本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，且特別涉及一種無機薄膜晶體管、制備方法及RFID標(biāo)簽。

背景技術(shù)：

隨著智能手機以及移動支付的普及，中國電子商務(wù)飛速發(fā)展起來，帶動著物流行業(yè)呈爆炸式增長。為了提升市場競爭力，降低人力成本和提高作業(yè)效率，急需建立一套更先進(jìn)更有效的物流自動化系統(tǒng)。在此自動化系統(tǒng)中，核心部件電子標(biāo)簽起到了舉足輕重的作用，使用電子標(biāo)簽可以極大地提高物流分揀的效率。

現(xiàn)有的電子標(biāo)簽不僅價格昂貴且作為電子標(biāo)簽中重要部件的無機薄膜晶體管其基于剛性易脆的硅基片。相比有機薄膜晶體管，無機薄膜晶體管具有器件遷移率高、工作穩(wěn)定性好(由于有機半導(dǎo)體材料的本征缺陷多，穩(wěn)定性很差)，工藝可重復(fù)性高(有機薄膜晶體管很容易受環(huán)境的影響而導(dǎo)致工藝重復(fù)性差)、大面積均勻性好以及可回收利用等優(yōu)點，但是它沒有有機半導(dǎo)體材料的柔性好，彎曲容易脆裂；該特性極大限制了電子標(biāo)簽的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有無機薄膜晶體管及電子標(biāo)簽柔性差的問題，提供一種無機薄膜晶體管、制備方法及RFID電子標(biāo)簽。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無機薄膜晶體管，包括柔性基底、源極、漏極以及依次形成在源極和漏極上方的有源層、柵介質(zhì)層和柵電極。源極和漏極分別形成在柔性基底上，源極和漏極均由第一柔性導(dǎo)電薄膜制成，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米。柵電極由第二柔性導(dǎo)電薄膜制成，第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米。

于本發(fā)明一實施例中，有源層為金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜，有源層的厚度小于或等于20納米。

于本發(fā)明一實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜均為柔性金屬導(dǎo)電薄膜、石墨導(dǎo)電薄膜、石墨烯導(dǎo)電薄膜、碳納米管材或碳納米線材中的任一種。

于本發(fā)明一實施例中，柔性金屬導(dǎo)電薄膜為柔性的納米銀薄膜、柔性的銀漿薄膜、錫膏薄膜或銅銦錫鎵薄膜中的任一種。

相對應(yīng)的，本發(fā)明另一方面還提供一種無機薄膜晶體管的制備方法，包括：

提供一柔性基底；

在柔性基底上沉積第一柔性導(dǎo)電薄膜，經(jīng)圖形化后形成無機薄膜晶體管的源極和漏極，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米；

在形成源極和漏極的柔性基底上依次形成有源層和柵介質(zhì)層；

在柵介質(zhì)層上沉積第二柔性導(dǎo)電薄膜，經(jīng)圖形化后形成柵電極，第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米。

于本發(fā)明一實施例中，采用磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、熱蒸發(fā)法、原子層沉積法、脈沖激光沉積法、溶膠凝膠法、化學(xué)溶液或外延生長法中的任一種或多種的結(jié)合來形成第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜。

于本發(fā)明一實施例中，有源層為金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜，有源層的厚度小于或等于20納米。

于本發(fā)明一實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜均為柔性金屬導(dǎo)電薄膜、石墨導(dǎo)電薄膜、石墨烯導(dǎo)電薄膜、碳納米管材或碳納米線材中的任一種。

本發(fā)明另一方面還提供一種RFID標(biāo)簽，包括至少一個上述所述的無機薄膜晶體管。

于本發(fā)明一實施例中，在至少一個無機薄膜晶體管內(nèi)單個有源層的面積小于50微米*50微米且占整個RFID標(biāo)簽芯片面積比小于或等于5％。

綜上所述，本發(fā)明提供的無機薄膜晶體管、制備方法及RFID標(biāo)簽與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

通過采用柔性基底且將無機薄膜晶體管中厚度較厚且面積較大的漏極、源極和柵電極采用柔性導(dǎo)電材料制成，該設(shè)置使得形成的無機薄膜晶體管在具有傳統(tǒng)無機薄膜晶體管高穩(wěn)定性、工藝高重復(fù)性的特點下還具有傳統(tǒng)有機薄膜晶體管的可彎曲性，克服了傳統(tǒng)無機薄膜晶體管彎曲容易脆裂的問題，實現(xiàn)了無機薄膜晶體管在電子標(biāo)簽等柔性電路上的應(yīng)用。為具有更好的抗彎曲性能，設(shè)置由無機薄膜材料制成的有源層的厚度小于或等于20納米。

為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1至圖4所示為本發(fā)明一實施例提供的無機薄膜晶體管的制備流程圖。

圖5所示為本發(fā)明一實施例提供的無機薄膜晶體管，當(dāng)其源極、漏極和柵電極均200納米時的I_D-V_G曲線圖和I_G-V_G曲線圖。

圖6所示為發(fā)明一實施例提供的無機薄膜晶體管，當(dāng)其源極、漏極和柵電極均60納米時的I_D-V_G曲線圖和I_G-V_G曲線圖。

具體實施方式

如圖1至圖4所示，本實施例提供的無機薄膜晶體管包括柔性基底1、源極2、漏極3以及依次形成在源極2和漏極3上方的有源層4、柵介質(zhì)層5和柵電極6。源極2和漏極3分別形成在柔性基底1上，源極2和漏極3均由第一柔性導(dǎo)電薄膜制成，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米。柵電極6由第二柔性導(dǎo)電薄膜制成，第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度大于或等于100納米且小于或等于1微米。

于本實施例中，如圖5和圖6所示，優(yōu)選的，設(shè)置第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均為200納米。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度可為大于或等于100納米且小于或等于1微米內(nèi)的其它值，相應(yīng)的第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度亦可為大于或等于100納米且小于或等于1微米內(nèi)的其它值。

在圖5和圖6中，I_D為源漏間電流，V_G為柵極電壓，I_G為柵極電流。圖5中第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均為200納米，此時從圖中可得，開啟電壓約0伏左右，開啟時源漏間電流(關(guān)態(tài)電流)約為10^-14安培，趨于飽和時源漏間電流(開態(tài)電流)約為10^-5安培，器件開關(guān)比(開態(tài)電流和關(guān)態(tài)電流的比值)較大，接近10⁹；柵極電流I_G較小，接近10^-13安培，器件的漏電流小，器件性能好。而在圖6中，此時第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均為60納米，從圖中可得，開啟電壓為負(fù)，約-10伏左右，開啟時源漏間電流約為10^-7安培，趨于飽和時源漏間電流約為10^-5安培，器件開關(guān)比小，接近100；并且源漏間電流I_D不受柵極電壓V_G控制。進(jìn)一步的，開啟時柵極電流I_G接近10^-12安培，比第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均為200納米時高出一個數(shù)量級，器件性能差。同樣的，當(dāng)?shù)谝蝗嵝詫?dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均小于100納米時，器件的特性和厚度為60納米的情況一樣，性能很差。

圖5和圖6中，V_DS表示漏源電壓，W/L為無機薄膜晶體管的寬度和長度之比。

于本實施例中，有源層4為金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，有源層4可為其它無機半導(dǎo)體薄膜。為具有更好的抗彎曲性能，于本實施例中，設(shè)置有源層4的厚度等于20納米。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，有源層4的厚度可為小于20納米內(nèi)的其它值。

于本實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜均為柔性金屬導(dǎo)電薄膜，具體而言為柔性的納米銀薄膜。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜可分別為柔性的銀漿薄膜、錫膏薄膜或銅銦錫鎵薄膜中的任一種?；蛘哂谄渌鼘嵤├校谝蝗嵝詫?dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜可分別石墨導(dǎo)電薄膜、石墨烯導(dǎo)電薄膜、碳納米管材或碳納米線材中的任一種。

相對應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種無機薄膜晶體管的制備方法，具體如圖1至圖4所示。

首先，提供一柔性基底1，如PDMS薄膜(聚二甲基硅氧烷薄膜)。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，柔性基底1可為PI薄膜。

其次，如圖1所示，在柔性基底上沉積第一柔性導(dǎo)電薄膜，經(jīng)圖形化后形成無機薄膜晶體管的源極2和漏極3。所述圖形化的方式可為剝離或刻蝕。于本實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度為200納米。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜的厚度可為大于或等于100納米且小于或等于1微米內(nèi)的其他值。于本實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜為柔性金屬導(dǎo)電薄膜，具體而言為柔性的納米銀薄膜。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜可為柔性的銀漿薄膜、錫膏薄膜或銅銦錫鎵薄膜中的任一種。或者于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜可為石墨導(dǎo)電薄膜、石墨烯導(dǎo)電薄膜、碳納米管材或碳納米線材中的任一種。

接著，如圖3和圖4所示，在柔性基底1上源極2和漏極3之間的區(qū)域形成有源層4，有源層4的兩端延伸至源極2和漏極3的上部。在有源層4上形成柵介質(zhì)層5。于本實施例中，有源層4為金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，有源層4可為其它無機半導(dǎo)體薄膜。為具有更好的抗彎曲能力，于本實施例中，設(shè)置有源層4的厚度等于20納米。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，有源層4的厚度可為小于20納米內(nèi)的其它值。

接著，在柵介質(zhì)層5上沉積第二柔性導(dǎo)電薄膜，經(jīng)圖形化后形成柵電極6，所述圖形化為剝離或刻蝕。于本實施例中，第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度為200納米。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度可為大于或等于100納米且小于或等于1微米內(nèi)的其它值。于本實施例中，第二柔性導(dǎo)電薄膜為柔性金屬導(dǎo)電薄膜，具體而言為柔性的納米銀薄膜。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第二柔性導(dǎo)電薄膜可為柔性的銀漿薄膜、錫膏薄膜或銅銦錫鎵薄膜中的任一種?；蛘哂谄渌鼘嵤├?，第二柔性導(dǎo)電薄膜可為石墨導(dǎo)電薄膜、石墨烯導(dǎo)電薄膜、碳納米管材或碳納米線材中的任一種。

從圖5中可以看出，當(dāng)源極2、漏極3和柵電極6的厚度為200納米時，無機薄膜晶體管開啟電壓約0伏左右，開啟時源漏間電流約為10^-14安培，趨于飽和時源漏間電流約為10^-5安培，器件開關(guān)比較大，接近10⁹；柵極電流I_G較小，接近10^-13安培，器件的漏電流小，器件性能好。而在圖6中，當(dāng)源極2、漏極3和柵電極6的厚度為60納米時，開啟電壓為負(fù)，約-10伏左右，開啟時源漏間電流大(約為10^-7安培)，趨于飽和時源漏間電流約為10^-5安培，器件開關(guān)比小，接近100；并且器件的源漏間電流I_D不受柵極電壓V_G控制。進(jìn)一步的，開啟時柵極電流I_G接近10^-12安培，比第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜的厚度均為200納米時高出一個數(shù)量級，器件性能差。同樣的，當(dāng)源極2、漏極3和柵電極6的厚度均小于100納米時，其特性與厚度為60納米時一樣，性能很差。

于本實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜均采用磁控濺射法進(jìn)行制備。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實施例中，第一柔性導(dǎo)電薄膜和第二柔性導(dǎo)電薄膜可分別采用化學(xué)氣相沉積法、熱蒸發(fā)法、原子層沉積法、脈沖激光沉積法、溶膠凝膠法、化學(xué)溶液或外延生長法中的任一種或多種的結(jié)合來形成。

進(jìn)一步的，本實施例還提供一種包括至少一個上述無機薄膜晶體管的RFID標(biāo)簽。至少一個無機薄膜晶體管內(nèi)單個有源層4的面積小于50微米*50微米且占整個RFID標(biāo)簽芯片面積比小于或等于5％。該設(shè)置限定了RFID標(biāo)簽內(nèi)無機材料的面積，使得形成的RFID標(biāo)簽具有很好的抗彎曲性能，大大提高了RFID標(biāo)簽的使用范圍。

綜上所述，通過采用柔性基底且將無機薄膜晶體管中厚度較厚且面積較大的漏極、源極和柵電極采用柔性導(dǎo)電材料制成，該設(shè)置使得形成的無機薄膜晶體管在具有傳統(tǒng)無機薄膜晶體管高穩(wěn)定性、工藝高重復(fù)性的特點下還具有傳統(tǒng)有機薄膜晶體管的可彎曲性，克服了傳統(tǒng)無機薄膜晶體管彎曲容易脆裂的問題，實現(xiàn)了無機薄膜晶體管在電子標(biāo)簽等柔性電路上的應(yīng)用。為具有更好的抗彎曲性能，設(shè)置由無機薄膜材料制成的有源層的厚度小于或等于20納米。

雖然本發(fā)明已由較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟知此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所要求保護(hù)的范圍為準(zhǔn)。