[发明专利]锗纳米膜柔性金属型顶底双栅薄膜晶体管及其制作方法

说明书

本发明涉及高控制力薄膜晶体管技术、柔性器件，本发明旨在提出薄膜晶体管及其制造技术方案，所述晶体管有较好的性能以及较高的工作频率和较强的栅极控制力，在柔性集成电路的制作、智能穿戴以及光电器件领域具有广泛的应用前景。为此，本发明,锗纳米膜柔性金属型顶底双栅薄膜晶体管及其制作方法，PET衬底上镀有铬金薄膜和二氧化铪栅介质膜；在上方是锗纳米膜，锗纳米膜内有两处相互间隔的掺杂区，两处掺杂区中间位置的上部为二氧化铪栅极介质层；二氧化铪栅极介质层上方是顶栅电极；两处相互间隔的掺杂区上方分别形成有源、漏栅金属电极层。本发明主要应用于柔性器件设计制造场合。

技术领域

本发明涉及高控制力薄膜晶体管技术、柔性器件，具体讲,涉及锗纳米膜柔性金属型顶底双栅薄膜晶体管及其制做方法。

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锗纳米膜制备的新型工艺，分别采用真空电子束蒸镀和磁控溅射镀导电金属膜与栅介质层，光刻后离子刻蚀以及HF湿法刻蚀的技术，将GOI上的锗纳米膜剥离以及转移到柔性可弯曲PET衬底上，随后通过层层光刻以及刻蚀的方式形成一个双层栅极控制单沟道结构晶体管，将来有望在可穿戴电子，大规模柔性集成电路以及高速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，本发明旨在提出薄膜晶体管及其制造技术方案，所述晶体管有较好的性能以及较高的工作频率和较强的栅极控制力，在柔性集成电路的制作、智能穿戴以及光电器件领域具有广泛的应用前景。为此，本发明采用的技术方案是，锗纳米膜柔性金属型顶底双栅薄膜晶体管制作方法，采用真空电子束蒸镀和磁控溅射工艺分别在PET衬底上镀上铬金薄膜和二氧化铪栅介质膜；随后采用光刻形成图案以及离子注入的方式形成两处相互间隔的掺杂区，采用光刻以及离子刻蚀的方式形成方孔层，采用湿法HF刻蚀的方式刻蚀掉埋氧层，通过转移的方法将锗纳米薄膜转移到已经镀有二氧化铪栅介质膜的PET衬底；然后通过光刻以及磁控溅射的方式形成顶部二氧化铪栅极介质层；最后通过光刻以及真空电子束蒸镀的方式在两处相互间隔的掺杂区上方分别形成源、漏栅金属电极层，在二氧化铪栅极介质层上方形成顶部金属电极层，完成晶体管的制作。

具体步骤细化为：

a.选用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PET衬底；

b.采用真空电子束蒸镀方法在PET衬底上镀30nm/400nm厚度的Cr/Au金属层，并使用磁控溅射镀100nm厚二氧化铪底部介质栅层膜；

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*10¹⁵cm²，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PET衬底之上，烘干；