[发明专利]基于自组装纳米颗粒的RFID标签

说明书

技术领域

本发明涉及例如薄膜晶体管的半导体器件及其制造方法。

背景技术

传统上，硅用作制造包括晶体管的半导体器件的主要原料。依赖于硅的独特的半导体性质来制造半导体器件。然而，目前的硅基生产工艺较为昂贵，且不适合在许多柔性衬底例如塑料材质上形成半导体器件。这是因为一些传统生产步骤涉及高温，其易于熔化柔性衬底。在柔性衬底上形成半导体器件可以显著增强和扩展半导体器件的功能；因此，在柔性衬底上制造半导体器件很有商业吸引力。

发明概述

根据前述背景技术，本发明的目的是提供一种可选的半导体器件及其制造方法。

因此，本发明的一个方面为半导体器件，其包括：栅电极；与栅电极连接的绝缘层；源极和漏极；以及根据栅电极上的电压选择性地允许源极和漏极之间电连接的半导体沟道层；其中所述半导体沟道层包含金属纳米颗粒；且所述半导体沟道层与所述源极、漏极和绝缘层接触。

在一个实施方式中，所述半导体器件的空穴迁移率大于约20cm²V^-1s^-1。

在另一个实施方式中，所述半导体器件的电子迁移率大于约18cm²/Vs。

在又一个实施方式中，所述金属纳米颗粒选自Au、Ag、Pd、Pt及其任意组合。

在进一步的另一个实施方式中，所述半导体沟道层进一步包含金属氧化物纳米颗粒。

在另一个实施方式中，所述金属氧化物纳米颗粒选自ZnO和CuO。

在另一个实施方式中，所述半导体沟道层为纳米结构的形式。

在另一个实施方式中，所述半导体沟道层的厚度为5-20nm。

在另一个实施方式中，所述半导体器件为用于RFID标签的环形振荡器的反相器的薄膜晶体管。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括下列步骤：提供包含纳米颗粒的纳米颗粒溶液；使所述纳米颗粒经历自组装成为纳米颗粒阵列；在衬底上形成所述纳米颗粒阵列，以形成半导体沟道层；以及形成与所述半导体沟道层接触的源极和漏极。

在一个实施方式中，所述金属纳米颗粒选自Au、Ag、Pd、Pt及其任意组合。

在另一个实施方式中，所述纳米颗粒溶液进一步包含金属氧化物纳米颗粒。

在又一个实施方式中，所述金属氧化物纳米颗粒选自ZnO和CuO。

在另一个实施方式中，所述半导体沟道层的厚度为5-20nm。

在另一个实施方式中，将所述衬底浸入所述纳米颗粒溶液中1-3小时。

本发明的一个优点在于提供可以低成本进行制造并可以低功耗运行的半导体器件。通过在低温（低于100摄氏度）下使用溶液处理法（solution-processed method）可实现低制造成本。本发明的另一个优点，在一个实施方式中，所述溶液处理法通过使用含有金属纳米颗粒的纳米颗粒溶液将半导体沟道层印制在各种衬底上。与其它传统的可印制半导体相比，本发明的金属纳米颗粒在空气中非常稳定。本发明的另一个优点在于，可容易地使所述半导体器件按比例缩小。

根据本发明的以下详细说明并结合附图，本发明的这些和其它的目的、特征、方面和优点将更为清楚。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的半导体器件100的横截面图，示出了其关键结构。

图2显示了根据本发明一个示例性实施方式，以金属纳米颗粒作为n型半导体沟道层的材料的半导体器件的漏极电流-电压图。

图3显示了根据本发明一个示例性实施方式，以金属纳米颗粒作为p型半导体沟道层的材料的半导体器件的漏极电流-电压图。

图4显示了根据本发明一个示例性实施方式，使用薄膜晶体管（TFT）的反相器的输入电压-输出电压图。

图5显示了根据本发明一个示例性实施方式的反相器的增益图。

图6示出了根据本发明一个示例性实施方式的用于RFID标签的纳米颗粒基环形振荡器。

图7示出了制造本发明半导体器件的方法的一系列步骤。

具体实施方式

如本文和权利要求中所用，“包含（comprising）”表示包括后面的要素，但是并不排除其它。