一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體制造技術領域，涉及一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著柔性顯示技術和智能可穿戴產品的迅速發展，柔性電子學受到越來越多的關注，對柔性場效應晶體管(Field Effect Transistor，FET)的研究也逐漸成為熱點課題，目前較為成熟的柔性晶體管制備工藝主要是基于有機半導體材料，或采用低溫多晶硅工藝。有機半導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，有機半導體材料還極易受到氧氣和濕度的影響，從而導致器件的可靠性存在很大問題。此外，低溫多晶硅工藝雖然可以在一定程度上改善有機半導體材料的可靠性問題，但其器件性能仍然很難得到有效提升，同時其復雜的制造工藝也極大地增加了生產成本，從而限制了其應用推廣，因此，目前對于柔性晶體管的研究重點仍然是尋找合適的無機半導體材料，以制備高性能的柔性晶體管，并克服有機半導體材料的可靠性問題。
[0003]研究發現，單壁碳納米管(SWNT)具有獨特的電學特性，尤其是半導體的單壁碳納米管具有非常高的載流子迀移率，在場效應晶體管中可表現出彈道輸運特性，是制備高性能的場效應晶體管的理想材料。同時，碳納米管還具有優異的材料特性，如良好的機械柔韌性和延展性以及光學透明性，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，柔性碳納米管場效應晶體管的制備成本高且產量較低，柔性碳納米管場效應晶體管要想獲得大規模的實際應用，必須首選研發出低成本的量產工藝技術。
[0004]因此，本領域技術人員亟需提供一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法，不僅與傳統的微電子加工工藝相兼容，同時為柔性碳納米管場效應晶體管的量產提供可能。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法，不僅與傳統的微電子加工工藝相兼容，同時為柔性碳納米管場效應晶體管的量產提供可會泛。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法，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效應晶體管；
[0010]步驟S04，采用光刻和刻蝕工藝在碳納米管場效應晶體管四周形成溝槽，且所述溝槽的四周相鄰的端點處保留預設尺寸的橋接；
[0011]步驟S05，對所述硅襯底進行橫向刻蝕，以使碳納米管場效應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效應晶體管轉移至柔性襯底，形成柔性碳納米管場效應晶體管。
[0013]優選的，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]在所述硅襯底上預先定位催化劑顆粒，并通過化學氣相沉積工藝原位生長碳納米管薄膜或平行陣列的碳納米管；或者，
[0015]將已生長好的平行陣列的碳納米管直接轉移至所述硅襯底；或者，
[0016]通過化學修飾法在所述硅襯底上淀積碳納米管薄膜。
[0017]優選的，所述步驟S03中，制備以所述碳納米管為溝道材料的場效應晶體管，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]優選的，采用原子層淀積工藝形成所述高K柵介質層，所述高K柵介質層的材質為_或 A1 203。
[0024]優選的，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]優選的，所述步驟S04中，利用光刻和刻蝕工藝在碳納米管場效應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效應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處保留預設尺寸的橋接；
[0027]步驟S042，采用刻蝕工藝對所述高K柵介質層以及二氧化硅層進行刻蝕，且刻蝕停止于所述硅襯底的上表面。
[0028]優選的，所述步驟S05中，采用Κ0Η或TMAH溶液對所述硅襯底進行橫向濕法刻蝕。
[0029]優選的，所述步驟S06中，所述柔性襯底包括有機柔性襯底以及無機柔性襯底。
[0030]優選的，所述有機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二甲苯；所述無機柔性襯底的材料包括鋁箔或錫箔。
[0031 ]與現有的方案相比，本發明提供了一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法，首先在硅襯底上制備碳納米管，接著制備碳納米管場效應晶體管，最后通過PDMS印章工藝將碳納米管場效應晶體管轉移至柔性襯底，本發明兼容了目前主流的高性能碳納米管晶體管的制備工藝，通過集成柔性封裝工藝，實現了柔性碳納米管場效應晶體管的大規模量產，其市場應用價值廣闊。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本發明中制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法的流程示意圖；
[0034]圖2a_2e是本發明中形成柔性碳納米管場效應晶體管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0036]上述及其它技術特征和有益效果，將結合實施例及附圖對本發明的制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法進行詳細說明。圖1是本發明中制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法的流程示意圖；圖2a_2e是本發明中形成柔性碳納米管場效應晶體管的結構示意圖。
[0037]如圖1所示，本發明提供了一種制備柔性碳納米管場效應晶體管的方法，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，優選〈111 >晶向的硅襯底100，然后在〈111 >晶向的硅襯底上優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采用半導體工藝中的標準熱氧化工藝參數即可，值得說明的是，采用其他生長工藝在硅襯底100上形成二氧化硅200均在本發明的保護范圍，實際工藝過程中，本領域技術人員可根據實際需要選擇生長二氧化硅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上預先定位催化劑顆粒，并通過化學氣相沉積工藝原位生長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好的平行陣列的碳納米管300直接轉移至硅襯底100 ;第三種方法是通過化學修飾法在硅襯底100上淀積碳納米管薄膜。
[0042]步驟S03，制備以碳納米管300為溝道材料的場效應晶體管400 (請參閱圖2b)。
[0043]本步驟中，制備以碳納米管300為溝道材料的場效應晶體管400，具體包括以下步驟