(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に備えられたボトムゲート電極と、
前記ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層と、
前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、
前記ソース及びドレイン電極と同一層で前記ソース及びドレイン電極と接触せず、前記エッチング停止層の上部に対向し、前記分離された２つのチャネルのそれぞれの上部に配置されるように形成された第１及び第２トップゲート電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタセンサー。
【請求項２】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層のコーナーに対応する領域に対角線に対向するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項３】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項４】
前記第１及び第２トップゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項５】
前記分離された各チャネルに流れる電流量を基にして、前記帯電体のタッチ方向及びタッチ強度を感知することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項６】
前記アクティブ層は、酸化物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項７】
前記アクティブ層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項８】
前記アクティブ層は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項９】
基板上に所定間隔分離されて備えられた第１及び第２ボトムゲート電極と、
前記第１及び第２ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層と、
前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、を備え、
前記第１および第２ボトムゲート電極は、前記２つのチャネルのそれぞれの下部に配置されることを特徴とする薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１０】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の４つの辺のうち、相互対向する２つの辺に対称形成され、
前記ソース及びドレイン電極は、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記二つの辺に対応する領域に対称形成され、前記第１及び第２ボトムゲート電極は、残りの二つの辺に対応する領域に対称形成されたことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１１】
前記アクティブ層は、酸化物半導体であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１２】
前記アクティブ層は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の物質を含むことを特徴とする請求項１１に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１３】
前記第１及び第２ボトムゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節することを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１４】
前記アクティブ層は、長方形または正方形であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１５】
所定角度に回転して配された薄膜トランジスタアレイを一つのセルとして備える薄膜トランジスタセンサーにおいて、前記薄膜トランジスタが、
基板上に備えられたボトムゲート電極と、
前記ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層と、
前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、
前記エッチング停止層の上部に相互対向し、前記分離された２つのチャネルのそれぞれの上部に配置されるように形成された第１及び第２トップゲート電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１６】
前記セルは、９０°角度に回転して配された４つの薄膜トランジスタを備えることを特徴とする請求項１５に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１７】
所定角度に回転して配された薄膜トランジスタアレイを一つのセルとして備える薄膜トランジスタセンサーにおいて、前記薄膜トランジスタが、
基板上に所定間隔分離されて備えられた第１及び第２ボトムゲート電極と、
前記第１及び第２ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層と、
前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、を備え、
前記第１および第２ボトムゲート電極は、前記２つのチャネルのそれぞれの下部に配置されることを特徴とする薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１８】
前記セルは、９０°角度に回転して配された４つの薄膜トランジスタを備えることを特徴とする請求項１７に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項１９】
前記セルは、二つの薄膜トランジスタをそれぞれ９０°回転して配された４つの薄膜トランジスタを備えることを特徴とする請求項１７に記載の薄膜トランジスタセンサー。
【請求項２０】
基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、
前記ボトムゲート電極の上部に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層を形成する工程と、
前記アクティブ層の上部に第１及び第２コンタクトホールを備えたエッチング停止層を形成する工程と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するソース及びドレイン電極を形成するとともに、前記ソース及びドレイン電極と同一層に前記ソース及びドレイン電極と接触せず、前記エッチング停止層の上部に対向し、前記分離された２つのチャネルのそれぞれの上部に配置されるように形成された第１及び第２トップゲート電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層のコーナーに対応する領域に対角線に対向するように形成されたことを特徴とする請求項２０に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向するように形成されたことを特徴とする請求項２０に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２３】
前記アクティブ層は、酸化物半導体であることを特徴とする請求項２０に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２４】
基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、
前記ボトムゲート電極の上部に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備え、帯電体によって発生した電流が流れる、前記ホールによって分離された２つのチャネルが形成されたアクティブ層を形成する工程と、
前記アクティブ層の上部に第１及び第２コンタクトホールを備えたエッチング停止層を形成する工程と、
前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するソース及びドレイン電極を形成する工程と、を含み、
前記ボトムゲート電極を形成する工程は、所定間隔分離されて前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向し、前記２つのチャネルのそれぞれの下部に配置される第１ボトムゲート電極及び第２ボトムゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２５】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記第１ボトムゲート電極及び前記第２ボトムゲート電極に対して垂直方向に形成されたことを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２６】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向するように形成されたことを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【請求項２７】
前記アクティブ層は、酸化物半導体であることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタセンサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタに係り、さらに詳細には、酸化物半導体層をアクティブ層として有する薄膜トランジスタセンサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の性能は、電荷運搬子(キャリア)が移動する経路であるチャネルが形成されるアクティブ層の物質及び状態に大きく左右される。
【０００３】
非晶質シリコンからなるアクティブ層を有するＴＦＴ(以下、非晶質シリコンＴＦＴ）の場合、電荷移動度は、０.５ｃｍ２/Ｖｓ内外と非常に低い。
【０００４】
多結晶シリコン層からなるアクティブ層を有するＴＦＴ(以下、多結晶シリコンＴＦＴ）の場合、結晶化工程、不純物注入工程及び活性化工程が要求されるため、非晶質シリコンＴＦＴに比べて、製造工程が複雑であり、製造コストが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、安定して帯電体のタッチ強度及びタッチ方向を検出できるＴＦＴセンサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するために、本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーは、基板上に備えられたボトムゲート電極と、前記ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、帯電体によって発生した電流が流れるチャネルが形成されたアクティブ層と、前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、を備えうる。
【０００７】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層のコーナーに対応する領域に対角線で対向するか、または前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向するように形成されうる。
【０００８】
前記ソース及びドレイン電極と同一層で、前記ソース及びドレイン電極と接触せずに前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成された第１及び第２トップゲート電極をさらに備えうる。
【０００９】
前記第１及び第２トップゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節しうる。
【００１０】
前記アクティブ層は、中央にホールを備え、前記ホールによって前記チャネルが分離され、前記分離された各チャネルに流れる電流量を基にして、前記帯電体のタッチ方向及びタッチ強度を感知しうる。
【００１１】
前記アクティブ層は、酸化物半導体でありうる。
【００１２】
前記ボトムゲート電極は、所定間隔分離されて、前記アクティブ層の辺に対応する領域に相互対向するように形成された第１ボトムゲート電極及び第２ボトムゲート電極を含みうる。ここで、前記第１及び第２ボトムゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節しうる。
【００１３】
本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーは、基板上に備えられたボトムゲート電極と、前記ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にチャネルを分離するホールを備えたアクティブ層と、前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、前記エッチング停止層の上部の前記アクティブ層の外郭に形成された電極層と、を備えうる。
【００１４】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の４つのコーナーのうち、対角線に対向する２つのコーナーに対称形成され、前記電極層は、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記２つのコーナーに対応する領域に対称形成されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極と接触せずに、残りの２つのコーナーに対応する領域に対称形成された第１及び第２トップゲート電極と、を備えうる。
【００１５】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の４つの辺のうち、相互対向する２つの辺に対称形成され、前記電極層は、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記２つの辺に対応する領域に対称形成されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極と接触せずに、残りの２つの辺に対応する領域に対称形成された第１及び第２トップゲート電極と、を備えうる。
【００１６】
前記アクティブ層は、酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の物質を含みうる。
【００１７】
前記第１及び第２トップゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節しうる。
【００１８】
前記アクティブ層は、長方形または正方形でありうる。
【００１９】
本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーは、基板上に所定間隔分離されて備えられた第１及び第２ボトムゲート電極と、前記第１及び第２ボトムゲート電極の上部に備えられた絶縁層と、前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にチャネルを分離するホールを備えたアクティブ層と、前記アクティブ層の上部に備えられ、第１及び第２コンタクトホールが形成されたエッチング停止層と、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するように形成されたソース及びドレイン電極と、を備えうる。
【００２０】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層の４つの辺のうち相互対向する２つの辺に対称形成され、前記ソース及びドレイン電極は、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記２つの弁に対応する領域に対称形成され、前記第１及び第２ボトムゲート電極は、残りの２つの弁に対応する領域に対称形成されうる。
【００２１】
前記アクティブ層は、酸化物半導体として、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の物質を含みうる。
【００２２】
前記第１及び第２ボトムゲート電極に周期的にスイングする電圧を印加して、前記チャネルを流れる電流の方向を調節しうる。
【００２３】
前記アクティブ層は、長方形または正方形でありうる。
【００２４】
本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーは、所定角度に回転して配されたＴＦＴアレイを一つのセルで備えうる。
【００２５】
前記セルは、９０°の角度に回転して配された４つのＴＦＴ、または２つのＴＦＴをそれぞれ９０°回転して配された４つのＴＦＴを備えうる。
【００２６】
本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーの製造方法は、基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、前記ボトムゲート電極の上部に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の上部にアイランド状にパターニングされ、中央にホールを備えたアクティブ層を形成する工程と、前記アクティブ層の上部に第１及び第２コンタクトホールを備えたエッチング停止層を形成する工程と、前記第１及び第２コンタクトホールを充填し、前記エッチング停止層の上部に相互対向するソース及びドレイン電極を形成する工程と、を含みうる。
【００２７】
前記第１及び第２コンタクトホールは、前記アクティブ層のコーナーに対応する領域に対角線に対向するように形成されるか、または前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向するように形成されうる。
【００２８】
前記ソース及びドレイン電極の形成工程と同時に、前記ソース及びドレイン電極と同一層に前記ソース及びドレイン電極と接触せずに、前記エッチング停止層の上部に対向するように、第１及び第２トップゲート電極を形成する工程と、をさらに含みうる。
【００２９】
前記ボトムゲート電極を形成する工程は、所定間隔分離されて前記アクティブ層の辺に対応する領域に対向する第１ボトムゲート電極及び第２ボトムゲート電極を形成する工程と、を含みうる。
【００３０】
前記アクティブ層は、酸化物半導体でありうる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、酸化物半導体をアクティブ層で備え、分離型トップゲート電極またはボトムゲート電極を備えたＴＦＴセンサーを利用して、帯電体のタッチをセンシングしうる。したがって、別途のセンシング回路及びアルゴリズムを要求しない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴセンサーの平面図である。
【図２Ａ】図１のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。
【図２Ｂ】図１のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。
【図３Ａ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図３Ｂ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図４Ａ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図４Ｂ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図５Ａ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図５Ｂ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図６Ａ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図６Ｂ】図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴセンサーの平面図である。
【図８Ａ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図８Ｂ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図９Ａ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図９Ｂ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１０Ａ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１１Ａ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示す断面図である。
【図１２Ａ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１２Ｂ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１２Ｃ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１３Ａ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１３Ｂ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１３Ｃ】本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す図面である。
【図１４】本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴアレイを示す図面である。
【図１５】本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴアレイを示す図面である。
【図１６】本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴセンサーの平面図である。
【図１７】本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴセンサーの斜視図である。
【図１８Ａ】図１６のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。
【図１８Ｂ】図１６のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。
【図１９】図１６のＴＦＴアレイを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の望ましい実施形態を、添付した図面を参照して説明する。図面上の同じ符号は、同じ要素を表す。下記で、本発明の説明において、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
本発明の実施形態を説明する図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して表した。ある層や領域は、明細書の明確性のために、厚さを拡大して表した。また、層、膜、領域、板の部分が他の部分“上に”あるとする時、これは、他の部分の“その真上に”ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
【００３５】
図１は、本発明の望ましい一実施形態による薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）センサーの平面図である。
【００３６】
図１を参照すれば、本発明のＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極が一体型であり、トップゲート電極が分離型である。前記ＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極ＢＧの上部に第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極１２０Ｄ及びソース電極１２０Ｓを同一平面上に備える２次元構造である。
【００３７】
基板１００上に正方形のボトムゲート電極ＢＧが備えられる。前記ボトムゲート電極ＢＧは、アクティブ層１１５に形成されたチャネルに流れる電流を制御する。前記ボトムゲート電極ＢＧの上部には、チャネルを分離する分離ホールＨ１が形成された正方形のアクティブ層１１５が備えられる。前記分離ホールＨ１は、アクティブ層１１５の中央に位置し、アクティブ層１１５は、酸化物半導体で形成され、ドーナッツ形状を有する。前記分離ホールＨ１のサイズは、センサーの静的分解能及び方向感知性能を考慮して決定されうる。前記分離ホールＨ１が大きくなれば、静的分解能は低下する一方、方向感知性能は良く、逆の場合、静的分解能は向上する一方、方向感知性能は低い。前記アクティブ層１１５のドレイン領域及びソース領域は、コンタクトホールＨ２１,Ｈ２２を通じてドレイン電極１２０Ｄ及びソース電極１２０Ｓと接触する。前記ドレイン電極１２０Ｄ及び前記ソース電極１２０Ｓは、前記正方形の４つのコーナー領域のうち、対角線に相互対向する２つのコーナー領域に備えられる。第１トップゲート電極ＴＧ１及び第２トップゲート電極ＴＧ２は、ドレイン電極１２０Ｄ及びソース電極１２０Ｓと同じ層に対角線に相互対向する残りの２つのコーナー領域に備えられる。
【００３８】
前記分離ホールＨ１によって、ドレイン電極１２０Ｄからソース電極１２０Ｓに流れる電流Ｉｄｓは、第１トップゲート電極ＴＧ１方向の第１チャネル［１］及び第２トップゲート電極ＴＧ２方向の第２チャネル［２］に流れうる。
【００３９】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。
【００４０】
図２Ａを参照すれば、ＴＦＴセンサーのボトムゲート電極ＢＧに電圧を印加した状態で、第１トップゲート電極ＴＧ１と第２トップゲート電極ＴＧ２とに異なる極性の電圧が周期的に印加される。この時、第１チャネル［１］に流れる電流と第２チャネル［２］に流れる電流との和、すなわち、全体電流Ｉｄｓの量は、経時的に変化なしに一定である。
【００４１】
トップゲート電極ＴＧに負の電圧を印加すれば、チャネルが狭くなって、電流が減少し、トップゲート電極ＴＧに正の電圧を印加すれば、チャネルが広くなって、電流が増加する。したがって、トップゲート電極ＴＧに印加される電圧の極性を利用して、チャネルに流れる電流の強度を調節しうる。これにより、二つのチャネルに流れる電流の方向を調節しうる。
【００４２】
例えば、第１トップゲート電極ＴＧ１に正の電圧を印加し、第２トップゲート電極ＴＧ２に負の電圧を印加すれば、ほとんどの電流は、第１チャネル［１］を通じて流れる。第１トップゲート電極ＴＧ１に負の電圧を印加し、第２トップゲート電極ＴＧ２に正の電圧を印加すれば、ほとんどの電流は、第２チャネル［２］を通じて流れる。すなわち、全体電流Ｉｄｓの量は、変化なしに同一であり、二つのチャネルに流れる電流量の変化によって、電流の方向を調節しうる。
【００４３】
図２Ｂを参照すれば、第１トップゲート電極ＴＧ１と第２トップゲート電極ＴＧ２それぞれによって、異なる時間に第１チャネル［１］と第２チャネル［２］とに電流が流れる。外部帯電体によって、接触または非接触による表面帯電が発生すれば、アクティブ層１１５のチャネルで電流量が変わる。例えば、第１トップゲート電極ＴＧ１の周辺に外部帯電体の接触または非接触がある場合、第１トップゲート電極ＴＧ１が開かれる瞬間、第１チャネル［１］に流れる電流Ｉｄｓ’が増加する。外部帯電体が第２トップゲート電極ＴＧ２の周辺に接触または非接触した場合、第２トップゲート電極ＴＧ２が開かれる瞬間、第２チャネル［２］に流れる電流Ｉｄｓ’が増加する。したがって、時間的な差を置いて増加する電流量から、帯電体が第１トップゲート電極ＴＧ１の周辺から第２トップゲート電極ＴＧ２の周辺に移動したことが分かる。すなわち、第１トップゲート電極ＴＧ１及び第２トップゲート電極ＴＧ２での電流量の差から、帯電体の移動方向(または、タッチ方向)が分かり、電流量から帯電強度(または、タッチ強度)が分かる。
【００４４】
図３Ａないし図６Ｂは、図１のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示した斜視図及び断面図である。
【００４５】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、基板１００上にボトムゲート電極ＢＧを形成する。
【００４６】
前記基板１００は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材質で形成されうる。また、前記基板１００は、プラスチック材質を含みうる。前記基板１００は、メタルホイルとフレキシブル基板とを備えうる。
【００４７】
前記ボトムゲート電極ＢＧを形成する前に、基板１００上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記バッファ層は、基板１００から前記基板１００の上部に配列される層に不純物の浸透を遮断する役割を行える。バッファ層は、ＳｉＯ２及び/またはＳｉＮｘを含みうる。
【００４８】
前記ボトムゲート電極ＢＧは、基板１００の上部に金属層を蒸着し、前記金属層を正方形にパターニングすることによって形成される。前記ボトムゲート電極ＢＧの金属層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、またはＡｌ:Ｎｄ、Ｍｏ:Ｗ合金のような金属または金属の合金で形成されうるが、これに限定されず、隣接層との密着性、積層される層の平坦性、電気抵抗及び加工性を考慮して、多様な材料を使用しうる。
【００４９】
前記ボトムゲート電極ＢＧが形成された基板１００上に、ゲート絶縁膜１１３が形成される。前記ゲート絶縁膜１１３は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成され、例えば、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ)酸化膜で形成されうる。もちろん、それ以外にも、絶縁性有機物で形成されることもある。
【００５０】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、ゲート絶縁膜１１３が積層された基板１００上に、アクティブ層１１５を形成する。
【００５１】
前記アクティブ層１１５は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の元素を含有する酸化物半導体を含みうる。例えば、前記酸化物半導体として、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｚｎ２ＳｎＯ４、Ｇａ２Ｏ３及びＨｆＯ２を含むグループから選択される少なくとも一つを含みうる。また、前記アクティブ層１１５は、透明な酸化物半導体で形成されうる。透明な酸化物半導体は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物を含み、これらに限定されない。
【００５２】
前記アクティブ層１１５は、物理的な蒸着法であるスパッタリング法を利用して形成しうる。前記アクティブ層１１５は、素子で要求される抵抗値によって、酸素流量をコントロールして形成されうる。前記アクティブ層１１５は、酸化物半導体層を蒸着した後、前記酸化物半導体層をボトムゲート電極ＢＧに対応する正方形にパターニングすることによって形成される。
【００５３】
前記アクティブ層１１５の中央には、下部のゲート絶縁膜１１３を露出する分離ホールＨ１が形成される。アクティブ層１１５は、分離ホールＨ１によってドーナッツ形状を有する。前記分離ホールＨ１は、ゲート絶縁膜１１３及びボトムゲート電極ＢＧまで貫通して形成されることもある。
【００５４】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、アクティブ層１１５が形成された基板１００上に、エッチング停止層１１７を形成する。
【００５５】
前記エッチング停止層１１７は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。前記エッチング停止層１１７は、低温ＣＶＤ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)工程によって形成されうる。
【００５６】
前記エッチング停止層１１７は、アクティブ層１１５の分離ホールＨ１を埋め込む。前記エッチング停止層１１７は、正方形の４つのコーナー領域のうち、二つのコーナー領域に第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを対称的に備える。第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とは、アクティブ層１１５のドレイン領域及びソース領域を露出する。
【００５７】
図６Ａ及び図６Ｂを参照すれば、エッチング停止層１１７が形成された基板１００上に、ドレイン電極１２０Ｄ、ソース電極１２０Ｓ、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２を形成する。
【００５８】
前記エッチング停止層１１７の上部に金属層を積層し、前記金属層を４つの電極にパターニングすることによって、ドレイン電極１２０Ｄ、ソース電極１２０Ｓ、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２を形成しうる。前記金属層は、導電性のある物質であって、例えば、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｗ、ＣｕまたはＡｌＮｄのような金属またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＩＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｌｕｍｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ(ＩｎＺｎＯ)またはＡＺＯ(ＡｌＺｎＯ)のような金属または導電性酸化物でありうる。また、前記金属層は、ボトムゲート電極ＢＧの形成に使われた金属層と同じ物質でもありうる。
【００５９】
前記ドレイン電極１２０Ｄは、第１コンタクトホールＨ２１を埋め込んで正方形の一コーナー領域に形成され、前記ソース電極１２０Ｓは、第２コンタクトホールＨ２２を埋め込んで、前記ドレイン電極１２０Ｄと対角線方向に対向するコーナー領域に形成される。もちろん、第１コンタクトホールＨ２１上にソース電極１２０Ｓが形成され、第２コンタクトホールＨ２２上にドレイン電極１２０Ｄが形成されもする。前記ドレイン電極１２０Ｄ及び前記ソース電極１２０Ｓは、第１コンタクトホールＨ２１及び第２コンタクトホールＨ２２を通じて、アクティブ層１１５のドレイン領域及びソース領域とそれぞれ接触する。
【００６０】
前記第１トップゲート電極ＴＧ１と前記第２トップゲート電極ＴＧ２とは、第１コンタクトホールＨ２１及び第２コンタクトホールＨ２２が形成されていない残りのコーナー領域にそれぞれ対称的に形成される。
【００６１】
前記第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極１２０Ｄ及びソース電極１２０Ｓの上部にパッシベーション層(図示せず）がさらに形成されうる。前記パッシベーション層は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成され、絶縁性有機物がさらに形成されることもある。
【００６２】
図７は、本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴセンサーの平面図である。
【００６３】
図７を参照すれば、本発明のＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極が一体型であり、トップゲート電極が分離型である。前記ＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極ＢＧの上部に第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極２２０Ｄ及びソース電極２２０Ｓを同一平面上に備えたＴＦＴを備える。
【００６４】
基板２００上に正方形のボトムゲート電極ＢＧが備えられる。前記ボトムゲート電極ＢＧの上部には、チャネルを分離する分離ホールＨ１が形成された正方形のアクティブ層２１５が備えられる。前記分離ホールＨ１は、アクティブ層２１５の中央に位置し、アクティブ層２１５は、酸化物半導体で形成され、ドーナッツ形状を有する。前記分離ホールＨ１のサイズは、静的分解能及び方向感知性能を考慮して決定されうる。前記分離ホールＨ１が大きくなれば、静的分解能は低下する一方、方向感知性能が良く、逆の場合、静的分解能は向上する一方、方向感知性能は低い。前記アクティブ層２１５のドレイン領域及びソース領域は、コンタクトホールＨ２１,Ｈ２２を通じてドレイン電極２２０Ｄ及びソース電極２２０Ｓと接触する。前記ドレイン電極２２０Ｄ及びソース電極２２０Ｓは、前記正方形の４つの辺のうち、相互対向する２つの辺(長辺または単辺)に対応して備えられる。第１トップゲート電極ＴＧ１及び第２トップゲート電極ＴＧ２は、ドレイン電極１２０Ｄ及びソース電極１２０Ｓと同じ層に相互対向する残りの２つの辺に対応して備えられる。
【００６５】
前記分離ホールＨ１によって、ドレイン電極２２０Ｄからソース電極２２０Ｓに流れる電流Ｉｄｓは、第１トップゲート電極ＴＧ１方向の第１チャネル［１］及び第２トップゲート電極ＴＧ２方向の第２チャネル［２］に流れうる。
【００６６】
図７のＴＦＴセンサーの駆動方法は、図２Ａ及び図２Ｂの説明と同じであるので、詳細な説明は、省略する。
【００６７】
図８Ａないし図１１Ｂは、図７のＴＦＴセンサーの製造工程を概略的に示した斜視図及び断面図である。
【００６８】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すれば、基板２００上にボトムゲート電極ＢＧを形成する。
【００６９】
前記基板２００は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材質で形成されうる。また、前記基板２００は、プラスチック材質を含みうる。前記基板２００は、メタルホイルとフレキシブル基板とを備えうる。
【００７０】
前記ボトムゲート電極ＢＧを形成する前に、基板２００上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記バッファ層は、基板２００から前記基板２００の上部に配列される層への不純物の浸透を遮断する役割を行える。バッファ層は、ＳｉＯ２及び/またはＳｉＮｘを含みうる。
【００７１】
前記ボトムゲート電極ＢＧは、基板２００の上部に金属層を蒸着し、前記金属層を正方形にパターニングすることによって形成される。前記ボトムゲート電極ＢＧの金属層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、またはＡｌ:Ｎｄ、Ｍｏ:Ｗ合金のような金属または金属の合金で形成されうるが、これらに限定されず、隣接層との密着性、積層される層の平坦性、電気抵抗及び加工性を考慮して、多様な材料を使用しうる。
【００７２】
前記ボトムゲート電極ＢＧが形成された基板２００上に、ゲート絶縁膜２１３が形成される。前記ゲート絶縁膜２１３は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成され、例えば、ＴＥＯＳ酸化膜で形成されうる。もちろん、それ以外にも、絶縁性有機物で形成されることもある。
【００７３】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すれば、ゲート絶縁膜２１３が積層された基板２００上にアクティブ層２１５を形成する。
【００７４】
前記アクティブ層２１５は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の元素を含有する酸化物半導体を含みうる。例えば、前記酸化物半導体として、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｚｎ２ＳｎＯ４、Ｇａ２Ｏ３及びＨｆＯ２を含むグループから選択される少なくとも一つを含みうる。また、前記アクティブ層２１５は、透明な酸化物半導体で形成されうる。透明な酸化物半導体は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物を含み、これらに限定されない。
【００７５】
前記アクティブ層２１５は、物理的な蒸着法であるスパッタリング法を利用して形成しうる。前記アクティブ層２１５は、素子で要求される抵抗値によって、酸素流量をコントロールして形成されうる。前記アクティブ層２１５は、酸化物半導体層を蒸着した後、前記酸化物半導体層をボトムゲート電極ＢＧに対応する正方形にパターニングすることによって形成される。
【００７６】
前記アクティブ層２１５の中央には、下部のゲート絶縁膜２１３を露出する分離ホールＨ１が形成される。アクティブ層２１５は、分離ホールＨ１によってドーナッツ形状を有する。前記分離ホールＨ１は、ゲート絶縁膜２１３及びボトムゲート電極ＢＧまで貫通して形成されもする。
【００７７】
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すれば、アクティブ層２１５が形成された基板２００上にエッチング停止層２１７を形成する。
【００７８】
前記エッチング停止層２１７は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。前記エッチング停止層２１７は、低温ＣＶＤ工程によって形成されうる。
【００７９】
前記エッチング停止層２１７は、アクティブ層２１５の分離ホールＨ１を埋め込む。前記エッチング停止層２１７は、正方形の４つの辺のうち、二つの辺の中央に、第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを対称的にそれぞれ備える。第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とは、アクティブ層２１５のドレイン領域及びソース領域を露出する。
【００８０】
図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すれば、エッチング停止層２１７が形成された基板２００上に、ドレイン電極２２０Ｄ、ソース電極２２０Ｓ、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２を形成する。
【００８１】
前記エッチング停止層２１７の上部に金属層を積層し、前記金属層を４つの電極にパターニングすることによって、ドレイン電極２２０Ｄ、ソース電極２２０Ｓ、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２を形成しうる。前記金属層は、導電性のある物質であって、例えば、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｗ、ＣｕまたはＡｌＮｄのような金属またはＩＴＯ、ＧＩＺＯ、ＧＺＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯ(ＩｎＺｎＯ)またはＡＺＯ(ＡｌＺｎＯ)のような金属または導電性酸化物でありうる。また、前記金属層は、ボトムゲート電極ＢＧの形成に使われた金属層と同じ物質でもありうる。
【００８２】
前記ドレイン電極２２０Ｄは、第１コンタクトホールＨ２１を埋め込み、正方形の一辺の中央に形成される。前記ソース電極２２０Ｓは、第２コンタクトホールＨ２２を埋め込み、前記ドレイン電極２２０Ｄと対称的に向かう辺の中央に形成される。もちろん、第１コンタクトホールＨ２１上にソース電極２２０Ｓが形成され、第２コンタクトホールＨ２２上にドレイン電極２２０Ｄが形成されもする。前記ドレイン電極２２０Ｄ及び前記ソース電極２２０Ｓは、第１コンタクトホールＨ２１及び第２コンタクトホールＨ２２を通じて、アクティブ層２１５のドレイン領域及びソース領域とそれぞれ接触する。
【００８３】
前記第１トップゲート電極ＴＧ１と前記第２トップゲート電極ＴＧ２とは、第１コンタクトホールＨ２１及び第２コンタクトホールＨ２２が形成されていない残りの辺に沿って対称的に向かうように形成される。
【００８４】
前記第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極２２０Ｄ及びソース電極２２０Ｓの上部に、パッシベーション層(図示せず）がさらに形成されうる。前記パッシベーション層は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成され、絶縁性有機物がさらに形成されることもある。
【００８５】
図１２Ａないし図１２Ｃは、本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す。
【００８６】
図１２Ａないし図１２Ｃを参照すれば、本発明のＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極ＢＧの上部に、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極３２０Ｄ及びソース電極３２０Ｓを同一平面上に備えたＴＦＴを備える。本実施形態は、ＴＦＴセンサーが長方形である点で、正方形である図１のＴＦＴセンサーと相異なる。以下では、図１のＴＦＴセンサーと同じ内容についての詳細な説明は、省略する。
【００８７】
基板３００上に長方形のボトムゲート電極ＢＧが備えられる。前記ボトムゲート電極ＢＧを形成する前に、基板３００上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記ボトムゲート電極ＢＧの上部には、ゲート絶縁膜３１３が形成される。前記ゲート絶縁膜３１３の上部には、チャネルを分離する分離ホールＨ１が形成された長方形のアクティブ層３１５が備えられる。アクティブ層３１５は、酸化物半導体で形成され、アクティブ層３１５の中央で長辺に沿って位置する前記分離ホールＨ１によって、ドーナッツ形状を有する。前記アクティブ層３１５のドレイン領域及びソース領域は、アクティブ層３１５の上部のエッチング停止層３１７に形成された第１及び第２コンタクトホールＨ２１,Ｈ２２によって露出される。前記第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とは、長方形の単辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。前記第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを埋め込み、ドレイン電極３２０Ｄ及びソース電極３２０Ｓがエッチング停止層３１７の上部に形成される。前記ドレイン電極３２０Ｄ及びソース電極３２０Ｓは、前記アクティブ層３１５のドレイン領域及びソース領域とそれぞれ接触する。前記ドレイン電極３２０Ｄ及び前記ソース電極３２０Ｓは、長方形の単辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。第１トップゲート電極ＴＧ１及び第２トップゲート電極ＴＧ２は、ドレイン電極３２０Ｄ及びソース電極３２０Ｓと同じ層に長方形の長辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。前記第１トップゲート電極ＴＧ１及び前記第２トップゲート電極ＴＧ２は、前記ドレイン電極３２０Ｄ及び前記ソース電極３２０Ｓと相互オーバーラップするか、または接触しない。
【００８８】
前記分離ホールＨ１によって、ドレイン電極３２０Ｄからソース電極３２０Ｓに流れる電流Ｉｄｓは、第１トップゲート電極３１９ａ方向の第１チャネル［１］及び第２トップゲート電極３１９ｂ方向の第２チャネル［２］に流れうる。図１２ＡのＴＦＴセンサーの駆動方法は、図２Ａ及び図２Ｂの説明と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００８９】
図１３Ａないし図１３Ｃは、本発明の他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す。
【００９０】
図１３Ａないし図１３Ｃを参照すれば、本発明のＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極ＢＧの上部に、第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２、ドレイン電極４２０Ｄ及びソース電極４２０Ｓを同一平面上に備えたＴＦＴを備える。本実施形態は、ＴＦＴセンサーが長方形である点で、図１のＴＦＴセンサーと相異なる。以下では、図１のＴＦＴセンサーと同じ内容についての詳細な説明は、省略する。
【００９１】
基板４００を形成する前に、基板４００上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記ボトムゲート電極ＢＧの上部には、ゲート絶縁膜４１３が形成される。前記ゲート絶縁膜４１３の上部には、チャネルを分離する分離ホールＨ１が形成された長方形のアクティブ層４１５が備えられる。アクティブ層４１５は、酸化物半導体で形成され、アクティブ層４１５の中央で長辺に沿って位置する前記分離ホールＨ１によって、ドーナッツ形状を有する。前記アクティブ層４１５のドレイン領域及びソース領域は、アクティブ層４１５の上部のエッチング停止層４１７に形成された第１及び第２コンタクトホールＨ２１,Ｈ２２によって露出される。前記第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とは、長方形の長辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。前記第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを埋め込み、ドレイン電極４２０Ｄ及びソース電極４２０Ｓがエッチング停止層４１７の上部に形成される。前記ドレイン電極４２０Ｄ及びソース電極４２０Ｓは、前記アクティブ層４１５のドレイン領域及びソース領域とそれぞれ接触する。前記ドレイン電極４２０Ｄ及び前記ソース電極４２０Ｓは、長方形の長辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。第１トップゲート電極ＴＧ１及び第２トップゲート電極ＴＧ２は、ドレイン電極４２０Ｄ及びソース電極４２０Ｓと同じ層に長方形の単辺に沿って相互対称的に対向するように形成される。前記第１トップゲート電極ＴＧ１及び前記第２トップゲート電極ＴＧ２は、前記ドレイン電極４２０Ｄ及び前記ソース電極４２０Ｓと相互オーバーラップするか、または接触しない。
【００９２】
前記分離ホールＨ１によって、ドレイン電極４２０Ｄからソース電極４２０Ｓに流れる電流Ｉｄｓは、第１トップゲート電極ＴＧ１方向の第１チャネル［１］及び第２トップゲート電極ＴＧ２方向の第２チャネル［２］に流れうる。図１３ＡのＴＦＴセンサーの駆動方法は、図２Ａ及び図２Ｂの説明と同じであるので、詳細な説明は、省略する。
【００９３】
図１４は、本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴアレイを示す。
【００９４】
図１４を参照すれば、ＴＦＴを時計回り方向または逆時計回り方向に９０°間隔で方向を変えつつ複数個配置させて、ＴＦＴアレイを形成する。図１４の実施形態は、第１ＴＦＴ Ａ、第１ＴＦＴ Ａを時計回り方向に９０°回転した第２ＴＦＴ Ｂ、第２ＴＦＴ Ｂを時計回り方向に９０°回転した第３ＴＦＴ Ｃ、第３ＴＦＴ Ｃを時計回り方向に９０°回転した第４ＴＦＴ Ｄに形成されたアレイを一つの感知セルとして構成したセンサーである。各ＴＦＴは、同一層上に第１トップゲート電極ＴＧ１、第２トップゲート電極ＴＧ２、ドレイン電極Ｄ、ソース電極Ｓを備える。このようなアレイ構造は、左右上下に対する方向センシング感度の高いセンサーを形成しうる。
【００９５】
図１５は、本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴアレイを示す。
【００９６】
図１５を参照すれば、ＴＦＴを９０°ほど方向を変えて複数個配置させて、ＴＦＴアレイを形成する。図１５の実施形態は、第１ＴＦＴ Ａ、第１ＴＦＴ Ａを逆時計回り方向に９０°回転した第２ＴＦＴ Ｂ、第２ＴＦＴ Ｂと同じ構造の第３ＴＦＴ Ｃ、第３ＴＦＴ Ｃを時計回り方向に９０°回転した第４ＴＦＴ Ｄで形成されたアレイを一つの感知セルとして構成したセンサーである。対角線方向のＴＦＴの構造が同一である。各ＴＦＴは、同一層上に第１トップゲート電極ＴＧ１、第２トップゲート電極ＴＧ２、ドレイン電極Ｄ、ソース電極Ｓを備える。このようなアレイ構造は、同じ方向への電流強度を重畳させうるため、電流強度に敏感なセンサーを形成しうる。
【００９７】
図１４及び図１５の実施形態では、図１のＴＦＴを利用したＴＦＴアレイを示しているが、前記実施形態は、図７、図１２Ａ及び図１３ＡのＴＦＴを利用したＴＦＴアレイにも適用されうる。
【００９８】
図１６及び図１７は、本発明の望ましい他の実施形態によるＴＦＴセンサーを示す。
【００９９】
図１６及び図１７を参照すれば、本発明のＴＦＴセンサーは、ボトムゲート電極が分離型である。本発明のＴＦＴセンサーは、第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とを備え、前記第１及び第２ボトムゲート電極ＢＧ１,ＢＧ２の上部に、第１及び第２ボトムゲート電極ＢＧ１,ＢＧ２と垂直にドレイン電極５２０Ｄ及びソース電極５２０Ｓを備える。
【０１００】
基板５００上に、第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とを所定間隔離隔して形成する。前記基板５００は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材質で形成されうる。また、前記基板５００は、プラスチック材質を含みうる。前記基板５００は、メタルホイル及びフレキシブル基板を備えうる。
【０１０１】
前記第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とを形成する前に、基板５００上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記バッファ層は、基板５００から前記基板５００の上部に配列される層への不純物の浸透を遮断する役割を行える。バッファ層は、ＳｉＯ２及び/またはＳｉＮｘを含みうる。
【０１０２】
前記第１ボトムゲート電極ＢＧ１と前記第２ボトムゲート電極ＢＧ２とは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、またはＡｌ:Ｎｄ、Ｍｏ:Ｗ合金のような金属または金属の合金で形成されうるが、これに限定されず、隣接層との密着性、積層される層の平坦性、電気抵抗及び加工性を考慮して、多様な材料を使用しうる。
【０１０３】
前記第１ボトムゲート電極ＢＧ１、及び前記第２ボトムゲート電極ＢＧ２の上部にゲート絶縁膜５１３が形成される。前記ゲート絶縁膜５１３は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成され、例えば、ＴＥＯＳ酸化膜で形成されうる。もちろん、それ以外にも、絶縁性有機物などで形成されもする。
【０１０４】
前記ゲート絶縁膜５１３の上部には、チャネル分離のための分離ホールＨ１が形成された正方形または長方形のアクティブ層５１５が備えられる。アクティブ層５１５は、酸化物半導体で形成され、アクティブ層５１５の中央に位置する分離ホールＨ１によってドーナッツ形状を有する。
【０１０５】
前記アクティブ層５１５は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ、Ａｌ及びＡｓなど、３族及び４族元素を含むグループから選択される少なくとも一つ以上の元素を含有する酸化物半導体を含みうる。例えば、前記酸化物半導体として、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｚｎ２ＳｎＯ４、Ｇａ２Ｏ３及びＨｆＯ２を含むグループから選択される少なくとも一つを含みうる。また、前記アクティブ層５１５は、透明な酸化物半導体で形成されうる。透明な酸化物半導体は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物を含み、これらに限定されない。
【０１０６】
前記アクティブ層５１５の上部に、エッチング停止層５１７を形成する。前記エッチング停止層５１７は、長方形の二つの辺に沿って、第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを対称的に備える。前記第１コンタクトホールＨ２１と前記第２コンタクトホールＨ２２とは、第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とに対して垂直方向に形成される。
【０１０７】
前記エッチング停止層５１７は、酸化シリコン(ＳｉＯｘ)または窒化シリコン(ＳｉＮｘ)のような絶縁性物質で形成されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。前記エッチング停止層５１７は、低温ＣＶＤ工程によって形成されうる。
【０１０８】
前記エッチング停止層５１７の上部に、ドレイン電極５２０Ｄ及びソース電極５２０Ｓが形成される。前記ドレイン電極５２０Ｄ及びソース電極５２０Ｓは、第１コンタクトホールＨ２１と第２コンタクトホールＨ２２とを通じて、アクティブ層５１５のドレイン領域及びソース領域とそれぞれ接触する。前記ドレイン電極４２０Ｄ及び前記ソース電極４２０Ｓは、第１ボトムゲート電極ＢＧ１及び第２ボトムゲート電極ＢＧ２の両端部とそれぞれオーバーラップされる。
【０１０９】
ボトムゲート分離型ＴＦＴは、第１及び第２ボトムゲート電極ＢＧ１,ＢＧ２が、ボトムゲート電極が一体型であり、トップゲート電極が分離型であるＴＦＴの第１及び第２トップゲート電極ＴＧ１,ＴＧ２の機能を行う。
【０１１０】
図１６及び図１７は、正方形のＴＦＴセンサーを示しているが、長方形のアクティブ層を使用したＴＦＴセンサーも同じ構成を有する。
【０１１１】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、図１６のＴＦＴセンサーの駆動方法を説明する概略図である。 
【０１１２】
図１８Ａを参照すれば、ＴＦＴセンサーの第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とに極性の異なる電圧が周期的に印加される。この時、第１チャネル［１］に流れる電流と第２チャネル［２］に流れる電流との和、すなわち、全体電流Ｉｄｓの量は、経時的に変化せずに一定である。ボトムゲート電極ＢＧに印加される電圧の極性を利用して、チャネルに流れる電流の強度を調節しうる。これにより、二つのチャネルに流れる電流の方向を調節しうる。
【０１１３】
例えば、第１ボトムゲート電極ＢＧ１に正の電圧を印加し、第２ボトムゲート電極ＢＧ２に負の電圧を印加すれば、ほとんどの電流は、第１チャネル［１］を通じて流れる。第１ボトムゲート電極ＢＧ１に負の電圧を印加し、第２ボトムゲート電極ＢＧ２に正の電圧を印加すれば、ほとんどの電流は、第２チャネル［２］を通じて流れる。すなわち、全体電流Ｉｄｓの量は、変化せずに同一であり、二つのチャネルに流れる電流量が変わることによって、電流の方向を調節しうる。
【０１１４】
図１８Ｂを参照すれば、外部帯電体のＴＦＴの上部接触または非接触による表面帯電が発生すれば、アクティブ層５１５のチャネルで電流量が変わる。例えば、第１ボトムゲート電極ＢＧ１の周辺に外部帯電体の接触または非接触がある場合、瞬間的に第１チャネル［１］に流れる電流Ｉｄｓ'が増加する。外部帯電体が第２ボトムゲート電極ＢＧ２の周辺に接触または非接触の場合、瞬間的に第２チャネル［２］に流れる電流Ｉｄｓ'が増加する。したがって、外部帯電体が第１ボトムゲート電極ＢＧ１の周辺から第２ボトムゲート電極ＢＧ２の周辺に移動したことが分かる。すなわち、第１ボトムゲート電極ＢＧ１と第２ボトムゲート電極ＢＧ２とでの電流量の差から、帯電体の移動方向(またはタッチ方向)が分かり、電流量から帯電強度(またはタッチ強度)が分かる。
【０１１５】
図１９は、図１６のＴＦＴアレイを示す。
【０１１６】
図１９を参照すれば、２次元ＴＦＴを９０°ほど方向を変えて複数配置させて、ＴＦＴアレイを形成する。図１９の実施形態は、第１ＴＦＴ Ａ、第１ＴＦＴ Ａを逆時計回り方向に９０°回転した第２ＴＦＴ Ｂ、第２ＴＦＴ Ｂと同じ構造の第３ＴＦＴ Ｃ、第３ＴＦＴ Ｃを時計回り方向に９０°方向に回転した第４ＴＦＴ Ｄで形成されたアレイを、一つの感知セルとして構成したセンサーである。対角線方向のＴＦＴの構造が同一である。
【０１１７】
説明の便宜上、前記実施形態は、ＮＭＯＳトランジスタを中心に説明したが、アクティブ層をｐタイプに形成したＰＭＯＳトランジスタにも同一に適用されうる。この時、ｐタイプのアクティブ層は、Ｃｕ酸化物層(ＣｕＢＯ２層、ＣｕＡｌＯ２層、ＣｕＧａＯ２層、ＣｕＩｎＯ２層など)、Ｎｉ酸化物層またはＴｉドーピングされたＮｉ酸化物層であるか、１族、２族及び５族元素のうち少なくとも一つがドーピングされたＺｎＯ系酸化物層またはＡｇがドーピングされたＺｎＯ系酸化物層であるか、またはＰｂＳ層、ＬａＣｕＯＳ層またはＬａＣｕＯＳｅ層でありうる。
【０１１８】
本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、センサー関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１００    基板
１１５    アクティブ層
１２０Ｄ    ドレイン電極
１２０Ｓ    ソース電極
ＢＧ    ボトムゲート電極
Ｈ１    分離ホール
Ｈ２１，Ｈ２２    コンタクトホール
ＴＧ１    第１トップゲート電極
ＴＧ２    第２トップゲート電極
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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