CN104716138B - 柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法，包括：位于柔性衬底上的下层碳纳米管薄膜晶体管；覆盖于下层碳纳米管薄膜晶体管表面的下层柔性绝缘层；位于下层柔性绝缘层上的上层碳纳米管薄膜晶体管；覆盖于上层碳纳米管薄膜晶体管表面的上层柔性绝缘层；位于上层柔性绝缘层表面的若干顶层金属块；位于下层碳纳米管薄膜晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上的第一接触孔；位于上层碳纳米管薄膜晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极上的第二接触孔；位于下层源极、下层漏极和下层栅极上的第一接触孔分别通过第一、第二和第三顶层金属块与下层源极、下层漏极和下层栅极一一对应相连，从而形成高驱动能力的柔性碳纳米管场效应晶体管。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法。
背景技术
薄膜场效应晶体管(即TFT器件)目前主要用在各种光电产品的背板驱动阵列中，作为有源驱动器件驱动各种光电二极管。如在AMOLED显示或者OLED照明中驱动OLED器件。TFT器件相比与传统硅工艺制造的MOS器件，具有工艺简单但驱动能力较弱的特点。特别是在柔性电子产品应用中，因为传统非晶硅和多晶硅TFT器件都无法在柔性衬底上制造，目前通常采用的是有机薄膜晶体管(OTFT)来实现柔性显示的驱动，但OTFT具有驱动能力弱、可靠性差等问题，是目前柔性显示产品一直无法量产的重要原因。采用碳纳米管作为薄膜器件的导电沟道制备的碳纳米管TFT器件，驱动能力远高于OTFT，OTFT迁移率大概只有0.1cm2/v·s，而碳纳米管TFT器件可以达到100cm2/v·s，同时碳纳米管具备很好的柔性性能，是未来制备高性能柔性电子产品的重要技术选择方案之一。
然而，目前受限于工艺条件和制备能力，采用印刷工艺制备的柔性碳纳米管TFT器件，碳纳米管的迁移率较小，通常在10cm2/v·s左右；为了更好的推动柔性电子的发展，要求柔性数字电路模块具有较快的速度，这就需要提高柔性TFT器件的驱动能力。
因此，研究如何提高柔性TFT的驱动能力具有重要价值。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法，从而形成双层碳纳米管晶体管构成的场效应晶体管。
为了实现上述目的，本发明提供了种柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，形成于柔性衬底上，其包括：
位于柔性衬底上的下层碳纳米管晶体管；
覆盖于下层碳纳米管晶体管表面的下层柔性绝缘层；
位于下层柔性绝缘层上的上层碳纳米管晶体管；
覆盖于上层碳纳米管晶体管表面的上层柔性绝缘层；
位于上层柔性绝缘层表面的若干顶层金属块；
位于所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上的第一接触孔；
位于所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极上的第二接触孔；其中，
所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的图形均分别小于所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的图形；所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极以及下层栅极分别位于所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极以及上层栅极边缘外侧的下方；所述第一接触孔位于所述第二接触孔的远离所述场效应晶体管中心的一侧；所述第一接触孔穿透所述下层柔性绝缘层和所述上层柔性绝缘层；所述第二接触孔穿透所述上层柔性绝缘层；
位于所述下层源极上的第一接触孔与位于所述上层源极上的第二接触孔通过第一顶层金属块相连；
位于所述下层漏极上的第一接触孔与位于所述上层漏极上的第二接触孔通过第二顶层金属块相连；
位于所述下层栅极上的第一接触孔与位于所述上层栅极上的第二接触孔通过第三顶层金属块相连。
优选地，所述下层碳纳米管晶体管包括：位于所述柔性衬底上的下层栅极，覆盖于所述下层栅极上和暴露的所述柔性衬底表面的下层栅介质层，覆盖于所述下层栅介质层表面的下层碳纳米管，位于所述下层栅极两侧上方的下层碳纳米管部分的下层源极金属和下层漏极金属；分别位于所述下层源极金属和下层漏极金属上的第一接触孔；
所述上层碳纳米管晶体管包括：位于所述下层柔性绝缘层表面的上层栅极，覆盖于所述上层栅极上和暴露的所述下层柔性绝缘层表面的上层栅介质层，位于所述上层栅介质层表面的上层碳纳米管，位于所述上层栅极两侧上方的上层碳纳米管部分的上层源极金属和上层漏极金属；分别位于所述上层源极金属和上层漏极金属上的第二接触孔；其中，
所述下层源极金属和所述下层漏极金属上的所述第一接触孔从下往上均依次穿透所述下层柔性绝缘层，所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层，所述下层栅极上的所述第一接触孔从下往上依次穿过所述下层栅介质层、所述下层柔性绝缘层，所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层；所述上层源极金属和所述上层漏极金属上的所述第二接触孔均只穿透所述上层柔性绝缘层，所述上层栅极上的所述第二接触孔穿过所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层。
优选地，所述下层柔性绝缘层或所述上层柔性绝缘层的材料为C型聚对二甲苯。
优选地，所述顶层金属块的材料为金属铝。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：
步骤01：设计版图，使所述上层源极、所述上层漏极和所述上层栅极的图形均分别小于所述下层源极、所述下层漏极和所述下层栅极的图形；
步骤02：提供一柔性衬底；
步骤03：利用所述版图，在所述柔性衬底上形成所述下层碳纳米管晶体管；所述下层碳纳米管晶体管包括下层栅极、下层源极和下层漏极；
步骤04：在完成所述步骤03的衬底上覆盖一层所述下层柔性绝缘层；
步骤05：利用所述版图，在所述下层柔性绝缘层上形成所述上层碳纳米管晶体管；所述上层碳纳米管晶体管包括上层栅极、上层源极和上层漏极；其中，所述上层碳纳米管晶体管的上层栅极的图形、上层源极的图形和上层漏极的图形均分别小于所述下层碳纳米管晶体管的下层栅极的图形、下层源极的图形和下层漏极的图形；
步骤06：在完成所述步骤05的衬底上覆盖一层所述上层柔性绝缘层；
步骤07：经光刻和刻蚀工艺，在所述下层碳纳米管晶体管的下层栅极、下层源极和下层漏极上分别形成所述第一接触孔，并向所述第一接触孔中填充金属，同时在所述上层碳纳米管晶体管的上层栅极、上层源极和上层漏极上分别形成所述第二接触孔，并向所述第二接触孔中填充金属；
步骤08：在完成所述步骤07衬底上形成所述第一顶层金属块、所述第二顶层金属块和所述第三顶层金属块。
优选地，所述步骤03包括：
步骤301：所述柔性衬底上形成下层碳纳米管晶体管的下层栅极；
步骤302：在完成步骤301的衬底上覆盖一层下层栅介质层；
步骤303：在所述下层栅介质层上形成下层碳纳米管；
步骤304：在所述下层栅介质层两侧上方的所述下层碳纳米管部分的表面形成下层源极金属和下层漏极金属。
所述步骤05包括：
步骤501：所述下层柔性绝缘层上形成上层碳纳米管晶体管的上层栅极；
步骤502：在完成步骤501的衬底上覆盖一层上层栅介质层；
步骤503：在所述上层栅介质层上形成上层碳纳米管；
步骤504：在所述上层栅介质层两侧上方的所述上层碳纳米管部分的表面形成上层源极金属和上层漏极金属。
优选地，所述步骤07中，形成所述第一接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的第一接触孔图案；然后，以所述光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上方的所述上层栅介质层，采用氧等离子体刻蚀下层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述下层栅极上方的所述上层栅介质层；接着，在所述第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶。
优选地，所述步骤07中，形成所述第二接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的第二接触孔图案；然后，以所述光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述上层栅极上方的所述上层栅介质层；接着，在所述第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶。
优选地，所述步骤303中，形成下层碳纳米管包括：将完成所述步骤302的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在所述下层栅介质层上形成一层下层碳纳米管薄膜；在所述步骤304之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀所述下层碳纳米管薄膜，将未用于所述下层碳纳米管晶体管的多余的下层碳纳米管去除。
优选地，所述步骤503中，形成所述上层碳纳米管包括：将完成所述步骤502的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在所述上层栅介质层上形成上层碳纳米管薄膜；在所述步骤504之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀所述上层碳纳米管薄膜，将未用于所述上层碳纳米管晶体管的多余的上层碳纳米管去除。
本发明的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法，采用双层碳纳米管晶体管来构成场效应晶体管器件，通过将上、下碳纳米管晶体管的栅电极、源电极、漏电极分别相连，形成最终的高驱动能力的柔性碳纳米管场效应晶体管器件。两层碳纳米管晶体管之间的隔离通过柔性绝缘层实现，柔性绝缘层具有较好的水、氧隔离特性，及柔性，可提升柔性器件的工作可靠性。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的版图俯视示意图
图2为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的沿图1中AA’方向的截面结构示意图
图3为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的沿图1中BB’方向的截面结构示意图
图4为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法的流程示意图
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
本发明的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，形成于柔性衬底上，其包括：位于柔性衬底上的下层碳纳米管晶体管；覆盖于下层碳纳米管晶体管表面的下层柔性绝缘层；位于下层柔性绝缘层上的上层碳纳米管晶体管；覆盖于上层碳纳米管晶体管表面的上层柔性绝缘层；位于上层柔性绝缘层表面的若干顶层金属块；位于下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上的第一接触孔；位于上层碳纳米管薄膜晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极上的第二接触孔；其中，上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的图形均分别小于下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的图形；这里，上层碳纳米管晶体管的有源区也小于下层碳纳米管晶体管的有源区；下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极以及下层栅极分别位于上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极以及上层栅极边缘外侧的下方；第一接触孔位于第二接触孔的远离场效应晶体管中心的一侧；第一接触孔穿透下层柔性绝缘层和上层柔性绝缘层；第二接触孔穿透上层柔性绝缘层；位于下层源极上的第一接触孔与位于上层源极上的第二接触孔通过第一顶层金属块相连；位于下层漏极上的第一接触孔与位于上层漏极上的第二接触孔通过第二顶层金属块相连；以及位于下层栅极上的第一接触孔与位于上层栅极上的第二接触孔通过第三顶层金属块相连。
以下结合附图1-4和具体实施例对本发明的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，图1为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的版图俯视示意图。上层栅极图案101与下层栅极图案102部分重叠，且下层栅极图案102上端及其上的第一接触孔图案103部分暴露出来；上层碳纳米管图案105与下层碳纳米管图案部分重叠，且下层碳纳米管晶体管的下层源极图案110和下层漏极图案107暴露出来，同时下层源极图案110上方的第一接触孔图案109和下层漏极图案107上方的第一接触孔图案111暴露出来。位于上层源极图案113上的第二接触孔图案108、上层漏极图案106上的第二接触孔图案112和上层栅极图案101上的第二接触孔图案104分别通过第一顶层金属块图案115、第二顶层金属块图案116和第三顶层金属块图案114分别与下层源极图案110上的第一接触孔图案109、下层漏极图案107上的第一接触孔图案111和下层栅极图案10上的第一接触孔图案103一一对应相连。
请参阅图2和图3，图2为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的沿图1中AA’方向的截面结构示意图，图3为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的沿图1中BB’方向的截面结构示意图。
本实施例中，在柔性衬底203下方依次包括有二氧化硅层202和硅片201；在柔性衬底203上形成有下层栅极204，下层栅极204表面和柔性衬底203暴露的表面覆盖有下层栅介质层205；在下层栅介质层205上形成有下层碳纳米管206，位于下层栅极204两侧上方的碳纳米管206部分形成有下层源极金属207和下层漏极金属208，下层源极金属207、下层漏极金属208和暴露的下层碳纳米管206部分表面覆盖有下层柔性绝缘层209；下层柔性绝缘层209上形成上层栅极210，上层栅极210表面和下层柔性绝缘层209暴露的表面覆盖有上层栅介质层211；在上层栅介质层211上形成有上层碳纳米管212，位于上层栅极210两侧上方的上层碳纳米管212部分形成有上层源极金属213和上层漏极金属214，上层源极金属213、上层漏极金属214和暴露的上层碳纳米管212表面覆盖有上层柔性绝缘层221；位于下层源极金属207上的第一接触孔215、下层漏极金属208上的第一接触孔218和下层栅极204上的第一接触孔222，位于上层源极金属213上的第二接触孔216、上层漏极金属214上的第二接触孔217和上层栅极210上的第二接触孔223，其中，位于下层源极金属207上的第一接触孔215穿透下层柔性绝缘层209、上层栅介质层211、上层柔性绝缘层221，通过第一顶层金属块219与位于上层源极金属213上的第二接触孔216相连；位于下层漏极金属208上的第一接触孔218穿透下层柔性绝缘层209、上层栅介质层211、上层柔性绝缘层221，通过第二顶层金属块220与位于上层漏极金属214上的第二接触孔217相连；位于下层栅极204上的第一接触孔222穿透下层栅介质层205、下层柔性绝缘层209、上层栅介质层211、上层柔性绝缘层221，通过第三顶层金属块224与位于上层栅极210上的第二接触孔223相连。下层柔性绝缘层209或上层柔性绝缘层221的材料可以为C型聚对二甲苯。顶层金属块219、220、224的材料可以为金属铝，在第一接触孔215、218、222和第二接触孔216、217、223中所填充的材料为金属铝。
请参阅图4，为本发明的一个较佳实施例的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法的流程示意图。本实施例中，以制备上述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管为例，其包括以下步骤：
步骤01：设计版图，使上层源极、上层漏极和上层栅极的图形均分别小于下层源极、下层漏极和下层栅极的图形；这样，可以使得所形成的上层源极、上层漏极和上层栅极不遮挡住下面的下层源极、下层漏极和下层栅极。具体版图图形可以参考图1中的版图结构。
步骤02：提供一柔性衬底；
具体的，该柔性衬底的下方依次为二氧化硅层和硅片。可以在二氧化硅层上旋涂柔性衬底溶液，根据不同应用，衬底溶液可以是(但不限于)聚酰亚胺(Polymide)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，并将液态柔性材料烘干固化形成柔性衬底；
步骤03：利用上述版图，在柔性衬底上形成下层碳纳米管晶体管；下层碳纳米管晶体管包括下层栅极、下层源极和下层漏极；
具体的，本实施例中，步骤03可以包括：
步骤301：柔性衬底上形成下层碳纳米管晶体管的下层栅极；
这里，可以采用光刻工艺，在光刻胶中光刻出下层栅极图案，然后再沉积下层栅极金属，下层栅极金属可以为Ti/Au复合层，最后将光刻胶剥离后形成下层栅极金属。
步骤302：在完成步骤301的衬底上覆盖一层下层栅介质层；
这里，可以采用原子层沉积法(ALD)来沉积栅介质层，然后，采用原子层沉积法在栅介质层上沉积高介电常数氧化物；这里，栅介质层的材料可以为SiOx，高介电常数氧化物可以为Al2O3、HfO2等。
步骤303：在下层栅介质层上形成下层碳纳米管；
这里，形成下层碳纳米管可以包括：将完成步骤302的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在下层栅介质层上形成一层下层碳纳米管薄膜；碳纳米管可以为99％高半导体纯度的单壁碳纳米管；
步骤304：在下层栅介质层两侧上方的下层碳纳米管部分的表面形成下层源极金属和下层漏极金属；
这里，可以首先经光刻工艺在光刻胶中光刻出下层源极图案和下层漏极图案，然后在下层源极图案和下层漏极图案中沉积金属，例如Ti/Pd复合材料，最后剥离光刻胶后形成下层源极金属和下层漏极金属。
本实施例中，在该步骤304之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀下层碳纳米管薄膜，将未用于下层碳纳米管晶体管的多余的下层碳纳米管去除。可以采用氧气等离子体来进行刻蚀工艺，从而形成下层碳纳米管薄膜有源区。
步骤04：在步骤03的衬底上覆盖一层下层柔性绝缘层；
这里，可以采用化学气相沉积法来沉积下层柔性绝缘层，下层柔性绝缘层的材料可以为C型聚对二甲苯(Parylene_C)，其用于隔离上、下层碳纳米管晶体管；该下层柔性绝缘层的厚度可以根据实际工艺要求来设定，例如为500nm。
步骤05：利用上述版图，在下层柔性绝缘层上形成上层碳纳米管晶体管；上层碳纳米管晶体管包括上层栅极、上层源极和上层漏极；
具体的，本实施例中，该步骤05可以包括：
步骤501：在下层柔性绝缘层上形成上层碳纳米管晶体管的上层栅极；
这里，可以采用光刻工艺，在光刻胶中光刻出上层栅极图案，然后再沉积上层栅极金属，上层栅极金属可以为Ti/Au复合层，最后将光刻胶剥离后形成上层栅极金属。
步骤502：在完成步骤401的衬底上覆盖一层上层栅介质层；
这里，可以采用原子层沉积法(ALD)来沉积栅介质层，然后，采用原子层沉积法在栅介质层上沉积高介电常数氧化物；这里，栅介质层的材料可以为SiOx，高介电常数氧化物可以为Al2O3、HfO2等。
步骤503：在上层栅介质层上形成上层碳纳米管；形成上层碳纳米管包括：将完成步骤502的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在上层栅介质层上形成上层碳纳米管薄膜；碳纳米管可以为99％高半导体纯度的单壁碳纳米管；
步骤504：在上层栅介质层两侧上方的上层碳纳米管部分的表面形成上层源极金属和上层漏极金属；
这里，可以首先经光刻工艺在光刻胶中光刻出上层源极图案和上层漏极图案，然后在上层源极图案和上层漏极图案中沉积金属，例如Ti/Pd复合材料，最后剥离光刻胶后形成上层源极金属和上层漏极金属。
本实施例中，在该步骤504之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀上层碳纳米管薄膜，将未用于上层碳纳米管晶体管的多余的上层碳纳米管去除。可以采用氧气等离子体来进行刻蚀工艺，从而形成上层碳纳米管薄膜有源区
步骤06：在完成步骤05的衬底上覆盖一层上层柔性绝缘层；
步骤07：经光刻和刻蚀工艺，在下层碳纳米管晶体管的下层栅极、下层源极和下层漏极上分别形成第一接触孔，并向第一接触孔中填充金属，同时在上层碳纳米管晶体管的上层栅极、上层源极和上层漏极上分别形成第二接触孔，并向第二接触孔中填充金属；
具体的，形成第一接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的第一接触孔图案；然后，以光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上方的上层栅介质层，采用氧等离子体刻蚀下层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀下层栅极上方的上层栅介质层；接着，在第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶；
形成第二接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的第二接触孔图案；然后，以光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述上层栅极上方的上层栅介质层；接着，在第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶。
步骤08：在完成步骤07衬底上形成第一顶层金属块、第二顶层金属块和第三顶层金属块。
具体的，顶层金属块的厚度可以根据实际工艺要求来设定，这里可以为500nm或者更厚，顶层金属块的材料可以为金属铝。第一顶层金属块、第二顶层金属块和第三顶层金属块的位置可参见上述柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的结构描述，这里不再赘述。
综上所述，本发明的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管及其制备方法，采用双层碳纳米管晶体管来构成场效应晶体管器件，通过将上、下碳纳米管晶体管的栅电极、源电极、漏电极分别相连，形成最终的高驱动能力的柔性碳纳米管场效应晶体管器件。两层碳纳米管晶体管之间的隔离通过柔性绝缘层实现，柔性绝缘层具有较好的水、氧隔离特性，及柔性，可提升柔性器件的工作可靠性。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
Claims (10)
1.一种柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，形成于柔性衬底上，其特征在于，包括：
位于柔性衬底上的下层碳纳米管晶体管；
覆盖于下层碳纳米管晶体管表面的下层柔性绝缘层；
位于下层柔性绝缘层上的上层碳纳米管晶体管；
覆盖于上层碳纳米管晶体管表面的上层柔性绝缘层；
位于上层柔性绝缘层表面的若干顶层金属块；
位于所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上的第一接触孔；
位于所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极上的第二接触孔；其中，
所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的图形均分别小于所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的图形；所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极以及下层栅极分别位于所述上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极以及上层栅极边缘外侧的下方；所述第一接触孔位于所述第二接触孔的远离所述场效应晶体管中心的一侧；所述第一接触孔穿透所述下层柔性绝缘层和所述上层柔性绝缘层；所述第二接触孔穿透所述上层柔性绝缘层；
位于所述下层源极上的第一接触孔与位于所述上层源极上的第二接触孔通过第一顶层金属块相连；
位于所述下层漏极上的第一接触孔与位于所述上层漏极上的第二接触孔通过第二顶层金属块相连；
位于所述下层栅极上的第一接触孔与位于所述上层栅极上的第二接触孔通过第三顶层金属块相连。
2.根据权利要求1所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，其特征在于，所述下层碳纳米管晶体管包括：位于所述柔性衬底上的下层栅极，覆盖于所述下层栅极上和暴露的所述柔性衬底表面的下层栅介质层，覆盖于所述下层栅介质层表面的下层碳纳米管，位于所述下层栅极两侧上方的下层碳纳米管部分的下层源极金属和下层漏极金属；分别位于所述下层源极金属和下层漏极金属上的第一接触孔；
所述上层碳纳米管晶体管包括：位于所述下层柔性绝缘层表面的上层栅极，覆盖于所述上层栅极上和暴露的所述下层柔性绝缘层表面的上层栅介质层，位于所述上层栅介质层表面的上层碳纳米管，位于所述上层栅极两侧上方的上层碳纳米管部分的上层源极金属和上层漏极金属；分别位于所述上层源极金属和上层漏极金属上的第二接触孔；其中，
所述下层源极金属和所述下层漏极金属上的所述第一接触孔从下往上均依次穿透所述下层柔性绝缘层，所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层，所述下层栅极上的所述第一接触孔从下往上依次穿过所述下层栅介质层、所述下层柔性绝缘层，所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层；所述上层源极金属和所述上层漏极金属上的所述第二接触孔均只穿透所述上层柔性绝缘层，所述上层栅极上的所述第二接触孔穿过所述上层栅介质层和所述上层柔性绝缘层。
3.根据权利要求1所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，其特征在于，所述下层柔性绝缘层或所述上层柔性绝缘层的材料为C型聚对二甲苯。
4.根据权利要求1所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管，其特征在于，所述顶层金属块的材料为金属铝。
5.一种权利要求1所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01：设计版图，使所述上层源极、所述上层漏极和所述上层栅极的图形均分别小于所述下层源极、所述下层漏极和所述下层栅极的图形；
步骤02：提供一柔性衬底；
步骤03：利用所述版图，在所述柔性衬底上形成所述下层碳纳米管晶体管；所述下层碳纳米管晶体管包括下层栅极、下层源极和下层漏极；
步骤04：在完成所述步骤03的衬底上覆盖一层所述下层柔性绝缘层；
步骤05：利用所述版图，在所述下层柔性绝缘层上形成所述上层碳纳米管晶体管；所述上层碳纳米管晶体管包括上层栅极、上层源极和上层漏极；其中，所述上层碳纳米管晶体管的上层栅极的图形、上层源极的图形和上层漏极的图形均分别小于所述下层碳纳米管晶体管的下层栅极的图形、下层源极的图形和下层漏极的图形；
步骤06：在完成所述步骤05的衬底上覆盖一层所述上层柔性绝缘层；
步骤07：经光刻和刻蚀工艺，在所述下层碳纳米管晶体管的下层栅极、下层源极和下层漏极上分别形成所述第一接触孔，并向所述第一接触孔中填充金属，同时在所述上层碳纳米管晶体管的上层栅极、上层源极和上层漏极上分别形成所述第二接触孔，并向所述第二接触孔中填充金属；
步骤08：在完成所述步骤07的衬底上形成所述第一顶层金属块、所述第二顶层金属块和所述第三顶层金属块。
6.根据权利要求5所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤03包括：
步骤301：所述柔性衬底上形成下层碳纳米管晶体管的下层栅极；
步骤302：在完成步骤301的衬底上覆盖一层下层栅介质层；
步骤303：在所述下层栅介质层上形成下层碳纳米管；
步骤304：在所述下层栅介质层两侧上方的所述下层碳纳米管部分的表面形成下层源极金属和下层漏极金属；
所述步骤05包括：
步骤501：所述下层柔性绝缘层上形成上层碳纳米管晶体管的上层栅极；
步骤502：在完成步骤501的衬底上覆盖一层上层栅介质层；
步骤503：在所述上层栅介质层上形成上层碳纳米管；
步骤504：在所述上层栅介质层两侧上方的所述上层碳纳米管部分的表面形成上层源极金属和上层漏极金属。
7.根据权利要求6所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤303中，形成下层碳纳米管包括：将完成所述步骤302的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在所述下层栅介质层上形成一层下层碳纳米管薄膜；在所述步骤304之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀所述下层碳纳米管薄膜，将未用于所述下层碳纳米管晶体管的多余的下层碳纳米管去除。
8.根据权利要求6所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤503中，形成所述上层碳纳米管包括：将完成所述步骤502的衬底浸入单壁碳纳米管溶液中，保持5-15分钟，取出干燥后，在所述上层栅介质层上形成上层碳纳米管薄膜；在所述步骤504之后，还包括：经光刻和刻蚀工艺，刻蚀所述上层碳纳米管薄膜，将未用于所述上层碳纳米管晶体管的多余的上层碳纳米管去除。
9.根据权利要求5所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤07中，形成所述第一接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极的第一接触孔图案；然后，以所述光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述下层碳纳米管晶体管的下层源极、下层漏极和下层栅极上方的所述上层栅介质层，采用氧等离子体刻蚀下层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述下层栅极上方的所述上层栅介质层；接着，在所述第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶。
10.根据权利要求5所述的柔性碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤07中，形成所述第二接触孔包括：经光刻，在光刻胶上光刻出上层碳纳米管晶体管的上层源极、上层漏极和上层栅极的第二接触孔图案；然后，以所述光刻胶为掩膜，依次采用氧等离子体刻蚀上层柔性绝缘层，采用氢氟酸刻蚀所述上层栅极上方的所述上层栅介质层；接着，在所述第一接触孔中填充金属；最后，去除剩余的光刻胶。
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