[发明专利]一种柔性氧化铟锌薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法，PET衬底上镀有铝薄膜和通过阳极氧化形成的氧化铝薄膜分别作为栅极和栅极绝缘层，上面沉积有氧化铟锌薄膜，通过lift‑off的方法制备氧化铟锡(ITO)源漏电极，最后沉积二氧化硅作为器件钝化层。柔性金属氧化物薄膜晶体管适用于柔性集成电路，所述晶体管具有良好的性能以及较高的工作频率。并且该器件具有结构轻薄、可弯曲折叠，抗机械冲击能力强等优点，在柔性显示设备、智能穿戴以及光电器件领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种柔性金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

柔性电子器件以其独特的延展性及其高效、低成本的制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景.。近几年柔性电子技术呈现出迅速发展的趋势,可以承受拉、压、弯曲等大变形的柔性电子器件的研究已成为电子、力学、材料和物理等学科的一个研究热点。它代表了新一代半导体器件最近发展的一个方向。既具有传统基于刚性电路板系统的性能，也具有像橡皮筋一样被拉伸，像绳子一样被扭曲，像纸一样被折叠的性能。而传统的柔性有机薄膜晶体管往往存在着迁移率低这一问题，难以用于高频器件，而氧化薄膜晶体管兼具较高的载流子迁移率和均匀的电学性能，本发明将柔性衬底与氧化薄膜晶体管相结合，可以用于制作高频的柔性半导体器件。

发明内容

本发明提供一种柔性金属氧化物薄膜晶体管及其制备方法，解决现有技术中传统的柔性有机薄膜晶体管迁移率低、难以用于高频器件的问题。

本发明的技术方案为：

一种柔性氧化铟锌薄膜晶体管，结构从下到上依次为：柔性衬底、作为栅极的铝薄膜、作为栅绝缘层的通过阳极氧化法形成的氧化铝膜、氧化铟锌薄膜和铟锡氧化物漏源电极，最上面覆盖有一层二氧化硅作为器件钝化层。

所述铝薄膜厚度为350nm。

所述氧化铝膜厚度为150nm。

所述氧化铟锌薄膜厚度为30nm。

所述氧化铟锡薄膜厚度为250nm。

所述二氧化硅厚度为200nm。

所述柔性衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇PET塑料基板，PET塑料基板上表面有一层基于环氧SU8树脂的光刻胶粘合层。

一种柔性氧化铟锌薄膜晶体管的制备方法，PET衬底上通过磁控溅射的方法沉积铝薄膜和通过阳极氧化形成的氧化铝薄膜分别作为栅极和栅极绝缘层，上面沉积有氧化铟锌薄膜，通过lift-off的方法制备氧化铟锡(ITO)源漏电极，最后沉积二氧化硅作为器件钝化层。

具体包括以下步骤：

a.选用200纳米厚的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.在PET衬底上通过磁控溅射的方法沉积350nm的铝薄膜，通过湿法刻蚀形成栅极；

c.在酒石酸铵和乙二醇构成的电解液中采用阳极氧化在栅极表面形成一层厚度为150nm的氧化铝栅绝缘层，其中阳极氧化时间为1.2小时；

d.在室温下使用氧化铟(InO)和氧化锌(ZnO)靶材通过共溅射的方法沉积一层30nm的氧化铟锌(IZO)薄膜，其中铟和锌的比例为1:1，两个靶材的功率均为300W，溅射气体中氧气和氩气的流量比为50:6，溅射功率为120W；

e.在基板上沉积一层250nm的氧化铟锡薄膜，通过lift-off的方法图案化作为晶体管的漏源电极，定义沟道宽长比为100:30微米；