[發明專利]硅納米膜柔性平面柵雙溝道薄膜晶體管及制造方法

在審

• 申請號: 201810421696.3
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108565290A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 秦國軒;裴智慧
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;B82Y10/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明屬柔性器件技術領域，為提出可以在不同的彎曲程度之下工作晶體管技術方案，為此，本發明采用的技術方案是，硅納米膜柔性平面柵雙溝道薄膜晶體管及制造方法，聚對苯二甲酸乙二醇酯PET柔性襯底上方依次為氧化銦錫ITO中間導電層、鈮鉍鎂BMN柵介電層、硅薄膜，硅薄膜內間隔設置有摻雜區，兩端的摻雜區上方分別設有金屬漏電極，中間的摻雜區上方金屬源電極，在穿透硅薄膜和BMN柵介電層的通孔內沉積金屬直至在通孔上方形成有金屬柵電極，所述金屬柵電極通過所述通孔內的沉積金屬直接接觸ITO中間導電層，并進一步連接金屬漏電極。本發明主要應用于柔性器件的設計制造。

技術領域

本發明屬于柔性器件領域，具體涉及到一種基于硅納米膜的柔性平面柵雙溝道薄膜晶體管的的結構設計以及制備方法。

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(射頻識別標簽)、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(集成電路)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。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在提出可以在不同的彎曲程度之下工作晶體管技術方案，為此，本發明采用的技術方案是，硅納米膜柔性平面柵雙溝道薄膜晶體管，聚對苯二甲酸乙二醇酯PET柔性襯底上方依次為氧化銦錫ITO中間導電層、鈮鉍鎂BMN柵介電層、硅薄膜，硅薄膜內間隔設置有摻雜區，兩端的摻雜區上方分別設有金屬漏電極，中間的摻雜區上方金屬源電極，在穿透硅薄膜和BMN柵介電層的通孔內沉積金屬直至在通孔上方形成有金屬柵電極，所述金屬柵電極通過所述通孔內的沉積金屬直接接觸ITO中間導電層，并進一步連接金屬漏電極。

硅納米膜柔性平面柵雙溝道薄膜晶體管制造方法，采用磁控濺射工藝在聚對苯二甲酸乙二醇酯PET襯底上鍍上氧化銦錫ITO中間導電層以及氧化銦錫BMN柵介電層，采用光刻形成圖案以及離子注入的方式在絕緣體上硅SOI內形成摻雜區，采用光刻以及離子刻蝕的方式在SOI上形成方孔層，采用氫氟酸HF進行濕法刻蝕，去除掉SOI上的埋氧層形成硅納米薄膜，然后將硅納米薄膜轉移到PET襯底上，最后通過光刻以及磁控濺射的方式分別形成源漏柵極金屬電極層，完成晶體管的制備。

一個實例中的具體步驟如下：

a.選用PET柔性材料作為襯底，首先將PET放進盛有丙酮溶液的燒杯中，然后在超聲波清洗器中清洗5分鐘，隨后使用異丙醇溶液將用丙酮清洗過的PET在超聲波清洗器中將丙酮清洗干凈，得到較為清潔的襯底；

b.采用磁控濺射在PET襯底上鍍200nm厚ITO膜以及100nm厚BMN底部介質柵層膜；

c.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；

d.在SOI表面涂上1813正型光刻膠，并使用勻膠機，設置轉速為4000rpm,轉動時間為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定的摻雜區圖案，隨后采用離子注入的方式進行N型注入，參數為注入能量40Kev，劑量4*10¹⁵cm^-2，產生源漏摻雜區，在750℃的溫度條件下，快速熱退火10s之后，在丙酮溶液中除去光刻膠；

e.按照掩膜版上做好的標記，將源漏摻雜區與掩膜板上間距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5um排列的正方形小孔層，隨后采用離子刻蝕的方式將正方形小孔上的硅去除；

f.在3:1的HF溶液中，放入之前做好的SOI，兩小時后SOI上的埋氧層將被腐蝕干凈，隨后硅納米膜層將脫落，將硅納米膜層粘附于鍍好膜的柔性PET襯底之上，烘干；