[发明专利]一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法，其中，该晶体管包括柔性衬底、底栅电极、氧化铪基铁电薄膜层、氧化物半导体有源层和均设置于顶层的源电极和漏电极，该制备方法包括：制备柔性衬底且由下至上依次在柔性衬底上制备底栅电极、铁电薄膜层、氧化物半导体有源层、源电极和漏电极，得到柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管。这种晶体管结构简单，多次弯曲后依然可以正常工作，其制备方法工艺简单，成本低廉，可用于电子平板显示领域及可延展性柔性器件领域，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，具体地涉及一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，半导体技术逐步兴起并越来越受到重视。其中，电子设备如手机、笔记本电脑等在我们的日常生活中占据了十分重要的地位，作为目前社会信息化的支柱产业，在推动未来国民经济高速发展、维护国家安全、增强国际竞争力等方面发挥着重要的作用。随着各行各业对移动设备的要求更高，其存储器的高性能要求也成为了研究的重点。

铁电存储器作为一种非挥发性的存储器，相比于传统的多晶硅浮栅结构Flash存储器件，具有读写速度快、低功耗、低的操作电压、擦除写入次数多以及抗辐射等优点，在计算机、通讯、航空航天和国防等领域具有广阔的应用前景和发展潜力，其相关研究也成为国际上信息功能材料及微电子领域的前沿研究课题。其中，柔性灵活的非易失存储器因其具有非破坏性读取、长期数据存储、响应速度快，柔性可挠曲等特点，在社会的生产活动中具有广泛的应用前景，有望成为未来的电子应用的数据存储核心。随着信息产业的发展和电子产品的普及，对存储器的要求越来越高。薄膜晶体管(TFT)型铁电场效应晶体管，使用氧化物半导体材料作为沟道层、铁电薄膜作为栅绝缘层。由于其制备工艺简单、容易大面积集成、铁电薄膜与沟道层的界面特性较好、操作电压低；并可以实现全外延、全透明以及柔性器件结构，引起了人们极大的研究兴趣。

然而，目前的铁电薄膜晶体管还存在不少缺陷。首先，大多数铁电薄膜晶体管还是采用传统PbZr_xTi_(1-x)O₃(PZT)和SrBi₂Ta₂O₉(SBT)等铁电薄膜材料，因其材料特性的限制，已经无法满足TFT特征尺寸进一步缩小的要求，需要一种新的材料来进一步缩小晶体管尺寸。其次，为满足电子产品对于薄膜化、可弯曲的要求，越来越多的柔性铁电薄膜存储被广泛应用，然而现有技术中多采用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、超薄柔性玻璃或存在不耐高温、拉伸强度过小、价格昂贵的缺点一种新的材料以克服上述缺点。再次，目前铁电薄膜晶体管中铁电薄膜层和氧化物半导体有源层的制备大多基于真空沉积方法(如脉冲激光沉积法、射频磁控溅射法)，这类制备方法工艺复杂且设备昂贵，难以制备大面积均匀性好的薄膜，不适合工业化生产。

综上所述，传统铁电薄膜晶体管密度存储低、微型化困难，且制备工艺复杂、成本过高，难以应用于电子平板显示领域及可延展性柔性器件领域。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法，以克服上述缺陷。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，包括：

柔性衬底；在所述柔性衬底上形成的底栅电极；在所述底栅电极上形成氧化铪基铁电薄膜层；在所述氧化铪基铁电薄膜层上形成的半导体有源层；在所述半导体有源层上形成的源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极位于有源层上方的两端；

进一步的，所述柔性衬底为透明云母片；优选的，所述云母片的厚度＜50μm；曲率半径≤2.5mm。

进一步的，所述底栅电极为透明的AZO薄膜或ITO薄膜；优选的，所述底栅电极的厚度为60nm～90nm。