[發明專利]一種柔性氧化銦鋅薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 201910785502.2
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN110571277A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 秦國軒;劉家立
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L29/423;H01L29/49
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 琪琛

本發明公開了一種柔性金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法，PET襯底上鍍有鋁薄膜和通過陽極氧化形成的氧化鋁薄膜分別作為柵極和柵極絕緣層，上面沉積有氧化銦鋅薄膜，通過lift?off的方法制備氧化銦錫(ITO)源漏電極，最后沉積二氧化硅作為器件鈍化層。柔性金屬氧化物薄膜晶體管適用于柔性集成電路，所述晶體管具有良好的性能以及較高的工作頻率。并且該器件具有結構輕薄、可彎曲折疊，抗機械沖擊能力強等優點，在柔性顯示設備、智能穿戴以及光電器件領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種柔性金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

柔性電子器件以其獨特的延展性及其高效、低成本的制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣泛應用前景.。近幾年柔性電子技術呈現出迅速發展的趨勢,可以承受拉、壓、彎曲等大變形的柔性電子器件的研究已成為電子、力學、材料和物理等學科的一個研究熱點。它代表了新一代半導體器件最近發展的一個方向。既具有傳統基于剛性電路板系統的性能，也具有像橡皮筋一樣被拉伸，像繩子一樣被扭曲，像紙一樣被折疊的性能。而傳統的柔性有機薄膜晶體管往往存在著遷移率低這一問題，難以用于高頻器件，而氧化薄膜晶體管兼具較高的載流子遷移率和均勻的電學性能，本發明將柔性襯底與氧化薄膜晶體管相結合，可以用于制作高頻的柔性半導體器件。

發明內容

本發明提供一種柔性金屬氧化物薄膜晶體管及其制備方法，解決現有技術中傳統的柔性有機薄膜晶體管遷移率低、難以用于高頻器件的問題。

本發明的技術方案為：

一種柔性氧化銦鋅薄膜晶體管，結構從下到上依次為：柔性襯底、作為柵極的鋁薄膜、作為柵絕緣層的通過陽極氧化法形成的氧化鋁膜、氧化銦鋅薄膜和銦錫氧化物漏源電極，最上面覆蓋有一層二氧化硅作為器件鈍化層。

所述鋁薄膜厚度為350nm。

所述氧化鋁膜厚度為150nm。

所述氧化銦鋅薄膜厚度為30nm。

所述氧化銦錫薄膜厚度為250nm。

所述二氧化硅厚度為200nm。

所述柔性襯底包括聚對苯二甲酸乙二醇PET塑料基板，PET塑料基板上表面有一層基于環氧SU8樹脂的光刻膠粘合層。

一種柔性氧化銦鋅薄膜晶體管的制備方法，PET襯底上通過磁控濺射的方法沉積鋁薄膜和通過陽極氧化形成的氧化鋁薄膜分別作為柵極和柵極絕緣層，上面沉積有氧化銦鋅薄膜，通過lift-off的方法制備氧化銦錫(ITO)源漏電極，最后沉積二氧化硅作為器件鈍化層。

具體包括以下步驟：

a.選用200納米厚的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PET襯底；

b.在PET襯底上通過磁控濺射的方法沉積350nm的鋁薄膜，通過濕法刻蝕形成柵極；

c.在酒石酸銨和乙二醇構成的電解液中采用陽極氧化在柵極表面形成一層厚度為150nm的氧化鋁柵絕緣層，其中陽極氧化時間為1.2小時；

d.在室溫下使用氧化銦(InO)和氧化鋅(ZnO)靶材通過共濺射的方法沉積一層30nm的氧化銦鋅(IZO)薄膜，其中銦和鋅的比例為1:1，兩個靶材的功率均為300W，濺射氣體中氧氣和氬氣的流量比為50:6，濺射功率為120W；

e.在基板上沉積一層250nm的氧化銦錫薄膜，通過lift-off的方法圖案化作為晶體管的漏源電極，定義溝道寬長比為100:30微米；