括層壓的兩層或更多層。當(dāng)這樣制造時(shí)， 在施加下一層之前，可以在紫外線燈下處理每一層。
隨后再使用例如基于銅或銀的導(dǎo)電功能墨水(諸如杜邦的Ag 5028，組合有2%的3610稀釋劑)來(lái)印刷和矯正附加的電極。這些附 加的電極可以包括例如源電極和漏電極。然后印刷半導(dǎo)體材料墨水， 諸如但不限于有機(jī)或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料墨水，以提供橋接源電極和漏電 極之間的間隙的半導(dǎo)體材料區(qū)域。
短暫參看圖2，示出柵電極201和第一電極202，包括相應(yīng)的半導(dǎo) 體器件200的一部分(其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，出于簡(jiǎn)單明 了的目的，其他層和元件，諸如支持襯底、介電層、半導(dǎo)體層等，都 未示出)。第一電極202根據(jù)這些教導(dǎo)與柵電極201重疊，并在這個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中進(jìn)一步包括貫穿其中的多個(gè)開口 203。
這些開口 203優(yōu)選地遠(yuǎn)離晶體管溝道。最初可以在形成第一電極 202期間包括這些開口 203，或者可以在此后形成這些開口 203 (例如 通過(guò)實(shí)現(xiàn)將先前淀積或印刷的材料去除)，取決于設(shè)計(jì)者的偏好和/或 給定制造設(shè)定的性能和/或限制。
開口 203可以有彼此大致相等的尺寸(如圖3所呈現(xiàn)的說(shuō)明性實(shí) 施例所建議)，或者可以有彼此大致不相等的尺寸(如圖4所呈現(xiàn)的 說(shuō)明性實(shí)施例所建議)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，當(dāng)使用不相等尺寸 時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)者的判斷力，可以使用任何數(shù)量的不同尺寸。還應(yīng)該理 解的是，這些開口可能都共享彼此大致相同的形狀(如圖3和4的說(shuō) 明性實(shí)施例所建議)，或者這些開口可以具有彼此大致不同的形狀(如 圖5所呈現(xiàn)的說(shuō)明性實(shí)施例所建議，其中，某些開口具有圓形形狀， 某些開口具有菱形形狀)。
開口 203的精確數(shù)量(及其各自的形狀和尺寸)可能關(guān)于應(yīng)用設(shè) 定而有很大的變化。在某些情況下，第一電極表面積減小百分之十就 足夠獲得想要的性能。在其他情況下，在關(guān)注區(qū)域中，第一電極的表 面積減小至少百分之五十才是有用的，或者甚至是必需的，以獲得生 成器件的想要的性能。
當(dāng)然，典型晶體管除了柵電極外，將通常具有至少兩個(gè)電極。例 如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管除了柵電極之外將典型地具有源電極和漏電極。再 參看圖1，該工藝IOO將進(jìn)一步可選地支持印刷103附加電極。在優(yōu)選 方法中，這些附加的電極，諸如第二印刷電極，與上述的第一印刷電 極相類似，因?yàn)?一個(gè)或多個(gè))附加電極也與柵電極相重疊且也具有 貫穿其中的特意形成的開口以減小附加電極的表面積，并由此減小相
應(yīng)的寄生電容。為了說(shuō)明，現(xiàn)在參看圖6，第二電極601具有多個(gè)貫穿其中的開 口 602，第二電極可以定位于與柵電極201重疊，使得開口 602遠(yuǎn)離生 成的晶體管溝道。在這樣的實(shí)施例中，第一電極202可以包括例如源 電極，第二電極601可以包括例如漏電極。
通過(guò)這樣配置，顯然的是，上電極相對(duì)太大的特性將適應(yīng)未配準(zhǔn) 的修正量并且仍舊確保柵電極位于晶體管溝道之下(即，這些實(shí)施例 中的兩個(gè)上電極之間的間距)。同時(shí)，由于存在上述的開口，減小了 (如果希望的話，大致減小)這些電極的有效表面積，從而基本上改 善了與該尺寸的上電極相關(guān)聯(lián)的寄生電容。
印刷領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，諸如上述那樣的開口相對(duì)容易使 用現(xiàn)在的印刷技術(shù)來(lái)完成，某些印刷工藝可能更好地適用于特定形狀 的印刷。例如，凹版印刷可能尤其適用于印刷菱形開口，而另外的工 藝可能更好地適用提供圓格形開口。這些教導(dǎo)可以與所有這樣的印刷 技術(shù)一同使用，因?yàn)檫@些教導(dǎo)不具體對(duì)開口的精確形狀敏感。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以針對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種各樣的 修改、替換和組合，而不背離本發(fā)明的精神和范圍，而且，這樣的修 改、替換和組合被視為在本發(fā)明概念的范圍內(nèi)。例如，在附圖上示出 的是多個(gè)開口，但如果需要的話，也可以使用一個(gè)大的孔來(lái)代替。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括柵電極；至少第一電極，其至少部分地與柵電極重疊，由此形成相應(yīng)的晶體管溝道，其中所述第一電極具有貫穿其中的至少一個(gè)特意形成的開口，由此減小第一電極的表面積并由此減小相應(yīng)的寄生電容。
2. 權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)特意形成的開口 遠(yuǎn)離晶體管溝道。
3. 權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一電極具有貫穿其中的 多個(gè)特意形成的開口，由此減小第一電極的表面積并由此減小相應(yīng)的 寄生電容。
4. 權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)特意形成的開口具有 彼此大致相等的尺寸。
5. 權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)特意形成的開口具有 彼此大致相同的形狀。
6. 權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)特意形成的開口具有 彼此大致不同的尺寸。
7. 權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述多個(gè)特意形成的開口具有 彼此大致不同的形狀。
8. 權(quán)利要求l的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)特意形成的開口 包括了第一電極的表面積的至少百分之十的減小。
9. 權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述至少一個(gè)特意形成的開口 包括了第一電極的表面積的至少百分之五十的減小。
10. 權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括至少第二電極，其也至少部分地與柵電極重疊，由此進(jìn)一步形成 晶體管溝道，其中所述第二電極具有貫穿其中的至少一個(gè)特意形成的 開口，由此減小第二電極的表面積并由此減小相應(yīng)的寄生電容。
11. 權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件包括印刷半 導(dǎo)體器件，所述柵電極包括印刷柵電極，所述第一電極包括第一印刷電極。
12. —種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括 印刷柵電極印刷第一印刷電極，該第一印刷電極至少部分地與柵電極重疊， 由此形成相應(yīng)的晶體管溝道，其中所述第一印刷電極具有貫穿其中的 至少一個(gè)特意形成的開口，由此減小第一印刷電極的表面積并由此減 小相應(yīng)的寄生電容。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中，印刷第一印刷電極進(jìn)一步包括印 刷第一印刷電極以在最初就包括貫穿其中的至少一個(gè)特意形成的開 □。
14. 權(quán)利要求12的方法，其中，印刷第一印刷電極進(jìn)一步包括去 除印刷材料，由此形成貫穿其中的至少一個(gè)特意形成的開口。
15. 權(quán)利要求12的方法，其中，印刷第一印刷電極包括遠(yuǎn)離晶體 管溝道形成貫穿其中的至少一個(gè)特意形成的開口。
16. 權(quán)利要求12的方法，其中，印刷第一印刷電極進(jìn)一步包括印刷第一印刷電極，該第一印刷電極至少部分地與柵電極重疊，由此形 成相應(yīng)的晶體管溝道，其中所述第一印刷電極具有貫穿其中的多個(gè)特 意形成的開口，由此減小第一印刷電極的表面積并由此減小相應(yīng)的寄 生電容。
17. 權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括至少印刷第二印刷電極，該第二印刷電極也至少部分地與柵電極 重疊，由此進(jìn)一步形成晶體管溝道，其中所述第二印刷電極具有貫穿 其中的至少一個(gè)特意形成的開口，由此減小第二印刷電極的表面積并 由此減小相應(yīng)的寄生電容。
18. —種裝置，包括 印刷柵電極；至少第一印刷電極，其具有至少部分地與印刷柵電極重疊的確定 的周界，由此形成相應(yīng)的晶體管溝道，其中，盡管確定了周界，所述 第一印刷電極包括用以減小第一印刷電極的表面積的措施，由此減小 相應(yīng)的寄生電容。
19. 權(quán)利要求18的裝置，其中所述的用以減小第一印刷電極的表 面積的措施包括貫穿第一印刷電極的至少一個(gè)特意形成的開口。
全文摘要
一種諸如半導(dǎo)體器件的裝置(200)，包括柵電極(201)和至少第一電極(202)。第一電極優(yōu)選地具有確定的周界，其至少部分地相對(duì)于柵電極重疊，由此形成相應(yīng)的晶體管溝道。在優(yōu)選方式中，第一電極具有減小了的表面積，但仍然是上述的確定的周界。而這又幫助減小了任何相應(yīng)的寄生電容。表面積的減小可以通過(guò)例如提供通過(guò)第一電極的特定部分的開口(203)而完成。
文檔編號(hào)H01L21/335GK101611495SQ200680040209
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者丹尼爾·R·加莫塔, 保羅·W·布拉齊斯, 克里希納·卡利亞納孫達(dá)拉姆, 婕 張 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司