[發(fā)明專利]一種基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管及制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710776704.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107658344A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦國(guó)軒;王亞楠;黨孟嬌;張一波;趙政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/786
• 分類號(hào): H01L29/786;H01L29/49;H01L29/45;H01L23/532;H01L21/336
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性納米級(jí)薄膜晶體管。特別是涉及一種基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管及制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，柔性電子器件以其結(jié)構(gòu)輕薄、可彎曲折疊、機(jī)械性能穩(wěn)定、高效及更輕的質(zhì)量和低成本制造工藝等特點(diǎn)得到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注和研究。各種各樣的電子產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)出來(lái)，低頻領(lǐng)域包括柔性顯示、電子標(biāo)簽以及一些低成本集成電路，高頻領(lǐng)域的應(yīng)用包括仿真皮膚、柔性光電探測(cè)器、太陽(yáng)能陣列電路，生物醫(yī)學(xué)傳感器等。柔性薄膜晶體管是組成這些柔性電路的必不可少的元件之一。傳統(tǒng)的頂柵薄膜晶體管在制作柵層時(shí)需要采用高溫PECVD技術(shù)，因而對(duì)柔性襯底的耐高溫等要求很高，制作工藝復(fù)雜。本發(fā)明采用低溫磁控濺射技術(shù)，研究設(shè)計(jì)一種基于柔性PEN襯底的透明底柵薄膜晶體管，有望應(yīng)用在太陽(yáng)能光伏發(fā)電、遠(yuǎn)程射頻識(shí)別、光電探測(cè)、圖像傳感和軍事通信等領(lǐng)域。結(jié)合鍺納米薄膜的優(yōu)良特性及強(qiáng)大的雙底柵驅(qū)動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)高性能的柔性薄膜晶體管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可應(yīng)用在柔性光電領(lǐng)域的基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管及制造方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管，包括由下至上依次設(shè)置的柔性襯底、柔性導(dǎo)電層和柔性介電層，所述的柔性介電層上下貫通的形成有直通到柔性導(dǎo)電層上表面的第一通孔和第二通孔，所述柔性介電層的上表面，依次并排設(shè)置有由鍺納米薄膜構(gòu)成的第一N型摻雜區(qū)、第一未摻雜區(qū)、第二N型摻雜區(qū)、第二未摻雜區(qū)和第三N型摻雜區(qū)，其中，所述第一N型摻雜區(qū)通過(guò)互連線連接設(shè)置在柔性介電層上表面的第一源極，所述第三N型摻雜區(qū)通過(guò)互連線連接設(shè)置在柔性介電層上表面的第二源極，所述第二N型摻雜區(qū)通過(guò)互連線連接設(shè)置在柔性介電層上表面的漏極，所述柔性介電層的上表面還設(shè)置有柵極，所述柵極通過(guò)互連線分別貫穿所述的第一通孔和第二通孔連接柔性導(dǎo)電層。

所述的柔性襯底為塑料PEN基底。

所述的柔性導(dǎo)電層為ITO透明導(dǎo)電薄膜。

所述的柔性介電層為氧化鋅介電層。

所述的第一源極、第二源極、柵極、漏極和互連線均是由ITO透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。

所述的第一通孔和第二通孔在柔性介電層上為中間位置對(duì)稱的兩個(gè)通孔。

一種基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管的制作方法，包括如下步驟：

1)襯底準(zhǔn)備：選用PEN作為襯底，用氫氟酸和等離子水清洗；

2)用磁控濺射鍍膜機(jī)在清洗過(guò)的PEN基底上依次淀積70nm厚的ITO透明導(dǎo)電薄膜層和200nm厚的氧化鋅介電層；

3)在GOI片子上依次并排形成第一N型摻雜區(qū)域、第一未摻雜區(qū)域、第二N型摻雜區(qū)域、第二未摻雜區(qū)域和第三N型摻雜區(qū)域；

4)在GOI上光刻孔；

5)鍺薄膜轉(zhuǎn)移；

6)在氧化鋅介電層上且位于鍺薄膜兩側(cè)對(duì)稱形成有兩個(gè)直通ITO透明導(dǎo)電薄膜層上表面的通孔；

7)形成互連線和電極，包括：

在轉(zhuǎn)移的鍺薄膜表面旋涂負(fù)性光刻膠，對(duì)準(zhǔn)第一N型摻雜區(qū)域、第一未摻雜區(qū)域、第二N型摻雜區(qū)域、第二未摻雜區(qū)域和第三N型摻雜區(qū)域進(jìn)行光刻，然后采用磁控濺射鍍膜機(jī)在鍺薄膜表面鍍200nm厚的ITO透明導(dǎo)電薄膜，用丙酮對(duì)殘余的光刻膠進(jìn)行剝離后形成互連線和電極，進(jìn)而形成基于鍺納米膜的柔性透明型雙底柵晶體管。

步驟3)包括：

(1)用劃片刀切割得到5mm×5mm尺寸的GOI片子，依次用丙酮、異丙醇和等離子水清洗；

(2)在所述的GOI表面旋涂正性光刻膠后曝光顯影；

(3)在曝光顯影后的GOI表面中的25μm×100μm的矩形區(qū)域內(nèi)并排依次形成第一至第五共5個(gè)5μm×100μm尺寸的矩形圖案；

(4)將第一、第三和第五個(gè)矩形圖案形成不涂光刻膠部分，將第二和第四個(gè)矩形圖案形成涂光刻膠的圖案，并做好第一層光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，在GOI表面上除所述的25μm×100μm的矩形區(qū)域和光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記以外的其他區(qū)域，全部旋涂有光刻膠；

(5)采用25Kev能量和4×10¹⁵㎝²的注入劑量進(jìn)行磷離子注入，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一、第三和第五個(gè)不涂光刻膠的矩形圖案的N型摻雜，從而依次并排形成第一N型摻雜區(qū)域、第一未摻雜區(qū)域、第二N型摻雜區(qū)域、第二未摻雜區(qū)域和第三N型摻雜區(qū)域。