[发明专利]一种柔性半导体器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种柔性半导体器件的制备方法。

背景技术

近年来，随着柔性显示技术和智能可穿戴产品的迅速发展，柔性电子学受到越来越多的关注，而柔性半导体器件作为柔性电子学的核心元器件也受到越来越广泛的探索和研究。有机半导体材料因其具有较好的柔韧性和较低的工艺成本一直是柔性半导体器件研究的基础材料，如有机发光二极管(OLED)、有机薄膜晶体管(OTFT)等，但是有机半导体材料较低的载流子迁移率极大地限制了器件性能的提升，同时，有机半导体材料还极易受到氧气和湿度的影响，从而导致半导体器件的可靠性存在很大问题。

研究发现，以硅材料为代表的无机半导体材料相比有机半导体材料具有更为优异的电学特性，无机半导体材料一直是制备半导体器件的首选材料，并已在集成电路领域获得大规模量产应用。近年来，越来越多的研究人员开始探索利用无机半导体材料实现柔性半导体器件的可行性，典型研究材料包括一维纳米线材料(如碳纳米管)和二维薄膜材料(如硅薄膜、氧化锌薄膜等)。但是由于受限于工艺条件和制备能力，柔性半导体器件的制备成本高且产量较低，柔性半导体器件要想获得大规模的实际应用，必须首选研发出低成本的量产工艺技术。

因此，本领域技术人员亟需提供一种柔性半导体器件的制备方法，不仅与传统的微电子加工工艺相兼容，同时为柔性半导体器件的量产提供可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性半导体器件的制备方法，不仅与传统的微电子加工工艺相兼容，同时为柔性半导体器件的量产提供可能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性半导体器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤S01，提供一无机半导体衬底；

步骤S02，采用异质外延生长工艺在所述无机半导体衬底上生长无机半导体薄膜；

步骤S03，制备基于无机半导体薄膜的半导体器件以及隔离介质层；

步骤S04，采用光刻和刻蚀工艺在所述半导体器件四周形成沟槽，且所述沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；

步骤S05，对所述无机半导体衬底进行横向刻蚀，以使所述半导体器件的底部保持悬空；

步骤S06，采用PDMS印章工艺将半导体器件转移至柔性衬底，形成柔性半导体器件。

优选的，所述步骤S01中，所述无机半导体衬底为硅衬底、锗衬底或III-V族半导体衬底中其中的一种。

优选的，所述步骤S02中，所述无机半导体薄膜为硅薄膜、锗薄膜、锗硅薄膜或III-V族半导体薄膜中其中的一种。

优选的，所述步骤S03中，所述隔离介质层为氧化硅层、氮化硅层或低介电常数介质层中其中的一种。

优选的，所述步骤S03中，所述半导体器件为二极管、三极管或场效应晶体管中其中的一种。

优选的，所述步骤S04中，利用光刻和刻蚀工艺在半导体器件四周形成沟槽，具体包括以下步骤：

步骤S041，采用光刻工艺在所述半导体器件的四周定义出沟槽图形，并使沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；

步骤S042，采用刻蚀工艺对所述隔离介质层进行刻蚀，且刻蚀停止于所述无机半导体衬底的上表面。

优选的，所述步骤S06中，所述柔性衬底包括有机柔性衬底以及无机柔性衬底。

优选的，所述有机柔性衬底的材料包括聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或聚对二甲苯；所述无机柔性衬底的材料包括铝箔或锡箔。

本发明还提供一种柔性半导体器件的制备方法，包括以下步骤：

步骤S01，提供一无机半导体衬底，在所述无机半导体衬底上淀积隔离介质层，并采用光刻和刻蚀工艺定义出半导体器件的待制备区域；

步骤S02，采用异质外延生长工艺在半导体器件的待制备区域依次生长中间半导体层以及无机半导体薄膜；

步骤S03，制备基于无机半导体薄膜的半导体器件；

步骤S04，采用光刻和刻蚀工艺在所述半导体器件四周形成沟槽，且所述沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；

步骤S05，对所述中间半导体层进行横向刻蚀，以使所述半导体器件的底部保持悬空；

步骤S06，采用PDMS印章工艺将半导体器件转移至柔性衬底，形成柔性半导体器件。

优选的，所述中间半导体层为硅薄膜层、锗薄膜层、锗硅薄膜层或III-V族半导体薄膜层中其中的一种。