[發明專利]一種在蛋白質基底上制備大批量p型薄膜晶體管的方法

有效

• 申請號: 202011548866.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112736033B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 楊帆;王超;王艷杰;閆興振;王歡;高曉紅;呂卅;楊佳;趙春雷;趙陽;吳博琦;遲耀丹;楊小天;龍玉洪;蔡乾順
• 申請（專利權）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L27/12;C23C14/04;C23C14/08;C23C14/34
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

本發明公開了一種在蛋白質基底上制備大批量p型薄膜晶體管的方法，包括：步驟一、在聚酰亞胺襯底上沉積犧牲層；步驟二、將第一掩模板覆蓋在犧牲層上，進行保護層沉積，得到第一基底；步驟三、將第二掩模板覆蓋在第一基底上，進行源漏電極沉積，得到第二基底；步驟四、將第三掩模板覆蓋在第二基底上，進行有源層沉積，得到第三基底；步驟五、將第三基底進行退火后，在第三基體上進行絕緣層沉積，得到第四基底；步驟六、在第四基底上進行柵電極沉積，使柵電極包圍式設置在絕緣層外側；步驟七、將蛋白質溶液涂覆于與柵電極外側，得到初級器件；步驟八、使用鹽酸溶液將犧牲層溶解后，將聚酰亞胺襯底剝離，得到在蛋白基底上可降解的p型薄膜晶體管。

技術領域

本發明屬于瞬態電子元件制備技術領域，特別涉及一種在蛋白質基底上制備大批量p型薄膜晶體管的方法。

背景技術

傳統的硅基電子器件具有堅固耐用的優點，但任何事物都有兩面性，過于堅固也限制了其在一些特殊領域的應用，比如醫療領域中，傳統器件植入人體后，在完成治療或監測任務后，還需要二次手術來取出器件，給病人帶來巨大痛苦；在軍事領域，傳統器件一旦落入敵手，很容易被破解，因而泄露機密。而近年來出現了可降解的瞬態電子器件就可以很好地解決以上問題，瞬態電子器件一般由可降解的基底材料、半導體功能材料以及電極材料構成，在器件完成指定功能后，器件將被人體吸收，避免了二次手術，或者完全降解，防止機密泄露。此外，具有生物親和性的瞬態器件也極大地降低了對環境的污染。

在眾多電子器件中，晶體管是最重要的核心器件之一，目前，科研人員已經在可降解的聚合物基底和蛋白質基底上制備出了晶體管器件。由于可降解基底通常耐熱性較差，分解溫度一般不超過200℃，而對于半導體材料的生長來說，較高的溫度有利于提高材料的結晶質量，減少缺陷，進而提高器件性能。受到基底材料耐熱性的限制，可降解的瞬態器件的制備工藝溫度要低于基底材料的分解溫度，這嚴重影響了半導體器件的性能。盡管一部分材料體系可以在較低的溫度下達到較好的性能，如n型AZO-TFT、TZO-TFT、AZTO-TFT等，但有一些材料仍然需要高溫工藝才能實現理想的性能，如p型氧化物，其中SnO-TFT需在200～300℃條件下退火，Cu_xO-TFT需在500℃條件下退火。因此，可降解基底材料較差的耐熱性嚴重限制了那些需要高溫工藝的半導體材料與器件在可降解器件領域中的應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供了一種在蛋白質基底上制備大批量p型薄膜晶體管的方法，將半導體器件制備于耐熱性好的柔性PI基底上，半導體器件與PI基底之間通過犧牲層相連，制備過程中能夠使用高溫工藝，最終在蛋白質基底上獲得高性能的可降解半導體器件；并且由于使用柔性PI作為基底沒有尺寸限制，因此可實現體管器件的大面積制備，利于器件的集成。

本發明提供的技術方案為：

一種在蛋白質基底上制備大批量p型薄膜晶體管的方法，包括如下步驟：

步驟一、在聚酰亞胺襯底上沉積犧牲層；

步驟二、將第一掩模板覆蓋在所述犧牲層上，進行保護層沉積，得到第一基底；

步驟三、將第二掩模板覆蓋在所述第一基底上，進行源漏電極沉積，得到第二基底；

步驟四、將第三掩模板覆蓋在所述第二基底上，進行有源層沉積，得到第三基底；

其中，每組源漏電極包括間隔設置的源極和漏極，所述保護層與所述每組源漏電極一一對應設置，并且設置在同組的源極和漏極的間隔處，以避免所述有源層接觸所述犧牲層；

步驟五、將所述第三基底進行退火后，在所述第三基體上進行絕緣層沉積，得到第四基底；

其中，所述絕緣層包圍式設置在所述保護層、所述源漏電極及所述有源層外側；

步驟六、在所述第四基底上進行柵電極沉積，使所述柵電極包圍式設置在所述絕緣層外側；