CN111048421A - 一种柔性薄膜晶体管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柔性薄膜晶体管制备方法，包括如下过程：取直径为50～2000μm的多个金属丝，清洗烘干后依次进行绝缘层材料和有源层材料的沉积；依次经过浸光刻胶、烘干、一次曝光、显影、腐蚀，将腐蚀后的多个金属丝上剩余的光刻胶清洗掉，形成有源层沟道图形，再次进行清洗烘干；将多个金属丝再次浸过光刻胶后烘干；将多个金属丝通过第二光刻板进行均匀曝光，形成多个曝光部分；将曝光后的多个金属丝进行显影，所述多个曝光部分的光刻胶溶于显影液暴露出有源层，并进行清洗烘干；将多个金属丝沉积源漏电极，并进行清洗烘干；将多个金属丝进行退火，在金属丝上获得一维线型薄膜晶体管器件。本发明具有更好的柔韧性，更小的体积，适合用于深孔探测。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，更具体的是，本发明涉及一种柔性薄膜晶体管制备方法。
背景技术
近年来，柔性电子器件凭借其可弯曲、重量轻、性能稳定以及低成本等优点成为了研究热点，晶体管器件是构成各种复杂电路的基本器件，柔性薄膜晶体管器件通常在柔性基底上直接沉积晶体管的各层材料，或者先在硬质基底上制备全部或部分器件，再转移到柔性基底之上，在二维平面上形成柔性晶体管器件阵列或分立器件。目前在一维材料上制备薄膜晶体管器件尚未见报道，通常二维柔性器件只能向面外方向弯折，但沿着平面方向的弯曲能力有限，而一维柔性器件可以向任意方向弯曲，灵活性较高；通常半导体材料与器件需要制备于衬底材料之上，衬底作为支撑材料占据较大体积，器件的厚度通常在10μm以下，甚至不足1μm，而衬底厚度有数百微米，较厚的衬底不利于整体体积的减小；对于一些又细又深的孔洞内部探测，如血管或狭缝内部等，二维的柔性器件则有些力不从心。
发明内容
本发明的目的是设计开发了一种柔性薄膜晶体管制备方法，摒弃了传统的基底支撑材料，金属丝兼具支撑材料与栅电极两种作用，相比于现有的平面二维柔性晶体管，该柔性晶体管可以向任意方向弯曲，适合用于深孔内部探测，也可以和其它器件或传感器集成，增加了器件制备的灵活性。
本发明提供的技术方案为：
一种柔性薄膜晶体管制备方法，包括如下步骤：
步骤1、取金属丝依次进行绝缘层材料沉积、有源层材料沉积和浸光刻胶；
步骤2、烘干后，将所述金属丝两端固定后通过间隔透光设置的第一光刻板进行均匀曝光，形成多个第一次曝光部分；
步骤3、将曝光后的所述金属丝进行显影，所述多个第一次曝光部分的光刻胶溶于显影液，暴露出有源层；
步骤4、将暴露的有源层进行腐蚀处理暴露出绝缘层；
步骤5、将所述金属丝上剩余的光刻胶清洗掉，暴露出剩余的多个有源层；
步骤6、将所述金属丝再次浸过光刻胶；
步骤7、烘干后将所述金属丝两端固定后通过间隔透光设置的第二光刻板进行均匀曝光，形成多个第二次曝光部分；
步骤8、将第二次曝光后的所述金属丝进行显影，所述多个第二次曝光部分的光刻胶溶于显影液，暴露出有源层；
步骤9、将所述金属丝沉积源漏电极，然后清洗掉剩余的光刻胶并烘干；
步骤10、将所述金属丝进行退火，在所述金属丝上得到所述柔性薄膜晶体管器件。
优选的是，在所述步骤1中，所述金属丝的直径为50～2000μm。
优选的是，在所述步骤1中，所述金属丝为铁、铜、铝、银、金、钛、钨、铬、锌、钼或铂。
优选的是，在步骤1中，所述绝缘层材料为SiO2。
优选的是，所述绝缘层材料通过等离子增强化学气相沉积设备进行，所述等离子增强化学气相沉积的环境为射频功率范围为50～150W，温度范围为100～400℃，压力范围0.2～1.0torr，SiH4流量范围10～50sccm，N2O流量范围50～200sccm，SiO2薄膜厚度范围50～300nm。
优选的是，在步骤1中，所述有源层材料为ZnO。
优选的是，在步骤1中，所述有源层材料通过射频磁控溅射反应室进行的有源层材料沉积，所述射频磁控溅射反应条件为ZnO靶溅射功率为20～200W，温度为室温～400℃，压力3～50mtorr，Ar/O2为9:1～2:1，沉积时间5～100min，ZnO薄膜厚度20～200nm。
优选的是，在步骤2中，所述第一光刻板的间隔为所述柔性薄膜晶体管长度，透光宽度为所述柔性薄膜晶体管之间的距离。
优选的是，在步骤7中，所述第二光刻板的间隔为所述步骤5中一个有源层的长度。
优选的是，在步骤10中，通过快速退火炉进行退火，退火温度为100～500℃，时间10～100分钟。
本发明所述的有益效果：
本发明设计开发的柔性薄膜晶体管制备方法，摒弃了传统的基底支撑材料，将晶体管器件制备于一维线型金属丝之上，金属丝兼具支撑材料与栅电极两种作用，获得了一维线型柔性薄膜晶体管器件，相比于现有的平面二维柔性晶体管，该柔性晶体管可以向任意方向弯曲，具有更好的柔韧性，更小的体积，适合用于深孔内部探测，也可以和其它器件或传感器集成，组成具有复杂功能的电路，增加了器件制备的灵活性，在制备工艺方面，可兼容现有的工艺，无需特殊改装。
附图说明
图1为本发明所述沉积绝缘层的金属丝的结构示意图。
图2为本发明所述沉积有源层的金属丝的结构示意图。
图3为本发明所述第一次浸过光刻胶的金属丝的结构示意图。
图4为本发明所述第一光刻板的结构示意图。
图5为本发明所述第一次显影后的金属丝的结构示意图。
图6为本发明所述腐蚀后的金属丝的结构示意图。
图7为本发明所述清洗后形成ZnO沟道图形的金属丝的结构示意图。
图8为本发明所述第二次浸过光刻胶的金属丝的结构示意图。
图9为本发明所述第二光刻板的结构示意图。
图10为本发明所述第二次显影后的金属丝的结构示意图。
图11为本发明所述沉积源漏电极后的金属丝的结构示意图。
图12为本发明所述一维线型薄膜晶体管器件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种柔性薄膜晶体管制备方法，依次在金属丝上沉积上绝缘层、有源层、源漏电极，中间经过多次浸光刻胶、曝光、显影、腐蚀、清洗烘干，最后进行退火，得到金属丝上的一维线型薄膜晶体管器件。
本发明所述的一种柔性薄膜晶体管制备方法，包括如下步骤：
步骤1、取直径为50～2000μm的金属丝100若干，清洗干净后烘干，进行绝缘层110材料沉积，得到的金属丝100如图1所示；
其中，所述金属丝100材料为铁、铜、铝、银、金、钛、钨、铬、锌、钼、铂；
在本实施例中选择的绝缘层110材料为SiO2，是通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备进行绝缘层材料的沉积，所述等离子增强化学气相沉积的环境为射频功率范围为50～150W，温度范围为100～400℃，压力范围0.2～1.0torr，SiH4流量范围10～50sccm，N2O流量范围50～200sccm，SiO2薄膜厚度范围50～300nm；
为了使SiO2薄膜能够均匀的包覆在金属丝100表面，需将金属丝100与反应室托盘之间隔开空隙，以防止托盘遮挡绝缘层的沉积过程。
步骤2、将表面长有绝缘层110的金属丝100进行有源层120材料沉积，得到的金属丝100如图2所示；
其中，在本实施例中选择的有源层120材料为ZnO，是通过射频磁控溅射反应室进行的有源层120材料沉积，所述射频磁控溅射反应条件为ZnO靶溅射功率为20～200W，温度为室温～400℃，压力3～50mtorr，Ar/O2为9:1～2:1，沉积时间5～100min，ZnO薄膜厚度20～200nm。
步骤3、进行第一次浸光刻胶130：将表面长有有源层120的金属丝100浸入光刻胶130中，得到的金属丝100如图3所示，将金属丝100取出后，放入干燥箱中烘干5分钟；
如图4所示，将所述金属丝100平行排布在一起，两端固定，置于曝光机中，用图4中所示的第一光刻板140覆盖在金属丝100上，进行第一次曝光，然后将金属丝100整体翻转180度，将金属丝100背面进行第二次曝光，此时曝光位置应与第一次曝光位置相同；
如图4所示，所述第一光刻板140上间隔设置有多个透光格141，间隔a为单个薄膜晶体管长度，间距b为多个柔性薄膜晶体管之间的距离。
步骤4、进行第一次显影：将曝光后的金属丝100浸入显影液中进行显影，第一次曝光部分的光刻胶130溶于显影液中，暴露出有源层120，如图5所示，在本实施例中暴露出ZnO层。
步骤5、将显影后的金属丝100浸入腐蚀溶液中，将暴露的有源层腐蚀掉暴露出绝缘层110，所得金属丝100如图6所示；
在本实施例中，所述腐蚀溶液是盐酸溶液。
步骤6、将腐蚀后的金属丝100浸入丙酮中，并置于超声清洗机中进行超声清洗，去掉光刻胶130，形成有源层120沟道图形，然后依次在乙醇和去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，置于干燥箱中烘干；
在本实施例中，所述有源层120沟道图形为ZnO沟道图形，所得金属丝100如图7所示。
步骤7、进行第二次浸光刻胶130：将金属丝100再次浸入光刻胶130中，取出后置将金属丝100放入干燥箱中烘干5分钟，所得金属丝100如图8所示；
如图9所示，然后将金属丝100平行排布在一起，两端固定，置于曝光机中，用图中9所示的第二光刻板150覆盖在金属丝100上，第三次曝光，然后将金属丝100整体翻转180度，将金属丝100背面进行第四次曝光，此时曝光位置应与第三次曝光位置相同；
如图9所示，所述第二光刻板150上间隔设置有透光格151，间距c为所述步骤5中剩余的一个有源层120的导电沟道长度。
步骤8、进行第二次显影：将曝光后的金属丝100浸入显影液中，进行显影，第二次曝光部分的光刻胶130溶于显影液中，暴露出有源层120。
在本实施例中为ZnO层；
然后将金属丝100在去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，置于干燥箱中烘干，所得金属丝100如图10所示。
步骤9、将金属丝100沉积源漏电极160；
在本实施例中，通过热蒸发设备进行的源漏电极160的沉积，所得金属丝100如图11所示。
步骤10、将金属丝100浸入丙酮中，并置于超声清洗机中进行超声清洗，去掉光刻胶130，沉积在光刻胶130之上的金属与此同时也清洗掉了，如图12所示形成器件。然后将所述器件依次在乙醇和去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，放入干燥箱中烘干。
步骤11、将金属丝100进行退火，即可在金属丝100上获得一维线型薄膜晶体管器件，其包括多个薄膜晶体管。
在本实施例中，通过快速退火炉进行退火，退火温度为100～500℃，时间10～100分钟。
实施例
步骤1、取直径为300μm的钼丝若干，清洗干净后烘干，通过等离子增强化学气相沉积设备进行SiO2层材料沉积；
所述等离子增强化学气相沉积的环境为射频功率为50W，温度为200℃，压力0.2torr，SiH4流量25sccm，N2O流量100sccm，SiO2薄膜厚度200nm；
为了使SiO2薄膜能够均匀的包覆在钼丝表面，需将钼丝与反应室托盘之间隔开空隙，以防止托盘遮挡绝缘层的沉积过程。
步骤2、将表面长有SiO2层的钼丝通过射频磁控溅射反应室进行ZnO层材料沉积；
所述射频磁控溅射反应条件为ZnO靶溅射功率为100W，温度为室温，压力8mtorr，Ar/O2为9:1，沉积时间10min，ZnO薄膜厚度50nm。
步骤3、进行第一次浸光刻胶：将表面长有ZnO层的钼丝浸入光刻胶中，将钼丝取出后，放入干燥箱中烘干5分钟；将所述钼丝平行排布在一起，两端固定，置于曝光机中，用图4中所示的第一光刻板覆盖在钼丝上，进行第一次曝光，然后将钼丝整体翻转180度，将钼丝背面进行第二次曝光，此时曝光位置应与第一次曝光位置相同；
如图4所示，所述第一光刻板上为等间距设置的透光格，所述间距为最终晶体管器件之间的距离。
步骤4、进行第一次显影：将曝光后的钼丝浸入显影液中进行显影，第一次曝光部分的光刻胶溶于显影液中，暴露出ZnO层。
步骤5、将显影后的钼丝浸入盐酸溶液中，将暴露的ZnO层腐蚀掉暴露出SiO2层；
步骤6、将腐蚀后的钼丝浸入丙酮中，并置于超声清洗机中进行超声清洗，去掉光刻胶，形成ZnO沟道图形，然后依次在乙醇和去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，置于干燥箱中烘干；
步骤7、进行第二次浸光刻胶：将钼丝再次浸入光刻胶中，取出后将钼丝放入干燥箱中烘干5分钟；
将钼丝平行排布在一起，两端固定，置于曝光机中，用图中9所示的第二光刻板覆盖在钼丝上，第三次曝光，然后将钼丝整体翻转180度，将钼丝背面进行第四次曝光，此时曝光位置应与第三次曝光位置相同；
如图9所示，所述第二光刻板上等间距设置有透光格，所述间距为薄膜晶体管器件的沟道长度。
步骤8、进行第二次显影：将曝光后的钼丝浸入显影液中，进行显影，第二次曝光部分的光刻胶溶于显影液中，暴露出ZnO层。
然后将钼丝在去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，置于干燥箱中烘干。
步骤9、将钼丝通过热蒸发设备沉积源漏电极；
步骤10、将钼丝浸入丙酮中，并置于超声清洗机中进行超声清洗，去掉光刻胶，沉积在光刻胶之上的金属与此同时也清洗掉了，形成器件。然后将所述器件依次在乙醇和去离子水中进行清洗，并用氮气吹干表面残留液体，放入干燥箱中烘干。
步骤11、将钼丝通过快速退火炉进行退火，即可在钼丝上获得一维线型薄膜晶体管器件。
其中，退火温度为300℃，时间15分钟。
本发明中制备方法基于正交实验法，每一项参数都经过优化，偏离最优条件较远将使器件达不到理想的电学性能。在本实施例中，器件开关比达到10的5次方，开态电流达到15μA，关态电流59pA，电子迁移率大于0.5cm2/V·s，将该柔性晶体管缠绕在直径2cm的绝缘塑料棒上进行测试，其电学性能无显著变化。
本发明提供的一种柔性薄膜晶体管制备方法，摒弃了传统的基底支撑材料，将晶体管器件制备于一维线型金属丝之上，金属丝兼具支撑材料与栅电极两种作用，获得了一维线型柔性薄膜晶体管器件，相比于现有的平面二维柔性晶体管，该柔性晶体管可以向任意方向弯曲，具有更好的柔韧性，更小的体积，适合用于深孔内部探测，也可以和其它器件或传感器集成，组成具有复杂功能的电路，增加了器件制备的灵活性，在制备工艺方面，可兼容现有的工艺，无需特殊改装。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (10)
1.一种柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、取金属丝依次进行绝缘层材料沉积、有源层材料沉积和浸光刻胶；
步骤2、烘干后，将所述金属丝两端固定后通过间隔透光设置的第一光刻板进行均匀曝光，形成多个第一次曝光部分；
步骤3、将曝光后的所述金属丝进行显影，所述多个第一次曝光部分的光刻胶溶于显影液，暴露出有源层；
步骤4、将暴露的有源层进行腐蚀处理暴露出绝缘层；
步骤5、将所述金属丝上剩余的光刻胶清洗掉，暴露出剩余的多个有源层；
步骤6、将所述金属丝再次浸过光刻胶；
步骤7、烘干后将所述金属丝两端固定后通过间隔透光设置的第二光刻板进行均匀曝光，形成多个第二次曝光部分；
步骤8、将第二次曝光后的所述金属丝进行显影，所述多个第二次曝光部分的光刻胶溶于显影液，暴露出有源层；
步骤9、将所述金属丝沉积源漏电极，然后清洗掉剩余的光刻胶并烘干；
步骤10、将所述金属丝进行退火，在所述金属丝上得到所述柔性薄膜晶体管。
2.如权利要求1所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述金属丝的直径为50～2000μm。
3.如权利要求2所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述金属丝为铁、铜、铝、银、金、钛、钨、铬、锌、钼或铂。
4.如权利要求3所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述绝缘层材料为SiO2。
5.如权利要求4所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，所述绝缘层材料通过等离子增强化学气相沉积设备进行，所述等离子增强化学气相沉积的环境为射频功率范围为50～150W，温度范围为100～400℃，压力范围0.2～1.0torr，SiH4流量范围10～50sccm，N2O流量范围50～200sccm，SiO2薄膜厚度范围50～300nm。
6.如权利要求5所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述有源层材料为ZnO。
7.如权利要求6所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述有源层材料通过射频磁控溅射反应室进行的有源层材料沉积，所述射频磁控溅射反应条件为ZnO靶溅射功率为20～200W，温度为室温～400℃，压力3～50mtorr，Ar/O2为9:1～2:1，沉积时间5～100min，ZnO薄膜厚度20～200nm。
8.如权利要求7所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述第一光刻板的间隔为所述柔性薄膜晶体管长度，透光宽度为所述柔性薄膜晶体管之间的距离。
9.如权利要求8所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤7中，所述第二光刻板的间隔为所述步骤5中一个有源层的长度。
10.如权利要求9所述的柔性薄膜晶体管制备方法，其特征在于，在步骤10中，通过快速退火炉进行退火，退火温度为100～500℃，时间10～100分钟。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023108707A1 (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 东南大学 | 一种有机纤维基碳纳米管场效应晶体管阵列及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09203910A (ja) * | 1996-01-29 | 1997-08-05 | Hitachi Ltd | 線型固体スイッチ素子とその製造方法、および前記線型固体スイッチ素子を画素選択手段として用いた平面表示素子 |
| JPH09266315A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタ及び液晶表示装置 |
| JP2003174171A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-20 | Sharp Corp | 機能線、それを用いたトランジスタアレイ、アクティブマトリクス基板、表示装置、半導体装置並びにトランジスタアレイおよびアクティブマトリクス基板の製造方法 |
| US20050227059A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-13 | Lucent Technologies, Inc. | Fibers with polymeric coatings and methods of making the same |
| US20070278527A1 (en) * | 2003-04-11 | 2007-12-06 | Yasuhiko Kasama | Complementary Misfet And Integrated Circuit |
| CN104781897A (zh) * | 2012-12-11 | 2015-07-15 | 英特尔公司 | 用于制作超级电容器的结构 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09203910A (ja) * | 1996-01-29 | 1997-08-05 | Hitachi Ltd | 線型固体スイッチ素子とその製造方法、および前記線型固体スイッチ素子を画素選択手段として用いた平面表示素子 |
| JPH09266315A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタ及び液晶表示装置 |
| JP2003174171A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-20 | Sharp Corp | 機能線、それを用いたトランジスタアレイ、アクティブマトリクス基板、表示装置、半導体装置並びにトランジスタアレイおよびアクティブマトリクス基板の製造方法 |
| US20070278527A1 (en) * | 2003-04-11 | 2007-12-06 | Yasuhiko Kasama | Complementary Misfet And Integrated Circuit |
| US20050227059A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-13 | Lucent Technologies, Inc. | Fibers with polymeric coatings and methods of making the same |
| CN104781897A (zh) * | 2012-12-11 | 2015-07-15 | 英特尔公司 | 用于制作超级电容器的结构 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023108707A1 (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 东南大学 | 一种有机纤维基碳纳米管场效应晶体管阵列及其制备方法 |
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