TWI495102B - 電晶體及其製作方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種電晶體及其製作方法。
目前顯示科技中軟性電子是未來發展的趨勢之一，然而傳統薄膜電晶體將使得撓曲度受限，且一般多晶半導體由於成長溫度較高僅能在玻璃基板上製備，故倘若能導入單晶材料來作為電子、電洞傳輸通道，將十分具有競爭潛力。
奈米線具有極高的表面積對體積比(surface to volume ratio)，此一維度結構在表面特徵、機械性質、光電及量子效應上與二維的傳統薄膜相較皆有特別之表現，因此隨著材料而異也衍生了各類的相關應用，諸如：氣體感測器、場效電晶體、發光元件。然而利用奈米線製作元件的瓶頸在於，如何克服其尺寸問題並加以對位、控制，倘若能大量規則排列，將有機會順利導入量產製程。
有鑒於此，提供一種能夠解決上述問題的電晶體及其製作方法實為必要。
一種電晶體，其包括奈米線、基板、源極、汲極、絕緣層以及閘極，該源極與汲極間隔相對的貼設於該基板上，該奈米線搭接於該源極與汲極之間，該絕緣層覆蓋於該源極、汲極以及該源極與
汲極之間之區域，該閘極疊設於該絕緣層上，該源極與汲極之相對端均為尖端狀設計，該奈米線連接於該源極與汲極之尖端之間。
一種電晶體之製作方法，其包括如下步驟：提供一基板；在該基板上按照預定圖案定義出第一電極區域以及第二電極區域；在該第一電極區域以及第二電極區域內製備導電薄膜以形成第一電極以及第二電極；提供一奈米線懸浮液，將該奈米線懸浮液分散於該基板上；通電使該第一電極與第二電極之間產生非均勻電場，藉由該非均勻電場的作用使該奈米線懸浮液中的奈米線搭接於該第一電極與第二電極之間；在該第一電極以及第二電極之上疊設導電薄膜以形成該電晶體之源極以及汲極；塗覆絕緣層以覆蓋該源極、汲極以及該源極與汲極之間之區域；在該絕緣層上製作該電晶體之閘極。
與先前技術相比，本發明實施例所提供之電晶體及其製作方法採用奈米線作為電晶體之載子通道，與傳統多晶或者非晶矽電晶體相較具有優良的載子遷移率，並且奈米線可以在其它的基板上進行高溫成長，而不會影響電晶體之基板的選擇，使得電晶體基板之選擇範圍大大拓寬。
100‧‧‧電晶體
10‧‧‧基板
11‧‧‧光阻層
15‧‧‧奈米線
20‧‧‧第一電極區域
21‧‧‧第一電極
30‧‧‧第二電極區域
31‧‧‧第二電極
40‧‧‧源極
50‧‧‧汲極
60‧‧‧絕緣層
70‧‧‧閘極
圖1係本發明實施方式所提供的電晶體之截面結構示意圖。
圖2係本發明實施方式所提供之電晶體之製程示意圖。
下面將結合附圖對本發明所提供的實施方式作進一步詳細說明。
請參見圖1，本發明實施方式所提供的電晶體100，其包括基板10、奈米線15、源極(source)40、汲極(drain)50、絕緣層60以及閘極(gate)70。
該源極40與該汲極50間隔相對的貼設於該基板10上，在本實施方式中，該源極40與該汲極50均由兩層導電膜所層疊而成，並且靠近該基板10的兩個導電膜層之相對端皆為尖端設計。
可以理解的，該源極40與該汲極50也可以是單層結構。
該奈米線15搭接於該源極40與該汲極50的尖端之間用作該源極40與該汲極50之間的電子、電洞傳輸通道。
該絕緣層60覆蓋於該源極40、汲極50及其之間之區域。該閘極70疊設於該絕緣層60上，優選的，該閘極70位於該奈米線15之正上方。
請參見圖2，本發明還提供了上述電晶體100之製作方法，其包括如下步驟。
(1)提供一奈米線懸浮液。
在本實施方式中，首先在基板上成長奈米線之陣列，然後使用溶劑將製備好的奈米線陣列自生長基板上剝落，並採用超聲波震盪的方式對奈米線進行震盪分散以形成奈米線懸浮液。
在本發明中，該奈米線之種類可以根據實際需要而定，因此奈米線懸浮液之製程也可能根據不同的奈米線種類以及成長方式有所不同，需要說明的是，無論採用何種方法，只要最終能夠得到奈米線懸浮液即可。
(2)提供一基板10，採用曝光顯影的方式在該基板10上定義出兩個相對設置的第一電極區域20以及第二電極區域30。
優選的，該基板10為可挠性透光基板。首先在該基板10上塗覆光阻層11，然後使用具有預定圖案的光罩對該光阻層11進行曝光顯影以將該預定圖案轉錄至該基板10上以定義出該相對設置的第一電極區域20以及第二電極區域30。
在本實施方式中，該第一電極區域20以及第二電極區域30分別呈梳狀設計，每條梳齒之寬度約大於該奈米線之直徑，並且每條梳齒之末端皆設計為尖齒狀。
可以理解的，該第一電極區域20以及第二電極區域30之形狀可以根據不同的設計需求來定。
可以理解的，還可以採用其它的方式例如蝕刻等方式在該基板10上定義該第一電極區域20以及第二電極區域30。
(3)在第一電極區域20以及第二電極區域30內製備導電薄膜以形成第一電極21以及第二電極31，之後完全去除該光阻層11。
採用化學沉積的方式在該第一電極區域20以及第二電極區域30內沉積該第一電極21以及第二電極31。優選的，控制該第一電極21以及第二電極31的沉積厚度大約為該奈米線懸浮液中奈米線15之半徑之長度左右。
可以理解的，還可以採用其它的方式在該第一電極區域20以及第二電極區域30內製備該第一電極21以及第二電極31。
(4)將該奈米線懸浮液分散於該基板10上。
利用吸管將該奈米線懸浮液滴在該基板10上，以使得該懸浮液中之奈米線15散佈於該第一電極21以及第二電極31之間。
可以理解的，還可以直接將該基板10浸置於該奈米線懸浮液中，以使該懸浮液中之奈米線15散佈於該第一電極21以及第二電極31之間。
(5)通電以使該第一電極21與第二電極31之間形成非均勻電場，藉由該非均勻電場的作用使該奈米線15搭接在該第一電極21以及第二電極31之間。
將該第一電極21與第二電極31分別接在交流電源的正負兩極上以在該第一電極21與第二電極31之間形成非均勻電場，懸浮在該懸浮液中的奈米線15在該非均勻電場的作用下發生極化從而沿着電場的方向進行定向排列，特別的，在本實施方式中，由於該第一電極21與第二電極31為梳狀設計，並且將每條梳齒之末端設計為尖齒狀，因此大大增加了奈米線15排列之方向性以及吸引力，從而能夠使得散佈於該第一電極21與第二電極31之間的奈米線15能夠很好的搭接在該第一電極21與第二電極31之間。
(6)加高該第一電極21與第二電極31之厚度以定義出電晶體之源極(source)40以及汲極(drain)50。
重複上述曝光顯影以及導電薄膜沉積步驟，在該第一電極21與第二電極31上疊置具有一定高度之電極層以定義出該電晶體100之源極40以及汲極50。
(7)清洗該基板10以去除殘留在該基板10上的多餘奈米線懸浮液。
(8)塗覆絕緣層60以覆蓋該源極40、汲極50以及該源極40與汲極50之間之區域。
(9)在該絕緣層60上製作閘極(gate)70。
優選的，該閘極70位於該源極40與汲極50之間之區域之上方，以此來避免電極之間電壓交互影響而導致降低該電晶體100之載子遷移率(mobility)。
與先前技術相比，本發明所提供之電晶體100及其製作方法採用奈米線作為電晶體之載子通道，與傳統多晶或者非晶矽電晶體相較具有優良的載子遷移率，並且奈米線可以在其它的基板上進行高溫成長，而不會影響電晶體之基板的選擇，使得電晶體基板之選擇範圍大大拓寬。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧基板
11‧‧‧光阻層
15‧‧‧奈米線
20‧‧‧第一電極區域
21‧‧‧第一電極
30‧‧‧第二電極區域
31‧‧‧第二電極
40‧‧‧源極
50‧‧‧汲極
60‧‧‧絕緣層
70‧‧‧閘極
Claims (6)
- 一種電晶體，其包括奈米線、基板、源極、汲極、絕緣層以及閘極，該源極與汲極間隔相對的貼設於該基板上，該奈米線搭接於該源極與汲極之間，該絕緣層覆蓋於該源極、汲極以及該源極與汲極之間之區域，該閘極疊設於該絕緣層上，其改進在於，該源極與該汲極之相對端均為尖端狀設計，該奈米線連接於該源極與汲極之尖端之間，該源極與汲極均為梳狀結構，且該源極的梳狀結構與該汲極的梳狀結構關於該奈米線的中心連線軸對稱。
- 如申請專利範圍第1項所述之電晶體，其中：該源極與汲極均為多層結構，且該多層結構中貼設於該基板上之電極層之相對端均為尖端設計。
- 一種電晶體之製作方法，其包括如下步驟：提供一基板；在該基板上按照預定圖案定義出第一電極區域以及第二電極區域；在該第一電極區域以及第二電極區域內製備導電薄膜以形成第一電極以及第二電極，該第一電極與該第二電極均為梳狀電極；提供一奈米線懸浮液，將該奈米線懸浮液分散於該基板上；通電使該第一電極與第二電極之間產生非均勻電場，藉由該非均勻電場的作用使該奈米線懸浮液中的奈米線搭接於該第一電極與第二電極之間；在該第一電極以及第二電極之上疊設導電薄膜以形成該電晶體之源極以及汲極，該源極與該汲極均為梳狀結構，且該源極的梳狀結構與該汲極的梳狀結構關於該奈米線的中心連線軸對稱；塗覆絕緣層以覆蓋該源極、汲極以及該源極與汲極之間之區域； 在該絕緣層上製作該電晶體之閘極。
- 如申請專利範圍第3項所述之電晶體之製作方法，其中：採用曝光顯影的方式在該基板上按照預定圖案定義出第一電極區域以及第二電極區域。
- 如申請專利範圍第3項所述之電晶體之製作方法，其中：該第一電極與該第二電極之梳齒均為尖齒狀設計。
- 如申請專利範圍第3項所述之電晶體之製作方法，其中：該第一電極與該第二電極之厚度小於該奈米線之直徑。
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