一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著柔性顯示技術(shù)和智能可穿戴產(chǎn)品的迅速發(fā)展，柔性電子學(xué)受到越來(lái)越多的關(guān)注，對(duì)柔性場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor，F(xiàn)ET)的研究也逐漸成為熱點(diǎn)課題，目前較為成熟的柔性晶體管制備工藝主要是基于有機(jī)半導(dǎo)體材料，或采用低溫多晶硅工藝。有機(jī)半導(dǎo)體材料雖然具有較好的柔韌性和較低的工藝成本，但其較低的載流子迀移率極大地限制了器件性能的提升，同時(shí)，有機(jī)半導(dǎo)體材料還極易受到氧氣和濕度的影響，從而導(dǎo)致器件的可靠性存在很大問(wèn)題。此外，低溫多晶硅工藝雖然可以在一定程度上改善有機(jī)半導(dǎo)體材料的可靠性問(wèn)題，但其器件性能仍然很難得到有效提升，同時(shí)其復(fù)雜的制造工藝也極大地增加了生產(chǎn)成本，從而限制了其應(yīng)用推廣，因此，目前對(duì)于柔性晶體管的研究重點(diǎn)仍然是尋找合適的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料，以制備高性能的柔性晶體管，并克服有機(jī)半導(dǎo)體材料的可靠性問(wèn)題。
[0003]研究發(fā)現(xiàn)，單壁碳納米管(SWNT)具有獨(dú)特的電學(xué)特性，尤其是半導(dǎo)體的單壁碳納米管具有非常高的載流子迀移率，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中可表現(xiàn)出彈道輸運(yùn)特性，是制備高性能的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的理想材料。同時(shí)，碳納米管還具有優(yōu)異的材料特性，如良好的機(jī)械柔韌性和延展性以及光學(xué)透明性，這使得碳納米管成為制備柔性電子器件的理想材料。但是由于受限于工藝條件和制備能力，柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備成本高且產(chǎn)量較低，柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管要想獲得大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用，必須首選研發(fā)出低成本的量產(chǎn)工藝技術(shù)。
[0004]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需提供一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，不僅與傳統(tǒng)的微電子加工工藝相兼容，同時(shí)為柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的量產(chǎn)提供可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，不僅與傳統(tǒng)的微電子加工工藝相兼容，同時(shí)為柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的量產(chǎn)提供可會(huì)泛。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟S01，提供一硅襯底，并在所述硅襯底上形成二氧化硅層；
[0008]步驟S02，在具有二氧化硅層的硅襯底上制備碳納米管；
[0009]步驟S03，制備以所述碳納米管為溝道材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管；
[0010]步驟S04，采用光刻和刻蝕工藝在碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管四周形成溝槽，且所述溝槽的四周相鄰的端點(diǎn)處保留預(yù)設(shè)尺寸的橋接；
[0011]步驟S05，對(duì)所述硅襯底進(jìn)行橫向刻蝕，以使碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的底部保持懸空；
[0012]步驟S06，采用PDMS印章工藝將碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管轉(zhuǎn)移至柔性襯底，形成柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟S02中，在所述二氧化硅層上制備碳納米管包括以下方法:
[0014]在所述硅襯底上預(yù)先定位催化劑顆粒，并通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝原位生長(zhǎng)碳納米管薄膜或平行陣列的碳納米管；或者，
[0015]將已生長(zhǎng)好的平行陣列的碳納米管直接轉(zhuǎn)移至所述硅襯底；或者，
[0016]通過(guò)化學(xué)修飾法在所述硅襯底上淀積碳納米管薄膜。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟S03中，制備以所述碳納米管為溝道材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，具體包括以下步驟:
[0018]步驟S031，制備源漏電極；
[0019]步驟S032，在所述二氧化娃層上淀積高K柵介質(zhì)層；
[0020]步驟S033，制備柵電極以及柵電極引出線；
[0021]步驟S034，制備源漏電極接觸孔，引出所述源漏電極。
[0022]優(yōu)選的，采用光刻、刻蝕以及金屬剝離工藝制備源漏電極和柵電極，所述源漏電極以及柵電極包括鈦粘附層和金電極層，或者包括鈦粘附層和鈀電極層。
[0023]優(yōu)選的，采用原子層淀積工藝形成所述高K柵介質(zhì)層，所述高K柵介質(zhì)層的材質(zhì)為_(kāi)或 A1 203。
[0024]優(yōu)選的，采用光刻、刻蝕以及金屬剝離工藝制備所述源漏電極接觸孔。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟S04中，利用光刻和刻蝕工藝在碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管四周形成溝槽，具體包括以下步驟:
[0026]步驟S041，采用光刻工藝在所述碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的四周定義出溝槽圖形，并使溝槽的四周相鄰的端點(diǎn)處保留預(yù)設(shè)尺寸的橋接；
[0027]步驟S042，采用刻蝕工藝對(duì)所述高K柵介質(zhì)層以及二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，且刻蝕停止于所述硅襯底的上表面。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟S05中，采用Κ0Η或TMAH溶液對(duì)所述硅襯底進(jìn)行橫向濕法刻蝕。
[0029]優(yōu)選的，所述步驟S06中，所述柔性襯底包括有機(jī)柔性襯底以及無(wú)機(jī)柔性襯底。
[0030]優(yōu)選的，所述有機(jī)柔性襯底的材料包括聚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或聚對(duì)二甲苯；所述無(wú)機(jī)柔性襯底的材料包括鋁箔或錫箔。
[0031 ]與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明提供了一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，首先在硅襯底上制備碳納米管，接著制備碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管，最后通過(guò)PDMS印章工藝將碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管轉(zhuǎn)移至柔性襯底，本發(fā)明兼容了目前主流的高性能碳納米管晶體管的制備工藝，通過(guò)集成柔性封裝工藝，實(shí)現(xiàn)了柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的大規(guī)模量產(chǎn)，其市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值廣闊。
【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本發(fā)明中制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法的流程示意圖；
[0034]圖2a_2e是本發(fā)明中形成柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0036]上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明中制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法的流程示意圖；圖2a_2e是本發(fā)明中形成柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種制備柔性碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，包括以下步驟:
[0038]步驟S01，提供一硅襯底100，并在硅襯底100上形成二氧化硅層200。
[0039]具體的，本步驟中，優(yōu)選〈111 >晶向的硅襯底100，然后在〈111 >晶向的硅襯底上優(yōu)先采用熱氧化工藝形成二氧化硅層200，本步驟中的熱氧化工藝參數(shù)采用半導(dǎo)體工藝中的標(biāo)準(zhǔn)熱氧化工藝參數(shù)即可，值得說(shuō)明的是，采用其他生長(zhǎng)工藝在硅襯底100上形成二氧化硅200均在本發(fā)明的保護(hù)范圍，實(shí)際工藝過(guò)程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇生長(zhǎng)二氧化硅200的工藝。
[0040]步驟S02，在具有二氧化硅層的硅襯底100上制備碳納米管300 (請(qǐng)參閱圖2a)。
[0041]具體的，本步驟中，制備碳納米管300包括多種方法:第一種方法是在硅襯底100上預(yù)先定位催化劑顆粒，并通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝原位生長(zhǎng)碳納米管薄膜或平行陣列的碳納米管300 ;第二種方法是將已生長(zhǎng)好的平行陣列的碳納米管300直接轉(zhuǎn)移至硅襯底100 ;第三種方法是通過(guò)化學(xué)修飾法在硅襯底100上淀積碳納米管薄膜。
[0042]步驟S03，制備以碳納米管300為溝道材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管400 (請(qǐng)參閱圖2b)。
[0043]本步驟中，制備以碳納米管300為溝道材料的場(chǎng)效應(yīng)晶體管400，具體包括以下步驟