一种柔性半导体器件的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种柔性半导体器件的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着柔性显示技术和智能可穿戴产品的迅速发展，柔性电子学受到越来越多的关注，而柔性半导体器件作为柔性电子学的核心元器件也受到越来越广泛的探索和研究。有机半导体材料因其具有较好的柔韧性和较低的工艺成本一直是柔性半导体器件研究的基础材料，如有机发光二极管(0LED)、有机薄膜晶体管(0TFT)等，但是有机半导体材料较低的载流子迀移率极大地限制了器件性能的提升，同时，有机半导体材料还极易受到氧气和湿度的影响，从而导致半导体器件的可靠性存在很大问题。
[0003]研究发现，以硅材料为代表的无机半导体材料相比有机半导体材料具有更为优异的电学特性，无机半导体材料一直是制备半导体器件的首选材料，并已在集成电路领域获得大规模量产应用。近年来，越来越多的研究人员开始探索利用无机半导体材料实现柔性半导体器件的可行性，典型研究材料包括一维纳米线材料(如碳纳米管)和二维薄膜材料(如硅薄膜、氧化锌薄膜等)。但是由于受限于工艺条件和制备能力，柔性半导体器件的制备成本高且产量较低，柔性半导体器件要想获得大规模的实际应用，必须首选研发出低成本的量产工艺技术。
[0004]因此，本领域技术人员亟需提供一种柔性半导体器件的制备方法，不仅与传统的微电子加工工艺相兼容，同时为柔性半导体器件的量产提供可能。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性半导体器件的制备方法，不仅与传统的微电子加工工艺相兼容，同时为柔性半导体器件的量产提供可能。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性半导体器件的制备方法，包括以下步骤:
[0007]步骤S01，提供一无机半导体衬底；
[0008]步骤S02，采用异质外延生长工艺在所述无机半导体衬底上生长无机半导体薄膜；
[0009]步骤S03，制备基于无机半导体薄膜的半导体器件以及隔离介质层；
[0010]步骤S04，采用光刻和刻蚀工艺在所述半导体器件四周形成沟槽，且所述沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；
[0011]步骤S05，对所述无机半导体衬底进行横向刻蚀，以使所述半导体器件的底部保持悬空;
[0012]步骤S06，采用PDMS印章工艺将半导体器件转移至柔性衬底，形成柔性半导体器件。
[0013]优选的，所述步骤S01中，所述无机半导体衬底为硅衬底、锗衬底或II1-V族半导体衬底中其中的一种。
[0014]优选的，所述步骤S02中，所述无机半导体薄膜为硅薄膜、锗薄膜、锗硅薄膜或II1-V族半导体薄膜中其中的一种。
[0015]优选的，所述步骤S03中，所述隔离介质层为氧化硅层、氮化硅层或低介电常数介质层中其中的一种。
[0016]优选的，所述步骤S03中，所述半导体器件为二极管、三极管或场效应晶体管中其中的一种。
[0017]优选的，所述步骤S04中，利用光刻和刻蚀工艺在半导体器件四周形成沟槽，具体包括以下步骤:
[0018]步骤S041，采用光刻工艺在所述半导体器件的四周定义出沟槽图形，并使沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；
[0019]步骤S042，采用刻蚀工艺对所述隔离介质层进行刻蚀，且刻蚀停止于所述无机半导体衬底的上表面。
[0020]优选的，所述步骤S06中，所述柔性衬底包括有机柔性衬底以及无机柔性衬底。
[0021]优选的，所述有机柔性衬底的材料包括聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或聚对二甲苯；所述无机柔性衬底的材料包括铝箔或锡箔。
[0022]本发明还提供一种柔性半导体器件的制备方法，包括以下步骤:
[0023]步骤S01，提供一无机半导体衬底，在所述无机半导体衬底上淀积隔离介质层，并采用光刻和刻蚀工艺定义出半导体器件的待制备区域；
[0024]步骤S02，采用异质外延生长工艺在半导体器件的待制备区域依次生长中间半导体层以及无机半导体薄膜；
[0025]步骤S03，制备基于无机半导体薄膜的半导体器件；
[0026]步骤S04，采用光刻和刻蚀工艺在所述半导体器件四周形成沟槽，且所述沟槽的四周相邻的端点处保留预设尺寸的桥接；
[0027]步骤S05，对所述中间半导体层进行横向刻蚀，以使所述半导体器件的底部保持悬空；
[0028]步骤S06，采用PDMS印章工艺将半导体器件转移至柔性衬底，形成柔性半导体器件。
[0029]优选的，所述中间半导体层为硅薄膜层、锗薄膜层、锗硅薄膜层或II1-V族半导体薄膜层中其中的一种。
[0030]与现有的方案相比，本发明提供了一种柔性半导体器件的制备方法，首先在无机半导体衬底上生长无机半导体薄膜，接着制备隔离介质层以及半导体器件，然后刻蚀沟槽使半导体器件的底部保持悬空，最后通过PDMS印章工艺将半导体器件转移至柔性衬底，该方法完全兼容了目前主流的微电子工艺技术，而且基于无机半导体材料所制备的半导体器件使得器件性能够得到有效保证。同时，本发明可广泛应用于不同种类的柔性半导体器件的制备，如发光二极管(LED)或场效应晶体管(FET)等，更可直接应用于柔性电路的实现，通过与柔性封装工艺相集成，有望实现柔性电路芯片的大规模量产，具有非常重要的应用价值。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本发明中柔性半导体器件的制备方法的流程示意图；
[0033]图2a_2e是本发明中形成柔性半导体器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0035]上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图对本发明的柔性半导体器件的制备方法进行详细说明。图1是本发明中柔性半导体器件的制备方法的流程示意图；图2a_2e是本发明中形成柔性半导体器件的结构示意图。
[0036]实施例一
[0037]如图1所示，本发明提供了一种柔性半导体器件的制备方法，包括以下步骤:
[0038]步骤S01，提供一无机半导体衬底100。
[0039]请参阅图2a，本发明中，无机半导体衬底100可用于外延生长工艺，无机半导体衬底100优选为硅衬底、锗衬底、砷化镓衬底、氮化镓衬底或II1-V族半导体衬底中其中的一种。本实施例中，无机半导体衬底100选用晶向为〈111〉的娃衬底。
[0040]步骤S02，采用异质外延生长工艺在无机半导体衬底100上生长无机半导体薄膜200。
[0041]请继续参阅图2a，本发明中，无机半导体薄膜200可选用任意一种可在无机半导体衬底100上通过外延工艺生长的异质半导体材料，优选为硅薄膜、锗薄膜、锗硅薄膜、砷化镓薄膜、氮化镓薄膜或II1-V族半导体薄膜中其中的一种。本实施例中，无机半导体薄膜200选用锗薄膜。
[0042]步骤S03，制备基于无机半导体薄膜200的半导体器件400以及隔离介质层300。
[0043]请参阅图2b，本发明中，半导体器件400可以是目前主流微电子工艺所能制备的任意一种半导体器件，包括二极管(如发光二极管)、三极管或者场效应晶体管(FET)等，隔离介质层300可以是传统微电子加工工艺中所用到的任意绝缘介质，如氧化硅层、氮化硅层或低介电常数介质层中其中的一种。
[0044]本实施例的半导体器件400为基于锗沟道的场效应晶体管器件(FET)，采用Si02作为隔离介质层300，其具体的制备工艺与传统微电子工艺中制备M0SFET器件的工艺完全相同，包括制备栅介质层、制备源漏电极401以及源漏电极接触孔405、制备栅电极403以及栅电极引出线404等，在此对具体的工艺流程不作详细赘述。需要说明的是，根据目标半导体器件的不同种类，具体的制备工艺也各不相同，当然这些具体的制备工艺也都包含于传统的微电子加工工艺中，对此不再一一作详细说明。
[0045]步骤S04，采用光刻和刻蚀工艺在半导体器