[发明专利]硅纳米膜柔性平面栅双沟道薄膜晶体管及制造方法

说明书

本发明属柔性器件技术领域，为提出可以在不同的弯曲程度之下工作晶体管技术方案，为此，本发明采用的技术方案是，硅纳米膜柔性平面栅双沟道薄膜晶体管及制造方法，聚对苯二甲酸乙二醇酯PET柔性衬底上方依次为氧化铟锡ITO中间导电层、铌铋镁BMN栅介电层、硅薄膜，硅薄膜内间隔设置有掺杂区，两端的掺杂区上方分别设有金属漏电极，中间的掺杂区上方金属源电极，在穿透硅薄膜和BMN栅介电层的通孔内沉积金属直至在通孔上方形成有金属栅电极，所述金属栅电极通过所述通孔内的沉积金属直接接触ITO中间导电层，并进一步连接金属漏电极。本发明主要应用于柔性器件的设计制造。

技术领域

本发明属于柔性器件领域，具体涉及到一种基于硅纳米膜的柔性平面栅双沟道薄膜晶体管的的结构设计以及制备方法。

背景技术

柔性电子是将有机、无机材料电子器件制作在柔性、可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子科技，在信息、能源、医疗、国防等领域都具有广泛应用。如印刷RFID(射频识别标签)、电子用表面粘贴、有机发光二极管OLED、柔性电子显示器等。与传统IC(集成电路)技术一样，柔性电子技术发展的主要驱动力是制造工艺和装备。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电子器件成为了制造的关键。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出可以在不同的弯曲程度之下工作晶体管技术方案，为此，本发明采用的技术方案是，硅纳米膜柔性平面栅双沟道薄膜晶体管，聚对苯二甲酸乙二醇酯PET柔性衬底上方依次为氧化铟锡ITO中间导电层、铌铋镁BMN栅介电层、硅薄膜，硅薄膜内间隔设置有掺杂区，两端的掺杂区上方分别设有金属漏电极，中间的掺杂区上方金属源电极，在穿透硅薄膜和BMN栅介电层的通孔内沉积金属直至在通孔上方形成有金属栅电极，所述金属栅电极通过所述通孔内的沉积金属直接接触ITO中间导电层，并进一步连接金属漏电极。

硅纳米膜柔性平面栅双沟道薄膜晶体管制造方法，采用磁控溅射工艺在聚对苯二甲酸乙二醇酯PET衬底上镀上氧化铟锡ITO中间导电层以及氧化铟锡BMN栅介电层，采用光刻形成图案以及离子注入的方式在绝缘体上硅SOI内形成掺杂区，采用光刻以及离子刻蚀的方式在SOI上形成方孔层，采用氢氟酸HF进行湿法刻蚀，去除掉SOI上的埋氧层形成硅纳米薄膜，然后将硅纳米薄膜转移到PET衬底上，最后通过光刻以及磁控溅射的方式分别形成源漏栅极金属电极层，完成晶体管的制备。

一个实例中的具体步骤如下：

a.选用PET柔性材料作为衬底，首先将PET放进盛有丙酮溶液的烧杯中，然后在超声波清洗器中清洗5分钟，随后使用异丙醇溶液将用丙酮清洗过的PET在超声波清洗器中将丙酮清洗干净，得到较为清洁的衬底；

b.采用磁控溅射在PET衬底上镀200nm厚ITO膜以及100nm厚BMN底部介质栅层膜；

c.选用SOI材料，在超声波清洗器中采用丙酮进行清洗，随后采用异丙醇洗净丙酮残留物，吹干SOI；

d.在SOI表面涂上1813正型光刻胶，并使用匀胶机，设置转速为4000rpm,转动时间为30s，将光刻胶甩均匀，随后使用光刻机以及制作好的掩膜版进行光刻形成特定的掺杂区图案，随后采用离子注入的方式进行N型注入，参数为注入能量40Kev，剂量4*10¹⁵cm^-2，产生源漏掺杂区，在750℃的温度条件下，快速热退火10s之后，在丙酮溶液中除去光刻胶；

e.按照掩膜版上做好的标记，将源漏掺杂区与掩膜板上间距5um排列的正方形孔层进行对准光刻，显影后在SOI上形成间距5um排列的正方形小孔层，随后采用离子刻蚀的方式将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，两小时后SOI上的埋氧层将被腐蚀干净，随后硅纳米膜层将脱落，将硅纳米膜层粘附于镀好膜的柔性PET衬底之上，烘干；