[發明專利]氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管及制備方法

在審

• 申請號: 201710837803.6
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107611173A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 秦國軒;張一波;趙政;黨孟嬌;王亞楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/423;H01L29/49;H01L29/51;H01L29/786;H01L21/336;H01L21/28;B82Y30/00;B82Y40/00
• 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薄膜晶體管。特別是涉及一種氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管及制備方法。

背景技術

柔性電子是將有機、無機材料電子器件制作在柔性、可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子科技，在信息、能源、醫療、國防等領域都具有廣泛應用。如印刷RFID、電子用表面粘貼、有機發光二極管OLED、柔性電子顯示器等。與傳統IC技術一樣，柔性電子技術發展的主要驅動力是制造工藝和裝備。在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性電子器件成為了制造的關鍵。本發明采用一種基于硅納米膜制備的新型工藝，采用磁控濺射鍍導電膜以及雙介質層柵極，光刻后離子刻蝕以及HF濕法刻蝕的技術，將SOI上的硅納米膜剝離以及轉移到柔性可彎曲PET襯底上，隨后通過層層光刻以及刻蝕的方式形成一個雙層柵極控制雙溝道結構晶體管，將來有望在可穿戴電子，大規模柔性集成電路等方面取得廣泛應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管及制備方法。

本發明所采用的技術方案是：一種氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管，包括柔性PET襯底和設置在所述柔性PET襯底上端面的ITO導電薄膜，所述ITO導電薄膜上端面設置有二氧化硅底層柵介質層，所述二氧化硅底層柵介質層上端面設置有硅納米膜，所述硅納米膜上端面分別設置有：位于中部的頂層柵極介質層氧化鋁，位于頂層柵極介質層氧化鋁的一側的源極金屬，以及位于頂層柵極介質層氧化鋁另一側的漏極金屬，所述頂層柵極介質層氧化鋁的上端面設置有柵極金屬，所述硅納米膜內對應所述的源極金屬嵌入有源摻雜區，所述硅納米膜內對應所述的漏極金屬嵌入有漏摻雜區。

所述源摻雜區的上端面與所述源極金屬連接，所述漏摻雜區的上端面與所述漏極金屬連接，所述源摻雜區和漏摻雜區的下端面與所述二氧化硅底層柵介質層連接。

一種氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟：

1)選用PET作為襯底，在超聲波清洗器中采用丙酮進行清洗5分鐘，隨后用異丙醇在超聲波清洗器中將丙酮清洗干凈，得到清潔的襯底；

2)采用磁控濺射在PET襯底上依次鍍上厚度為100nm的ITO透明導電膜構成ITO透明導電層以及厚度為150nm的SiO₂底部介質柵膜構成氧化物介質層；

3)選用SOI材料，在超聲波清洗器中采用丙酮進行清洗，隨后采用異丙醇洗凈丙酮殘留物，吹干SOI；

4)產生源漏摻雜區；

5)產生用于通過氫氟酸刻蝕SOI中SiO₂的孔層；

6)在3:1的氫氟酸溶液中，放入步驟5)得到的SOI，兩小時后SOI上的SiO₂層被腐蝕干凈，隨后SOI中的硅納米膜層脫落，將硅納米膜層打撈之后粘附于鍍好膜的PET襯底之上，烘干；

7)形成柵極；

8)對PET去光刻膠，然后對PET上的器件涂上光刻膠，并使用勻膠機將光刻膠甩均勻，之后，根據柵極的對準標記進行對準光刻，形成頂部柵極的圖案；

9)在形成的頂部柵極的圖案上通過磁控濺射，在頂部柵極鍍厚度為100nm的Al₂O₃頂部柵介質層，隨后進行金屬蒸發，形成厚度為400nm的金電極的柵金屬層；

10)對形成柵金屬層進行對準光刻，形成頂部源漏金屬層，再使用泰克諾機臺進行金屬蒸發，形成厚度為300nm的源漏金屬層，去膠之后，得到氧化鋁/二氧化硅雙層柵極柔性薄膜晶體管。

步驟4)包括：在SOI表面涂上1813正型光刻膠，并使用勻膠機，以4K轉速轉30S將光刻膠甩均勻，隨后使用光刻機以及制作好的掩膜版進行光刻形成特性的摻雜區圖案，隨后采用離子注入的方式在40Kev能量和4*10¹⁵cm²的劑量下進行N型注入，在750°下，快速熱退火10s之后，在丙酮溶液中除去光刻膠。

所述的摻雜區圖案是N型摻雜區的圖案。

步驟5)包括：按照掩膜版上做好的對準標記，將源漏摻雜區與間距5um排列的正方形孔層進行對準光刻，顯影后在SOI上形成間距10um排列的正方形通孔，隨后采用離子刻蝕的方式將正方形通孔上的硅去除，隨后去除光刻膠。