專利名稱：晶體管的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作方法，且特別是涉及一種晶體管的操作方法。
背景技術(shù)：
觸控面板普遍應(yīng)用在智慧型手機(jī)、平板電腦、工業(yè)電腦以及商業(yè)電腦上，產(chǎn)值與市場相當(dāng)龐大?，F(xiàn)有的觸控面板技術(shù)，按感測器工作原理和信號傳輸方式，可分為電容型、電阻型、紅外線型和聲波型。上述的觸控式面板都必須在現(xiàn)有的顯示器上附加額外的觸控物件，因此會降低顯示器的光穿透度，以及增加外界光的反射，而附加的觸控物件更會增加觸控式顯示器的成本。其中，若利用光檢測器在面板上作成觸控?zé)赡?，可減少上述外界光反射、制作成本等問題，然而光檢測器會犧牲像素的開口率，顯示器的光穿透度仍無法有效提升。而一般的薄膜晶體管(Thin Film Transistor,TFT)用來控制像素的灰階,需以遮光(black matrix)或減少照光敏感度(例如透明TFT)等方式，來減少光線的影響，因此一般的薄膜晶體管無法同時作為光檢測器以及像素開關(guān)，做成觸控?zé)赡恍柙诿姘迳蠁为?dú)制作光檢測器，會犧牲像素的開口率并增加制作成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體管的操作方法，同時作為光檢測器以及像素開關(guān)。為達(dá)上述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種晶體管的操作方法，適用于一晶體管，此晶體管包含第一柵極、第一柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、源極、漏極、第二柵極絕緣層以及第二柵極。其中第一柵極絕緣層位于第一柵極上，半導(dǎo)體層位于第一柵極絕緣層上，源極與漏極相互分離地位于半導(dǎo)體層的兩側(cè)上，第二柵極絕緣層位于半導(dǎo)體層上，第二柵極位于第二柵極絕緣層上，晶體管的操作方法，包含:可將第一柵極與源極接地，施加負(fù)偏壓至第二柵極并施加正偏壓至漏極，以使晶體管作為光檢測器?；蛘撸诒景l(fā)明一實(shí)施例中另提供一晶體管的操作方法，包含:可將源極接地，第二柵極接地或浮接，施加偏壓至第一柵極并施加正偏壓至漏極，以使晶體管作為像素晶體管。運(yùn)用本發(fā)明的特點(diǎn)之一在于:使具有兩個柵極的晶體管可作為像素開關(guān)之外，也可作為光檢測器使用；同時還可利用此晶體管對光的敏感度的特性而能夠作為觸控式元件。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法其晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法的流程圖；圖2B為本發(fā)明另一實(shí)施例晶體管的操作方法的流程圖3為以圖1的第二柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的電性示意圖；圖4為以圖1的第一柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的電性示意圖；圖5為以圖1的第二柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的能帶示意圖；圖6為以圖1的第一柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的能帶示意圖；以及圖7為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法其所施加的光源的光譜圖。主要元件符號說明I 晶體管11 第一柵極12 第一柵極絕緣層

13 半導(dǎo)體層14 源極15 漏極16 第二柵極絕緣層17 第二柵極L 光源Tl 第一通道T2第二通道步驟SllO 140
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，茲配合附圖將本發(fā)明相關(guān)實(shí)施例詳細(xì)說明如下。請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法其晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，晶體管I包含第一柵極11、第一柵極絕緣層12、半導(dǎo)體層13、源極14、漏極15、第二柵極絕緣層16以及第二柵極17。詳言之，第一柵極絕緣層12位于第一柵極11上；半導(dǎo)體層13位于第一柵極絕緣層12上；源極14與漏極15相互分離地位于半導(dǎo)體層13的兩側(cè)上；第二柵極絕緣層16位于半導(dǎo)體層13上；第二柵極17而位于第二柵極絕緣層16上。較佳地，第一柵極11為金屬柵極。所述第一柵極11還可用以控制半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電率。第一柵極絕緣層12用以隔絕第一柵極11與半導(dǎo)體層13、源極14以及漏極15的接觸。其中，第一柵極絕緣層12還包含二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN4)。半導(dǎo)體層13包含金屬氧化物,此金屬氧化物可為氧化鋅(ZnO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、氧化鋅錫(ZTO)、銦鋅氧化物(IZO)或氧化銦錫鋅(ZITO)，但不限定于此。第二柵極絕緣層16用以隔絕第二柵極17與半導(dǎo)體層13、源極14以及漏極15的接觸。其中，第二柵極絕緣層16還包含二氧化硅或氮化硅。且第二柵極17還可用以控制半導(dǎo)體層13的導(dǎo)電率。較佳地，第二柵極17為包含氧化銦錫(ITO)的透明柵極。根據(jù)上述晶體管I的結(jié)構(gòu)可知，半導(dǎo)體層13與第一柵極絕緣層12之間還具有供光源L通過的第一通道Tl ;相同地，半導(dǎo)體層13與第二柵極絕緣層16之間也具有供光源L通過的第二通道T2。值得一提的是，關(guān)于上述晶體管I的層疊結(jié)構(gòu)僅供說明以利理解，亦即晶體管I的層疊結(jié)構(gòu)中的每一層間的層疊頁序可相互置換，并不限定于上述說明或圖1所示的型態(tài)。例如，第一柵極11與第二柵極17可分別作為晶體管I的下柵極或上柵極；或者，第一柵極11與第二柵極17可分別作為晶體管I的上柵極或下柵極。請參閱圖1、圖2A、圖2B、圖3與圖4 ;圖2A為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法的流程圖；圖2B為本發(fā)明另一實(shí)施例晶體管的操作方法的流程圖；圖3為以圖1的第二柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的電性示意圖；圖4為以圖1的第一柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的電性示意圖。如圖2A所示，晶體管的操作方法可包含:將第一柵極與源極接地(步驟S110);施加負(fù)偏壓至第二柵極并施加正偏壓至漏極以使晶體管作為光檢測器(步驟S120)?；蛘?，如圖2B所示，晶體管的操作方法可包含:將源極接地并將第二柵極接地或浮接(步驟S130);施加偏壓至第一柵極并施加正偏壓至漏極以使晶體管作為像素晶體管(步驟 S140)。其中，步驟SI 10 步驟S120(晶體管作為光檢測器)與步驟S130 步驟S140 (晶體管作為像素晶體管)兩種操作方法可依實(shí)際需求而互換使用。例如，晶體管可作為光檢測器；或者，晶體管可作為像素晶體管。另外，上述浮接(floating)意指不接任何信號源，此為該領(lǐng)域的技術(shù)人士所能夠理解的范疇，于此不加贅述。詳言之，如圖1與圖3所示，在步驟SllO與步驟S120中，漏極15給予正偏壓(例如，0.1伏特)，源極14為接地(例如，O伏特)。若以第二柵極17 (其為包含氧化銦錫(ITO)的透明柵極)當(dāng)作控制柵極(可施以例如，-15伏特 +15伏特的電壓)(此時第一柵極11為O伏特)。較佳地，當(dāng)?shù)诙艠O17操作在負(fù)偏壓時，在照光環(huán)境下會有明顯的光電流產(chǎn)生，此時晶體管I即可當(dāng)成光檢測器使用。以此光敏感度的差異，可利用遮蔽物(例如，手指或觸控筆)阻擋光源L(例如，外界入射光)，或者經(jīng)由物件反射背光源所產(chǎn)生的光信號差異，通過讀取電流信號的差異達(dá)到觸控式元件的使用。另一方面，如圖1與圖4所示，在步驟S130與步驟S140中，漏極15給予正偏壓(例如，0.1伏特)，源極14為接地(例如，O伏特)。若以第一柵極11當(dāng)成控制柵極時(可施以例如，-15伏特 +15伏特的電壓)(此時第二柵極17為O伏特或浮接(floating))，于此實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粬艠O11操作在負(fù)、正偏壓時，不論照光或是暗態(tài)環(huán)境下，晶體管I會呈現(xiàn)關(guān)與開的特性，此時晶體管I可當(dāng)作顯示器上的像素晶體管開關(guān)來使用。由此可知，利用不同柵極(例如，第一柵極與第二柵極)控制下界面特性的差異，造成不同的光敏感度，在光敏感度較差的柵極控制區(qū)域可作為像素開關(guān)使用，而光敏感度較強(qiáng)的柵極控制區(qū)域即可作為光檢測器元件使用。然而，上述的參數(shù)條件僅供參考以利理解晶體管I作為光檢測器、觸控式元件或像素開關(guān)的操作方式與原理，其并非限定于此。于實(shí)務(wù)中，操作者可依據(jù)實(shí)際的需求而對晶體管I施加不同的工作條件(例如不同的電壓范圍或時間條件等)。請同時參閱圖1、圖5與圖6，圖5為以圖1的第二柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的能帶示意圖；圖6為以圖1的第一柵極當(dāng)作控制柵極的操作下照光與暗態(tài)環(huán)境的能帶示意圖。如圖1與圖5所示，當(dāng)光源L(例如，外界光)入射至第二柵極控制的第二通道T2(例如，背通道區(qū)域)時，由于第二通道Τ2界面處有較多的缺陷所以會導(dǎo)致第二通道Τ2在照光時會有大量的缺陷輔助光激發(fā)電子空穴對產(chǎn)生(trap assisted photogenaratedelectron hole pair),而空穴會受漏極15正電壓的影響被排擠至源極14導(dǎo)致源極14的能障降低，產(chǎn)生大量的光漏電流。利用第二通道T2操作時對光的敏感度即可作為光檢測器使用，而利用電流在照光以及暗態(tài)環(huán)境下的差異判斷外界入射光是否被遮蔽(例如被手指或觸控筆遮蔽)，或者經(jīng)由物件反射背光源所產(chǎn)生的光信號差異，利用此操作原理使晶體管I可當(dāng)作觸控式元件來使用。如圖1與圖6所示，若在第一柵極11當(dāng)作控制柵極的第一通道Tl (例如，前通道區(qū)域)，由于缺陷數(shù)目少，因此在照光環(huán)境下并不容易產(chǎn)生光激發(fā)電子空穴對，因此對于照光的敏感度就不顯著。請參閱圖7，圖7為本發(fā)明一實(shí)施例晶體管的操作方法其所施加的光源的光譜圖。承上述，光源L(例如圖3 圖6的說明)能夠?yàn)榭梢姽猓夜庠碙的波長與相對強(qiáng)度如圖7所示(例如:光源波長大約為400 (nm) 700 (nm);光源強(qiáng)度可為lOOOOlux)。另外，在上述說明中，半導(dǎo)體層13的金屬氧化物以銦鎵鋅氧化物(IGZO)為例。然而，這些條件僅供參考以利理解，并非限定于此。由上述可知，若第一柵極11與第二柵極17分別對光敏感度有所差異，即可將晶體管I當(dāng)作光檢測器或像素晶體管(像素開關(guān))來使用。值得一提的是，上述第一柵極11與第二柵極17對光敏感度的差異可相互置換。例如，第一柵極11與第二柵極17可分別作為像素晶體管(像素開關(guān))或光檢測器來使用；或者，第一柵極11與第二柵極17可分別作為光檢測器或像素晶體管(像素開關(guān))來使用，此時，上述第一柵極11與第二柵極17的操作條件需隨之相互置換。承上述，本發(fā)明實(shí)施例所述晶體管的操作方法，具有下列的特點(diǎn):1、利用不同柵極(如第一柵極與第二柵極)的操作，使晶體管可作為像素開關(guān)之夕卜，也可作為光檢測器使用。2、可利用晶體管對光的敏感度的特性以使晶體管作為觸控式元件。3、能夠有效提升像素的開口率，并大幅降低觸控面板的制作成本，因此可直接被應(yīng)用在目前的半導(dǎo)體及光電產(chǎn)業(yè)。綜上所述，僅記載本發(fā)明為呈現(xiàn)解決問題所采用的技術(shù)手段的較佳實(shí)施方式或?qū)嵤├?，并非用來限定本發(fā)明專利實(shí)施的范圍。即凡與本發(fā)明專利申請范圍文義相符，或依本發(fā)明專利范圍所做的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種晶體管的操作方法，適用于一晶體管，該晶體管包含第一柵極、第一柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、源極、漏極、第二柵極絕緣層以及第二柵極，其中該第一柵極絕緣層位于該第一柵極上，該半導(dǎo)體層位于該第一柵極絕緣層上，該源極與該漏極相互分離地位于該半導(dǎo)體層的兩側(cè)上，該第二柵極絕緣層位于該半導(dǎo)體層上，該第二柵極位于該第二柵極絕緣層上，該晶體管的操作方法，包含: 將該第一柵極與該源極接地；以及 施加負(fù)偏壓至該第二柵極并施加正偏壓至該漏極，以使該晶體管作為一光檢測器。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管的操作方法，其中該第一柵極絕緣層隔絕該第一柵極與該半導(dǎo)體層、該源極以及該漏極的接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的晶體管的操作方法，其中該半導(dǎo)體層包含金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求1所述的晶體管的操作方法，其中該第二柵極絕緣層隔絕該第二柵極與該半導(dǎo)體層、該源極以及該漏極的接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的晶體管的操作方法，其中該第二柵極為包含氧化銦錫的一透明柵極。
6.一種晶體管的操作方法，適用于一晶體管，該晶體管包含第一柵極、第一柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、源極、漏極、第二柵極絕緣層以及第二柵極，其中該第一柵極絕緣層位于該第一柵極上，該半導(dǎo)體層位于該第一柵極絕緣層上，該源極與該漏極相互分離地位于該半導(dǎo)體層的兩側(cè)上，該第二柵極絕緣層位于該半導(dǎo)體層上，該第二柵極位于該第二柵極絕緣層上，該晶體管的操作方法，包含: 將該源極接地，該第二柵極接地或浮接(floating);以及 施加偏壓至該第一柵極并施加正偏壓至該漏極，以使該晶體管作為一像素晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體管的操作方法，其中該第一柵極絕緣層隔絕該第一柵極與該半導(dǎo)體層、該源極以及該漏極的接觸。
8.如權(quán)利要求6所述的晶體管的操作方法，其中該半導(dǎo)體層包含金屬氧化物。
9.如權(quán)利要求6所述的晶體管的操作方法，其中該第二柵極絕緣層隔絕該第二柵極與該半導(dǎo)體層、該源極以及該漏極的接觸。
10.如權(quán)利要求6所述的晶體管的操作方法，其中該第二柵極為包含氧化銦錫的一透明柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種晶體管的操作方法，其適用于晶體管，晶體管包含第一柵極、第一柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、源極、漏極、第二柵極絕緣層以及第二柵極，晶體管的操作方法包含可將第一柵極與源極接地，施加負(fù)偏壓至第二柵極并施加正偏壓至漏極，以使晶體管作為光檢測器；另一方面，可將源極接地，第二柵極接地或浮接(floating)，施加偏壓至第一柵極并施加正偏壓至漏極，以使晶體管作為像素晶體管。
文檔編號H01L21/336GK103187302SQ201210025729
公開日2013年7月3日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月3日
發(fā)明者張鼎張, 陳德智, 簡富彥, 謝天宇 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院