[发明专利]一种高结晶度半导体膜转移制造方法

说明书

本发明属于半导体器件制造技术领域，具体一种高结晶度半导体膜转移制造方法。本发明方法利用具有粘度调节特性的热剥离胶带，将在诱导结晶模板上制备的半导体薄膜转移到目标衬底上，实现半导体内高度结晶区域与载流子传输区域的重合，并控制半导体膜分子链的取向排列，优化载流子传输效率，以便获得高电性能的半导体器件，从而实现高电学性能半导体器件的可靠制造。

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，具体涉及高结晶度半导体膜的转移制造方法。

背景技术

在半导体材料中，载流子的迁移速度与材料的结晶程度直接相关，高的结晶度通常对应高的迁移率。为此在半导体薄膜膜制备过程中，通常会采用特殊的衬底材料，利用衬底表面的有序结构，对目标半导体材料进行诱导，提高目标薄膜的结晶度，并且实现取向性的晶体生长。这种基于衬底表面的结晶诱导技术的一个特点是：厚度方向上，离衬底表面越远的位置，诱导作用会越低，目标材料的结晶度也就逐渐降低。由于半导体器件的结构特性，载流子往往只在半导体材料的特定区域迁移，但是，前期的诱导界面并不一定能影响到这一区域。例如，对于场效应晶体管而言，载流子主要在半导体绝缘层界面附近10nm以内的沟道区迁移。为了提高晶体管的电学性能，晶体管中栅绝缘层往往采用高介电常数的材料，这一要求很难保证绝缘材料能够作为半导体层的良好诱导模板。因此，需要改进半导体薄膜的制备工艺，来克服各种模板诱导范围有限的这一缺点，使得晶体管工作时载流子迁移主要集中于高结晶度的半导体层中，并且使半导体的诱导取向有助于载流子的传输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高结晶度半导体膜的转移制造方法，以克服各种模板诱导范围有限的这一缺点，使得晶体管工作时载流子迁移主要集中于高结晶度的半导体层中，并且使半导体的诱导取向有助于载流子的传输。

本发明内容针对半导体内载流子只在特定区域传输的特点，利用具有粘度调节特性的热剥离胶带，将在诱导结晶模板上制备的半导体薄膜转移到目标衬底上，实现半导体内高度结晶区域与载流子传输区域的重合，并能控制半导体膜分子链的取向排列，优化载流子传输效率，以便获得高电性能的半导体器件。

本发明提供的高结晶度半导体薄膜转移制造方法，其以附图1所示的底栅顶接触薄膜晶体管的制备工艺流程为例加以说明，具体步骤为：

（1）在衬底1上制备诱导结晶模板，接着在诱导结晶模板上沉积半导体膜；

（2）将热剥离胶带均匀覆盖在步骤（1）所制备的半导体膜上，并施以均匀压力P1，以保证热剥离胶带和半导体膜有效粘合；压力P1范围介于0.01MPa至10MPa之间；

（3）将热剥离胶连带半导体薄膜一同从诱导结晶模板上剥离；

（4）将粘附有半导体膜的热剥离胶带覆盖在目标衬底2上，并施以均匀压力P2，以保证热剥离胶带和衬底2有效粘合，压力P2范围介于0.01MPa至10MPa之间；随后将粘附有热剥离胶带的衬底2在温度T2下退火处理；

（5）退火处理导致热剥离胶带失粘，从而可以将其从衬底2上剥离，而半导体层仍旧留在衬底2上，实现半导体膜的高效转移；

（6）制备源、漏电极，完成薄膜晶体管的制备。

本发明中，所述诱导结晶模板包括但不限于摩擦转移的聚四氟乙烯模板、对目标半导体材料具有晶格匹配功能的其它模板、以及低表面能模板等。其中聚四氟乙烯模板的制备方式可参照专利“一种基于可控温、控压、摩擦成膜装置制备聚四氟乙烯有序模板的方法”（发明人：朱国栋、浮宗元；专利号：ZL201510202796.3）所开发的摩擦转移方法。

本发明中，所述半导体膜为各类有机半导体和无机半导体材料，包括但不限于有机半导体、氧化物半导体、二维半导体等。对于有机半导体材料，可以使用小分子材料和聚合物材料。