[发明专利]基于非晶铟镓锌薄膜的柔性薄膜晶体管及其制造方法

说明书

本发明属于柔性器件领域，为设计并制备一种基于a‑IGZO薄膜的高介电常数栅介质层的底栅结构晶体管，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底部驱动的柔性薄膜晶体管，丰富晶体管作为电路元器件的用处，使得该柔性器件在大规模集成电路和光电器件的应用提供可能。为此，本发明采取的技术方案是，基于非晶铟镓锌薄膜的柔性薄膜晶体管及其制造方法，PET衬底上自下而上依次为ITO底栅、二氧化铪HfO₂栅介质膜和a‑IGZO薄膜，ITO底栅引出底栅电极，在顶部设置有源、漏电极，源、漏电极分别与HfO₂栅介质膜和a‑IGZO薄膜联通。本发明主要应用于柔性晶体管设计制造场合。

技术领域

本发明属于柔性器件领域，具体涉及到一种基于a-IGZO(非晶铟镓锌)薄膜的高介电常数栅介质层的底栅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。如印刷射频识别标签(RFID)、电子用表面粘贴、有机发光二极管OLED、柔性电子显示器等。与传统集成电路(IC)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a-IGZO薄膜制备的新型工艺，采用磁控溅射形成底栅电极、栅介质层和有源层，随后通过光刻形成金属源漏电极，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，本发明旨在设计并制备一种基于a-IGZO薄膜的高介电常数栅介质层的底栅结构晶体管，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底部驱动的柔性薄膜晶体管，丰富晶体管作为电路元器件的用处，使得该柔性器件在大规模集成电路和光电器件的应用提供可能。为此，本发明采取的技术方案是，基于非晶铟镓锌薄膜的柔性薄膜晶体管制造方法，步骤如下：

a、选用聚对苯二甲酸乙二醇酯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厚氧化铟锡ITO膜以及5nm厚二氧化铪HfO₂底部介质栅层膜；

c、采用磁控溅射的方式在栅介质层上形成一层a-IGZO薄膜，作为有源层；

d、在a-IGZO薄膜表面涂上AZ5214光刻胶，并使用匀胶机，设置转速为2000rpm，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源漏电极图案；

e、通过真空电子束蒸镀的方式在薄膜表面沉积一层100nm的金，作为金属源漏电极；

f、在丙酮溶液中将光刻胶去除掉之后，一个完整的晶体管就制备完成了。

基于非晶铟镓锌薄膜的柔性薄膜晶体管，PET衬底上自下而上依次为ITO底栅、二氧化铪HfO₂栅介质膜和a-IGZO薄膜，ITO底栅引出底栅电极，在顶部设置有源、漏电极，源、漏电极分别与HfO₂栅介质膜和a-IGZO薄膜联通。

本发明的特点及有益效果是：

本发明采用柔性衬底可以减少传统硅基衬底晶体管的寄生效应，并可以在不同的弯曲程度下工作，为高性能柔性电路的大规模集成以及可穿戴电子设备的广泛应用提供了可能。

附图说明：

附图1为基于a-IGZO薄膜的柔性底栅薄膜晶体管的三维立体图。

附图2为发明的截面图。

具体实施方式