[发明专利]锗纳米膜柔性透明多沟道薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及柔性器件领域，为制备一种基于柔性PEN衬底的多沟道结构的锗纳米膜晶体管，能够极大丰富电路元器件的用处，降低生产成本，为此，本发明锗纳米膜柔性透明多沟道薄膜晶体管及其制造方法，PEN塑料衬底之上依次为氧化铟锡ITO薄膜、氧化锌栅介质层，氧化铟锡ITO薄膜上设置有N型源掺杂区从而形成两个ITO源电极，两个ITO源电极之间依次为未参杂区、N型漏掺杂区形成的ITO漏电极，在所述未参杂区上方是ITO沉积在氧化锌栅介质层形成的顶栅电极，氧化铟锡ITO薄膜经通孔引出有ITO底栅电极。本发明主要应用于柔性器件的设计制造。

技术领域

本发明涉及柔性器件领域，具体涉及到一种基于锗纳米膜的柔性透明型多沟道薄膜晶体管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ITO(氧化铟锡) 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。本发明采用一种基于锗纳米膜制备的新型工艺，采用磁控溅射镀导电膜以及双介质层栅极，光刻后离子刻蚀以及 HF(氢氟酸)湿法刻蚀的技术，将GOI(绝缘体上锗)上的锗纳米膜剥离以及转移到柔性可弯曲PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)衬底上，随后通过层层光刻以及刻蚀的方式形成一个多沟道结构晶体管，将来有望在可穿戴电子，大规模柔性集成电路等方面取得广泛应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出并制备一种基于柔性PEN衬底的多沟道结构的锗纳米膜晶体管，采用磁控溅射的低温工艺，在较为简便的工艺中设计并制备多沟道结构有较高的栅极驱动控制能力的柔性薄膜晶体管，能够极大丰富晶体管作为电路元器件的用处。此外，降低生产成本，该柔性器件在大规模集成电路和光电器件的应用存在可能。为此，本发明采用的技术方案是，锗纳米膜柔性透明多沟道薄膜晶体管的制造方法，采用磁控溅射工艺在PEN衬底上镀上ITO以及氧化锌栅介质膜，随后采用光刻形成图案以及离子注入的方式形成掺杂区，采用光刻以及离子刻蚀的方式形成方孔层，采用湿法HF刻蚀的方式形成锗纳米膜层，通过转移在PEN衬底上形成锗纳米膜，最后通过光刻以及磁控溅射的方式分别形成顶部氧化锌栅极介质层与源漏栅极透明电极层，完成晶体管的制备。

一个实例中的具体制备步骤时如下：

a.选用PEN柔性材料作为衬底，首先将PEN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PEN在超声波清洗器中将丙酮清洗干净，得到清洁的衬底；

b.采用磁控溅射在PEN衬底上镀200nm厚ITO膜以及100nm厚氧化锌底部介质栅层膜；

c.选用GOI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GOI；

d.在GOI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，参数为注入能量为40kev，剂量为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GOI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GOI，两小时后GOI上的埋氧层将被腐蚀干净，随后锗纳米膜层将脱落，将锗纳米膜层粘附于镀好膜的柔性PEN衬底之上，烘干；