柔性晶体管的制备方法技术

本发明专利技术适用于半导体晶体管制备技术领域，提供了一种柔性晶体管的制备方法，包括：将获取的六方氮化硼h‑BN薄膜转移至预设衬底表面；在所述h‑BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品；在所述晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的柔性膜；将所述晶体管样品与所述柔性膜从所述预设衬底上剥离，获得柔性晶体管。本发明专利技术中的柔性晶体管的制备方法，避免了直接在柔性衬底上制备晶体管具有对准偏差且性能退化的问题，同时采用柔性膜包覆晶体管样品，解决了柔性晶体管在弯折过程中电极易脱落的问题。

Preparation of flexible transistor

【技术实现步骤摘要】
柔性晶体管的制备方法
本专利技术属于半导体晶体管制备
，尤其涉及一种柔性晶体管的制备方法。
技术介绍
器件柔性化是微电子技术未来发展的重要方向，随着电子工业的飞速发展，柔性电子器件以其独特的柔韧延展性、高效多功能性以及便携可穿戴性成为下一代电子工业发展的重要领域，引起人们越来越多的关注。其中晶体管作为许多电子设备驱动部分的放大器和开关，在电子器件中应用广泛，故柔性晶体管也是柔性电子器件中一个重要的研究方向。传统的柔性晶体管制备技术为将柔性二维半导体材料转移至柔性衬底上，再经过制作台面、源漏和栅电极等工艺，获得柔性晶体管。由于柔性衬底热膨胀系数较大且表面不平，会导致所制备的柔性晶体管存在对准偏差和性能退化的问题，另一方面晶体管电极与柔性衬底间接触不够紧密，会导致柔性晶体管在弯折过程中电极脱落的现象，这些问题都会限制柔性晶体管的商业化应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种柔性晶体管的制备方法，以解决现有技术中制备的柔性晶体管对准偏差较大性能退化以及柔性晶体管弯折过程中电极易脱落的问题。本专利技术实施例提供了一种柔性晶体管的制备方法，包括：将获取的六方氮化硼h-BN薄膜转移至预设衬底表面；在所述h-BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品；在所述晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的柔性膜；将所述晶体管样品与所述柔性膜从所述预设衬底上剥离，获得柔性晶体管。可选的，所述将获取的h-BN薄膜转移至预设衬底表面，包括：在金属衬底表面生长第一预设厚度的h-BN薄膜；使用第一转移介质辅助将所述第一预设厚度的h-BN薄膜转移至预设衬底表面。可选的，所述在所述h-BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品，包括：使用第二转移介质辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上，刻蚀掉部分所述二维半导体材料，剩余二维半导体材料构成导电沟道；在所述导电沟道和未被所述导电沟道覆盖的h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶，在所述第一光刻胶上通过光刻工艺光刻获得第一图形，根据所述第一图形制作第二预设厚度的源漏电极，所述源漏电极分别位于导电沟道两侧且所述源漏电极一端位于所述h-BN薄膜上方，另一端位于所述导电沟道上方；去除所述第一光刻胶，在所述导电沟道、所述源漏电极和未被所述导电沟道和所述源漏电极覆盖的h-BN薄膜上旋涂第二光刻胶，在所述第二光刻胶上通过光刻工艺光刻获得第二图形，根据所述第二图形沉积第三预设厚度的栅介质层，并在所述栅介质层上方沉积第四预设厚度的栅电极，去除所述第二光刻胶，获得所述晶体管样品。可选的，所述第一转移介质为金膜；所述第二转移介质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA膜、聚二甲基硅氧烷PDMS膜、金膜或钛膜中的任一种。可选的，所述第二转移介质为金膜时，所述二维半导体材料为石墨烯、碳纳米管、黑磷或硒化铟中的任一种；所述第二转移介质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA膜、聚二甲基硅氧烷PDMS膜或钛膜中的任一种时，所述二维半导体材料为石墨烯、碳纳米管、二硫化钼、黑磷、二硫化钨或硒化铟中的任一种。可选的，所述使用第二转移介质辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上，刻蚀掉部分所述二维半导体材料，剩余二维半导体材料构成导电沟道，包括：所述第二转移介质为金膜时，使用金膜辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上，在所述金膜上旋涂台面胶，通过光刻工艺光刻获得第三图形，湿法腐蚀未被所述第三图形覆盖的金膜，露出所述金膜下的二维半导体材料，并使用氧等离子体刻蚀所述金膜下的二维半导体材料，去除所述台面胶，剩余二维半导体材料构成导电沟道；或者：所述第二转移介质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA膜、聚二甲基硅氧烷PDMS膜或钛膜中的任一种时，使用任一种所述第二转移介质辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上，并去除任一种所述第二转移介质，在所述二维半导体材料上旋涂台面胶，通过光刻工艺光刻获得第三图形，使用氧等离子体刻蚀未被所述第三图形覆盖的二维半导体材料，去除所述台面胶，剩余二维半导体材料构成导电沟道。可选的，所述第一预设厚度为5nm～20nm；所述第二预设厚度为150nm～500nm；所述第三预设厚度为5nm～20nm；所述第四预设厚度为100nm～500nm。可选的，所述预设衬底为刚性衬底，所述刚性衬底为蓝宝石、二氧化硅或硅中的任一种。可选的，所述在所述晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的柔性膜，包括：在所述晶体管样品上旋涂聚酰亚胺PI溶液，并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的PI柔性膜。可选的，所述PI溶液的旋涂厚度为2μm～100μm。本专利技术实施例通过将h-BN薄膜转移至预设衬底上，并在h-BN薄膜上制作晶体管的导电沟道区域、源漏电极、栅介质层以及栅电极等，避免了在表面粗糙的柔性衬底上制备柔性晶体管过程中的对准偏差以及性能退化的问题，同时在晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，在晶体管样品上形成柔性膜，形成了柔性膜包覆晶体管样品的模式，解决了柔性晶体管在弯折过程中电极易脱落的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的柔性晶体管的制备方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的在h-BN薄膜上制备晶体管样品的流程示意图；图3(1)是本专利技术实施例提供的使用第二转移介质辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上的剖面结构示意图；图3(2)是本专利技术实施例提供的在金膜上旋涂台面胶并曝光后的剖面结构示意图；图3(3)是本专利技术实施例提供的第二转移介质为金膜时获得导电沟道后的剖面结构示意图；图3(4)是本专利技术实施例提供的在二维半导体材料上旋涂台面胶并曝光后的剖面结构示意图；图3(5)是本专利技术实施例提供的第二转移介质不为金膜时获得导电沟道后的剖面结构示意图；图3(6)是本专利技术实施例提供的第二转移介质为金膜时旋涂第一光刻胶并曝光后的剖面结构示意图；图3(7)是本专利技术实施例提供的制作源漏电极的剖面结构示意图；图3(8)是本专利技术实施例提供的第二转移介质为金膜时旋涂第二光刻胶并曝光后的剖面结构示意图；图3(9)是本专利技术实施例提供的第二转移介质为金膜时的晶体管样品的剖面结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的柔性晶体管的剖面结构示意图。图中：1-预设衬底；2-h-BN薄膜；3-二维半导体材料；31-导电沟道；4-第二转移介质；41-保留的金膜；5-台面胶；51-第三图形；6-第一光刻胶；61-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性晶体管的制备方法，其特征在于，包括：/n将获取的六方氮化硼h-BN薄膜转移至预设衬底表面；/n在所述h-BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品；/n在所述晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的柔性膜；/n将所述晶体管样品与所述柔性膜从所述预设衬底上剥离，获得柔性晶体管。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
将获取的六方氮化硼h-BN薄膜转移至预设衬底表面；
在所述h-BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品；
在所述晶体管样品上旋涂柔性衬底溶液并经过干燥处理，获得在所述晶体管样品上形成的柔性膜；
将所述晶体管样品与所述柔性膜从所述预设衬底上剥离，获得柔性晶体管。


2.如权利要求1所述的柔性晶体管的制备方法，其特征在于，所述将获取的h-BN薄膜转移至预设衬底表面，包括：
在金属衬底表面生长第一预设厚度的h-BN薄膜；
使用第一转移介质辅助将所述第一预设厚度的h-BN薄膜转移至预设衬底表面。


3.如权利要求2所述的柔性晶体管的制备方法，其特征在于，所述在所述h-BN薄膜上制作导电沟道、源漏电极、栅介质层以及栅电极，获得晶体管样品，包括：
使用第二转移介质辅助将二维半导体材料转移至h-BN薄膜上，刻蚀掉部分所述二维半导体材料，剩余二维半导体材料构成导电沟道；
在所述导电沟道和未被所述导电沟道覆盖的h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶，在所述第一光刻胶上通过光刻工艺光刻获得第一图形，根据所述第一图形制作第二预设厚度的源漏电极，所述源漏电极分别位于导电沟道两侧且所述源漏电极一端位于所述h-BN薄膜上方，另一端位于所述导电沟道上方；
去除所述第一光刻胶，在所述导电沟道、所述源漏电极和未被所述导电沟道和所述源漏电极覆盖的h-BN薄膜上旋涂第二光刻胶，在所述第二光刻胶上通过光刻工艺光刻获得第二图形，根据所述第二图形沉积第三预设厚度的栅介质层，并在所述栅介质层上方沉积第四预设厚度的栅电极，去除所述第二光刻胶，获得所述晶体管样品。


4.如权利要求3所述的柔性晶体管的制备方法，其特征在于，
所述第一转移介质为金膜；
所述第二转移介质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA膜、聚二甲基硅氧烷PDMS膜、金膜或钛膜中的任一种。


5.如权利要求4所述的柔性晶体管的制备方法，其特征在于，
所述第二转移介质为金膜时，所述二维半导体材料为石墨烯、碳纳米管、黑磷或硒化铟中的任一种；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学栋，冯志红，蔚翠，何泽召，刘庆彬，郭建超，周闯杰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13