[發明專利]一種可控的熱焊接法制備高性能場效應晶體管的方法

在審

• 申請號: 201810158154.1
• 申請日: 2018-02-25
• 公開（公告）號: CN108417641A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 單福凱;崔友朝;孟優;劉國俠
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/12
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發明公開了一種可控的熱焊接法制備高性能場效應晶體管的方法，采用溶液法制備ZrO₂高k介質薄膜；采用靜電紡絲技術制備納米纖維網絡，通過高溫煅燒，利用熱蒸發沉積源漏電極。本發明的有益效果是可以在大面積襯底上獲得分布均勻的納米纖維。

技術領域

本發明屬于靜電紡絲納米纖維場效應晶體管制備技術領域，涉及一種制備高性能、低功耗場效應晶體管的方法。

背景技術

無機電子材料到目前為止仍然是微電子工業最重要的材料。第一代晶體管就是基于Ge材料的點接觸晶體管，且Ge三極管的導通電阻只有0.2-0.3V，正向導通電阻只有幾百歐姆；硅在晶體管的應用過程中占據絕對的主導地位，極大地促進了第三次科技革命的進程，是整個半導體業的重要組成部分；砷化鎵由于電子遷移率比硅大7倍，使其在微波器件和高速數字電路方面得到了重要應用；氮化鎵在電源轉換和功率密度方面比硅有了性能的飛躍，使其逐漸應用到服務器、逆變器、通訊電源等終端領域。但是制備基于以上材料的器件都需要復雜的工藝過程，嚴格的制備環境和昂貴的制備成本。因此，經過對半導體材料不斷的探究，科學家提出了以寬禁帶的金屬氧化物來代替傳統的半導體材料(Nature 432,488,2004)。金屬氧化物除了傳統無機半導體材料的固有特性外，還有高透過率、易于實現大面積與柔性制備、制備工藝簡單以及成本低廉等優勢。此外，金屬氧化物半導體的制備工藝與硅材料兼容、選材范圍廣，在產業化應用方面擁有廣闊的發展空間和發展價值。

由于具有納米尺度的直徑、較大的長度/直徑比和比表面積，以及不同于大塊樣品的熔點、磁學、光學、導電、導熱等理化特性，一維納米結構材料比如納米線/粒/管/片/棒、碳納米管、和高分子納米纖維等是目前納米科學的研究熱點，它們在高密度存儲記憶元件、超微型納米陣列激光器、傳感器、過濾裝置、高效能量轉化器件、巨磁阻效應、納米復合材料以及生物醫學等領域有廣闊的應用前景(Chem.Soc.Rev.41,5285,2012)。一維納米結構材料的制備方法包括電弧放電法、化學氣相沉積法、激光濺射法、模板法、自組裝的溶液生長法、電子束曝光、離子束刻蝕以及靜電紡絲法等。相比較之下，靜電紡絲(Electrospinning)被認為是一種簡單有效的、可紡物質種類繁多、工藝可控、紡絲成本低廉、可大規模制備均勻、連續的納米材料的方法(Adv.Mater.16,1151,2004)，已成為制備納米纖維材料的主要途徑之一。靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝。聚合物的溶液或者熔體在強電場的作用下，針頭處的液滴會由球形逐漸變為錐形(即“泰勒錐”)。當超過某一臨界值后，進一步激發形成射流并在空氣中急劇震蕩和鞭動，從而拉伸細化，最終沉降在收集板上。這種方式可以生產出納米級直徑的聚合物纖維，具有操作簡單和適用性強等優點。近年來，隨著納米技術的日新月異，靜電紡絲也獲得了快速發展，在此期間，靜電紡絲的發展大致經歷了以下四個階段：第一階段主要是研究各種聚合物的可紡性,紡絲工藝參數對纖維直徑、性能的影響及對工藝參數的優化等；第二階段主要研究電紡納米纖維成分的多樣化,以及對結構的精準調控；第三個階段主要研究了電紡在能源、生物醫學、光電、環境等領域的應用；第四階段主要研究紡纖維的量產問題。上述四個階段相互交融，并沒有明顯的界線。使用靜電紡絲法制備一維納米材料已成為科研人員廣泛關注的課題(Prog.Polym.Sci.38,963,2013)。