[發(fā)明專利]基于非晶銦鎵鋅薄膜的柔性薄膜晶體管及其制造方法

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• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109801975A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦國軒;裴智慧
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/363
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

本發(fā)明屬于柔性器件領(lǐng)域，為設(shè)計并制備一種基于a?IGZO薄膜的高介電常數(shù)柵介質(zhì)層的底柵結(jié)構(gòu)晶體管，采用磁控濺射的低溫工藝，在較為簡便的工藝中設(shè)計并制備底部驅(qū)動的柔性薄膜晶體管，豐富晶體管作為電路元器件的用處，使得該柔性器件在大規(guī)模集成電路和光電器件的應(yīng)用提供可能。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于非晶銦鎵鋅薄膜的柔性薄膜晶體管及其制造方法，PET襯底上自下而上依次為ITO底柵、二氧化鉿HfO₂柵介質(zhì)膜和a?IGZO薄膜，ITO底柵引出底柵電極，在頂部設(shè)置有源、漏電極，源、漏電極分別與HfO₂柵介質(zhì)膜和a?IGZO薄膜聯(lián)通。本發(fā)明主要應(yīng)用于柔性晶體管設(shè)計制造場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性器件領(lǐng)域，具體涉及到一種基于a-IGZO(非晶銦鎵鋅)薄膜的高介電常數(shù)柵介質(zhì)層的底柵薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及制備方法。

背景技術(shù)

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(yī)療、國防等領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用。如印刷射頻識別標簽(RFID)、電子用表面粘貼、有機發(fā)光二極管OLED、柔性電子顯示器等。與傳統(tǒng)集成電路(IC)技術(shù)一樣，柔性電子技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)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(guān)鍵。本發(fā)明采用一種基于a-IGZO薄膜制備的新型工藝，采用磁控濺射形成底柵電極、柵介質(zhì)層和有源層，隨后通過光刻形成金屬源漏電極，將來有望在可穿戴電子，大規(guī)模柔性集成電路等方面取得廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在設(shè)計并制備一種基于a-IGZO薄膜的高介電常數(shù)柵介質(zhì)層的底柵結(jié)構(gòu)晶體管，采用磁控濺射的低溫工藝，在較為簡便的工藝中設(shè)計并制備底部驅(qū)動的柔性薄膜晶體管，豐富晶體管作為電路元器件的用處，使得該柔性器件在大規(guī)模集成電路和光電器件的應(yīng)用提供可能。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于非晶銦鎵鋅薄膜的柔性薄膜晶體管制造方法，步驟如下：

a、選用聚對苯二甲酸乙二醇酯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厚氧化銦錫ITO膜以及5nm厚二氧化鉿HfO₂底部介質(zhì)柵層膜；

c、采用磁控濺射的方式在柵介質(zhì)層上形成一層a-IGZO薄膜，作為有源層；

d、在a-IGZO薄膜表面涂上AZ5214光刻膠，并使用勻膠機，設(shè)置轉(zhuǎn)速為2000rpm，轉(zhuǎn)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源漏電極圖案；

e、通過真空電子束蒸鍍的方式在薄膜表面沉積一層100nm的金，作為金屬源漏電極；

f、在丙酮溶液中將光刻膠去除掉之后，一個完整的晶體管就制備完成了。

基于非晶銦鎵鋅薄膜的柔性薄膜晶體管，PET襯底上自下而上依次為ITO底柵、二氧化鉿HfO₂柵介質(zhì)膜和a-IGZO薄膜，ITO底柵引出底柵電極，在頂部設(shè)置有源、漏電極，源、漏電極分別與HfO₂柵介質(zhì)膜和a-IGZO薄膜聯(lián)通。

本發(fā)明的特點及有益效果是：

本發(fā)明采用柔性襯底可以減少傳統(tǒng)硅基襯底晶體管的寄生效應(yīng)，并可以在不同的彎曲程度下工作，為高性能柔性電路的大規(guī)模集成以及可穿戴電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用提供了可能。

附圖說明：

附圖1為基于a-IGZO薄膜的柔性底柵薄膜晶體管的三維立體圖。

附圖2為發(fā)明的截面圖。

具體實施方式