一种柔性薄膜晶体管及其制备方法

本发明涉及半导体制备，特别是涉及一种柔性薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，电子产品融入到人们生活的每个领域，走进了千家万户，而人们对于电子产品的需求也变得多种多样，集成电路需要在各种不同的应用场景下满足人们的要求。柔性电子由于其可弯曲、质量轻等特点在一些特殊的应用场景中得到应用，并且应用范围变得越来越广。但是柔性电子对材料在灵活度、柔韧性等方面提出了新的要求，这使得刚性且笨重的si材料已经不适用于这一领域的发展。此外，si基晶体管复杂的制备过程同样限制了柔性电子的发展。因此如何设计一种经过多次折叠后其转移特性曲线仍表现出良好的稳定性的柔性薄膜晶体管结构将成为本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种柔性薄膜晶体管及其制备方法，以提高多次折叠后其转移特性曲线仍表现出良好的稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种柔性薄膜晶体管，所述柔性薄膜晶体管包括：

3、衬底；

4、第一金属薄膜，设置在所述衬底中第一顶角位置处；

5、第二金属薄膜，设置在所述衬底中第二顶角位置处；所述第一顶角位置与所述第二顶角位置为所述衬底的相邻顶角位置；所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间存在间隙；

6、第三金属薄膜，设置在所述衬底的边缘中心位置处，所述边缘中心位置为第三顶角位置与第四顶角位置之间的中间位置处；所述第三金属薄膜与所述第一金属薄膜分别和所述第二金属薄膜之间存在间隙；

7、pdse2沟道层，覆盖在所述第一金属薄膜部分区域、所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间衬底区域以及所述第二金属薄膜部分区域；

8、h-bn介电层，覆盖在所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间所述pdse2沟道层区域；

9、石墨烯薄膜，覆盖在所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间所述h-bn介电层部分区域和所述第三金属薄膜部分区域。

10、可选地，所述第一金属薄膜、所述第二金属薄膜和所述第三金属薄膜均为金薄膜；所述衬底为pet衬底。

11、可选地，所述石墨烯薄膜覆盖所述第三金属薄膜的长度为5-15μm，所述pdse2沟道层覆盖所述第一金属薄膜的长度为5-15μm，所述pdse2沟道层覆盖所述第二金属薄膜的长度为5-15μm。

12、可选地，所述石墨烯薄膜的总长为50-200μm，所述石墨烯薄膜的厚度为5-10nm；所述pdse2沟道层的总长为30-50μm，所述pdse2沟道层的厚度为5-15nm；h-bn介电层的总长为15-40μm，h-bn介电层的厚度为5-10nm。

13、可选地，所述第一金属薄膜、所述第二金属薄膜和所述第三金属薄膜的厚度均为50nm，所述pet衬底的厚度为0.01cm。

14、本发明还提供一种柔性薄膜晶体管的制备方法，所述制备方法包括：

15、步骤s1：对衬底进行清洗，获得目标衬底；

16、步骤s2：对清洗后的衬底进行涂抹光刻胶、电子束光刻、显影、蒸镀和去胶处理，分别获得第一金属薄膜、第二金属薄膜和第三金属薄膜；

17、步骤s3：分别选取pdse2晶体块、h-bn晶体块和石墨烯晶体块，利用英格兰蓝色胶带和光学显微镜进行相配合使用，分别获得pdse2沟道层、h-bn介电层和石墨烯薄膜；

18、步骤s4：将所述pdse2沟道层转移至所述第一金属薄膜部分区域、所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间衬底区域以及所述第二金属薄膜部分区域；

19、步骤s5：将所述h-bn介电层转移至所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间所述pdse2沟道层区域；

20、步骤s6：将所述石墨烯薄膜转移至所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间所述h-bn介电层部分区域和所述第三金属薄膜部分区域。

21、可选地，所述对清洗后的衬底进行涂抹光刻胶、电子束光刻、显影、蒸镀和去胶处理，分别获得第一金属薄膜、第二金属薄膜和第三金属薄膜，具体包括：

22、涂抹光刻胶：将所述目标衬底放置于旋转涂布机中，将光刻胶用滴管滴在所述目标衬底上，利用旋转涂布机旋涂两次，涂抹完成后加热器控制烤盘温度为180℃烘烤90s备用；

23、电子束光刻：将烘烤后的目标衬底放入电子束光刻系统中进行多次修正以及曝光操作；

24、显影：准备两个烧杯，一个倒入显影液，另一个倒入异丙酮，将曝光后的目标衬底浸泡在显影液数秒之后，放入异丙酮中洗涤残留的显影液，并以氮气枪吹干备用；

25、蒸镀：通过真空热蒸发法，在显影处理后的目标衬底上蒸镀金属备用；

26、去胶：将蒸镀后的目标衬底进行多次丙酮冲洗，再用氮气枪吹干样品表面以及经电子束光刻后获得制备了第一金属薄膜、第二金属薄膜和第三金属薄膜。

27、可选地，蒸镀金属的电流为80-90a，速率为0.1-0.12nm/s。

28、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

29、本发明公开一种柔性薄膜晶体管及其制备方法，柔性薄膜晶体管包括：衬底、第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜、pdse2沟道层、h-bn介电层和石墨烯薄膜；第一金属薄膜和第二金属薄膜分别设置在衬底中相邻的两个顶角位置处；第三金属薄膜设置在所述衬底的边缘中心位置处，pdse2沟道层覆盖在第一金属薄膜部分区域、第一金属薄膜与第二金属薄膜之间衬底区域以及第二金属薄膜部分区域；h-bn介电层覆盖在第一金属薄膜与第二金属薄膜之间pdse2沟道层区域；石墨烯薄膜覆盖在第一金属薄膜与第二金属薄膜之间h-bn介电层部分区域和第三金属薄膜部分区域。本发明将石墨烯薄膜覆盖在第三金属薄膜部分区域构成石墨烯栅极，以使后续将栅极电压施加在第三金属薄膜上，能够有效提高多次折叠后其转移特性曲线仍表现出良好的稳定性；另外，同时将三个用于施加电压的第一金属薄膜、第二金属薄膜和第三金属薄膜是在同一次光刻中制备的，所以本发明减少了在晶体管制作过程中的光刻次数。

技术特征：

1.一种柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述柔性薄膜晶体管包括：

2.根据权利要求1所述的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属薄膜、所述第二金属薄膜和所述第三金属薄膜均为金薄膜；所述衬底为pet衬底。

3.根据权利要求1所述的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述石墨烯薄膜覆盖所述第三金属薄膜的长度为5-15μm，所述pdse2沟道层覆盖所述第一金属薄膜的长度为5-15μm，所述pdse2沟道层覆盖所述第二金属薄膜的长度为5-15μm。

4.根据权利要求1所述的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述石墨烯薄膜的总长为50-200μm，所述石墨烯薄膜的厚度为5-10nm；所述pdse2沟道层的总长为30-50μm，所述pdse2沟道层的厚度为5-15nm；h-bn介电层的总长为15-40μm，h-bn介电层的厚度为5-10nm。

5.根据权利要求2所述的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属薄膜、所述第二金属薄膜和所述第三金属薄膜的厚度均为50nm，所述pet衬底的厚度为0.01cm。

6.一种柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述对清洗后的衬底进行涂抹光刻胶、电子束光刻、显影、蒸镀和去胶处理，分别获得第一金属薄膜、第二金属薄膜和第三金属薄膜，具体包括：

8.根据权利要求7所述的柔性薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，蒸镀金属的电流为80-90a，速率为0.1-0.12nm/s。

技术总结本发明涉及半导体制备技术领域，特别是涉及一种柔性薄膜晶体管及其制备方法，包括：衬底、第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜、PdSe<subgt;2</subgt;沟道层、h‑BN介电层和石墨烯薄膜；第一金属薄膜和第二金属薄膜分别设置在衬底中相邻的两个顶角位置处；第三金属薄膜设置在所述衬底的边缘中心位置处，PdSe<subgt;2</subgt;沟道层覆盖在第一金属薄膜部分区域、第一金属薄膜与第二金属薄膜之间衬底区域以及第二金属薄膜部分区域；h‑BN介电层覆盖在第一金属薄膜与第二金属薄膜之间PdSe<subgt;2</subgt;沟道层区域；石墨烯薄膜覆盖在第一金属薄膜与第二金属薄膜之间h‑BN介电层部分区域和第三金属薄膜部分区域，能够有效提高多次折叠后其转移特性曲线仍表现出良好的稳定性。技术研发人员：李梦姣,郑浩,张建华受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5