[發明專利]一種基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管及制造方法

在審

• 申請號: 201710776726.8
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107425078A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 秦國軒;王亞楠;趙政;黨孟嬌;張一波
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/49;H01L29/45;H01L23/532;H01L21/336
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種柔性納米級薄膜晶體管。特別是涉及一種基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管及制造方法。

背景技術

近年來，柔性電子器件以其結構輕薄、可彎曲折疊、機械性能穩定、高效及更輕的質量和低成本制造工藝等特點得到國內外廣泛關注和研究。各種各樣的電子產品被開發出來，低頻領域包括柔性顯示、電子標簽以及一些低成本集成電路，高頻領域的應用包括仿真皮膚、柔性光電探測器、太陽能陣列電路，生物醫學傳感器等。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。傳統的頂柵薄膜晶體管在制作柵層時需要采用高溫PECVD技術，因而對柔性襯底的耐高溫等要求很高，制作工藝復雜。本發明采用低溫真空電子束蒸鍍技術，研究設計一種基于柔性PEN襯底的金屬型底柵薄膜晶體管，有望應用在可折疊相控陣列天線、遠程射頻識別、生物醫學遙感和軍事通信等領域。結合硅納米薄膜的優良特性及強大的雙底柵驅動能力實現高性能的柔性薄膜晶體管。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可應用在柔性射頻領域的基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管及制造方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管，包括由下至上依次設置的柔性襯底、柔性導電層和柔性介電層，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，依次并排設置有由硅納米薄膜構成的第一N型摻雜區、第一未摻雜區、第二N型摻雜區、第二未摻雜區和第三N型摻雜區，其中，所述第一N型摻雜區通過互連線連接設置在柔性介電層上表面的第一源極，所述第三N型摻雜區通過互連線連接設置在柔性介電層上表面的第二源極，所述第二N型摻雜區通過互連線連接設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置有柵極，所述柵極通過互連線分別貫穿所述的第一通孔和第二通孔連接柔性導電層。

所述的柔性襯底為塑料PEN基底。

所述的柔性導電層為ITO透明導電薄膜。

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鉻金形成。

所述的第一通孔和第二通孔在介電層上為中間位置對稱的兩個通孔。

一種基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管的制作方法，包括如下步驟：

1)襯底準備：選用PEN作為襯底，用氫氟酸和等離子水清洗；

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

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

4)在SOI上光刻孔；

5)硅薄膜轉移；

6)在氧化鋅介電層上且位于硅薄膜兩側對稱形成有兩個直通ITO透明導電薄膜層上表面的通孔；

7)形成互連線和電極，包括：

在轉移的硅薄膜表面旋涂負性光刻膠，對準第一N型摻雜區域、第一未摻雜區域、第二N型摻雜區域、第二未摻雜區域和第三N型摻雜區域進行光刻，然后采用真空電子束蒸鍍方式在硅薄膜表面鍍30nm/400nm厚度的Cr/Au金屬，用丙酮對殘余的光刻膠進行剝離后形成互連線和電極，進而形成基于硅納米膜的柔性金屬型雙底柵晶體管。

步驟3)包括：

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

(2)在所述的SOI表面旋涂正性光刻膠后曝光顯影；

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

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

(5)采用25Kev能量和4×10¹⁵㎝²的注入劑量進行磷離子注入，實現對第一、第三和第五個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型摻雜區域、第一未摻雜區域、第二N型摻雜區域、第二未摻雜區域和第三N型摻雜區域。