[发明专利]一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法

权利要求书

1.一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

(一)硬质衬底和柔性衬底的清洗、吹干、烘干；所述硬质衬底材料为玻璃、硅片、或不锈钢片，所述柔性衬底材料为聚酰亚胺PI；

(二)衬底粘合，所述衬底粘合材料为光刻胶；

(三)栅极材料沉积，所述栅极材料为铝，采用电子束蒸发方法EB制备；

(四)绝缘层材料沉积，所述绝缘层材料为SiO₂，采用离子体增强化学气相沉积方法生长；

(五)氧化锌沟道层材料沉积，所述沟道层材料为ZnO，方法采用射频磁控溅射；

(六)源漏电极沉积，所述源漏电极材料为铝，利用光刻剥离技术，沉积方法采用真空蒸镀、电子束蒸发。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(一)将硬质衬底，25mm*25mm和柔性衬底聚酰亚胺2，20mm*20mm分别清洗，方法是：

(1)先将其放入丙酮溶液中在室温下超声清洗4分钟—6分钟，去除表面分子型沾污等；

(2)然后置于乙醇溶液中在室温下超声清洗3—5分钟，去除表面残余丙酮；

(3)再用去离子水在室温下超声清洗3—5分钟，去除残余乙醇及离子型沾污；

(4)高纯氮气吹干，烘干炉90℃下干燥3—5分钟。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(二)衬底粘合包括：将硬质衬底固定在匀胶仪上，在硬质衬底中间位置滴光刻胶一，0.2ml—0.5ml，将清洗好的柔性材料衬底聚酰亚胺，置于光刻胶一上面，待玻璃衬底与柔性衬底通过光刻胶一全部接触后，启动匀胶仪，转速450—550转/分钟，时间30秒—120秒，使光刻胶一均匀铺在柔性衬底与硬质衬底之间，从而使柔性衬底与硬质衬底紧紧粘合在一起，柔性衬底被平整固定在硬质衬底表面，形成样品一。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(三)栅极材料沉积包括：将样品一放入电子束蒸发装置生长室中，放置方向为柔性衬底朝下，用电子束蒸发方法镀铝在柔性衬底上作为栅极4，完成后，依次将其放入丙酮溶液、乙醇、去离子水中超声清洗3－5分钟，用去离子水冲洗，N₂吹干，在此过程中，光刻胶一溶于丙酮溶液，从而，硬质衬底与其他部分分离开来。形成样品二。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(四)绝缘层材料沉积包括：取4英寸洁净硅片，将样品二放置在硅片上面中间位置，样品二吸附于硅片表面，将带有样品二的硅片置于PECVD生长室底座。为避免绝缘层沉积过程中样品二受热发生卷曲、翘角等现象，影响绝缘层生长，取清洗干净的不锈钢片制成的模具一，模具一为方框形，内径15mm，框宽5mm，将模具一压在样品二上面，俯沉积二氧化硅绝缘层，形成样品三。

6.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(五)氧化锌沟道层材料沉积包括，将样品三分别放入丙酮、乙醇、去离子水中依次超声清洗3－5分钟，再用去离子水冲洗，N₂吹干，烘干炉90℃下干燥3—5分钟，将其置于磁控溅射仪的溅射台托盘上，上压模具二，内径为12mm，小于模具一内尺寸3mm，框宽为10mm，用螺丝将其固定在溅射台托盘上，悬挂托盘，沉积氧化锌沟道层，将其从托盘中取出，得到样品四。

7.根据权利要求1所述的一种基于柔性衬底材料氧化锌薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：所述步骤(六)源漏电极沉积包括，

(1)清洗，按照步骤(一)所述清洗方法，将样品四进行清洗；

(2)固定，按照步骤(二)所述粘合方法，利用光刻胶二将清洗后的样品四固定在硬质衬底表面，形成样品五；

(3)光刻-剥离方法，把沟道层刻蚀出多个制作单一薄膜晶体管器件的小岛区域，在小岛区域内的沟道层上刻蚀出源、漏电极区，在源、漏电极区沉积源、漏电极，具体如下：

①涂胶，将样品五固定在匀胶仪上，旋转，涂有反转特性的光刻胶三，转速500-1300转/分钟，时间3—5分钟，使光刻胶均匀地涂覆在沟道层的表面；

②前烘，90℃下前烘、坚膜9分钟；

③曝光，用光刻版一14覆盖，放置于曝光机下曝光，此时，图形覆盖部分，未受到光照，其余部分曝光；

④显影，将其置于显影液中，曝光部分对应的光刻胶三溶于显影液，被去除，露出氧化锌；

⑤腐蚀，用千分之一盐酸腐蚀，未被光刻胶保护的部分，即氧化锌部分被腐蚀掉，露出绝缘层二氧化硅，形成样品六；

⑥去胶，将样品六放入丙酮、乙醇、去离子水中依次超声清洗3－5分钟，光刻胶二、三溶于丙酮从而被剥离掉；

⑦二次光刻，按照步骤(二)所述粘合方法，利用光刻胶四将清洗去胶后的样品六固定在硬质衬底表面；

涂胶，按照步骤①所述方法，旋涂有反转特性的光刻胶五；

前烘，90℃下前烘，坚膜9分钟；

曝光，用光刻版二17覆盖，对版后，图形与氧化锌重叠，俯视；

曝光后烘，110℃下加热9分钟，有反转特性的光刻胶五变成负胶；

裸曝光；

显影，放入显影液中，负胶未曝光部分被显影液溶掉，曝光部分保留；

用去离子水冲洗，形成样品七，得到即将沉积源、漏电极的区域；

⑧沉积源、漏电极，按照步骤2所述粘合方法，将样品七固定在硬质衬底上，放入电子束蒸发设备EB中，沉积源/漏电极金属铝；

⑨去胶，放入丙酮溶液浸泡1小时—2小时，超声2－3分钟，光刻胶四溶于丙酮从而硬质衬底被分离掉，沟道层表面光刻胶五连同其上的电极被丙酮去除，露出沟道层，再用乙醇、去离子水冲洗干净，N₂气吹干。