[發明專利]鍺納米膜柔性透明多溝道薄膜晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201810421708.2
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108630550A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/06;H01L29/16;H01L29/786;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: 劉國威

本發明涉及柔性器件領域，為制備一種基于柔性PEN襯底的多溝道結構的鍺納米膜晶體管，能夠極大豐富電路元器件的用處，降低生產成本，為此，本發明鍺納米膜柔性透明多溝道薄膜晶體管及其制造方法，PEN塑料襯底之上依次為氧化銦錫ITO薄膜、氧化鋅柵介質層，氧化銦錫ITO薄膜上設置有N型源摻雜區從而形成兩個ITO源電極，兩個ITO源電極之間依次為未參雜區、N型漏摻雜區形成的ITO漏電極，在所述未參雜區上方是ITO沉積在氧化鋅柵介質層形成的頂柵電極，氧化銦錫ITO薄膜經通孔引出有ITO底柵電極。本發明主要應用于柔性器件的設計制造。

技術領域

本發明涉及柔性器件領域，具體涉及到一種基于鍺納米膜的柔性透明型多溝道薄膜晶體管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ITO(氧化銦錫) 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。本發明采用一種基于鍺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(氫氟酸)濕法刻蝕的技術，將GOI(絕緣體上鍺)上的鍺納米膜剝離以及轉移到柔性可彎曲PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)襯底上，隨后通過層層光刻以及刻蝕的方式形成一個多溝道結構晶體管，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

為克服現有技術的不足，本發明旨在提出并制備一種基于柔性PEN襯底的多溝道結構的鍺納米膜晶體管，采用磁控濺射的低溫工藝，在較為簡便的工藝中設計并制備多溝道結構有較高的柵極驅動控制能力的柔性薄膜晶體管，能夠極大豐富晶體管作為電路元器件的用處。此外，降低生產成本，該柔性器件在大規模集成電路和光電器件的應用存在可能。為此，本發明采用的技術方案是，鍺納米膜柔性透明多溝道薄膜晶體管的制造方法，采用磁控濺射工藝在PEN襯底上鍍上ITO以及氧化鋅柵介質膜，隨后采用光刻形成圖案以及離子注入的方式形成摻雜區，采用光刻以及離子刻蝕的方式形成方孔層，采用濕法HF刻蝕的方式形成鍺納米膜層，通過轉移在PEN襯底上形成鍺納米膜，最后通過光刻以及磁控濺射的方式分別形成頂部氧化鋅柵極介質層與源漏柵極透明電極層，完成晶體管的制備。

一個實例中的具體制備步驟時如下：

a.選用PEN柔性材料作為襯底，首先將PEN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PEN在超聲波清洗器中將丙酮清洗干凈，得到清潔的襯底；

b.采用磁控濺射在PEN襯底上鍍200nm厚ITO膜以及100nm厚氧化鋅底部介質柵層膜；

c.選用GOI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GOI；

d.在GOI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，參數為注入能量為40kev，劑量為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GOI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GOI，兩小時后GOI上的埋氧層將被腐蝕干凈，隨后鍺納米膜層將脫落，將鍺納米膜層粘附于鍍好膜的柔性PEN襯底之上，烘干；