本发明涉及柔性器件领域，具体涉及柔性氧化锌镁薄膜晶体管及其制造方法。
背景技术：
近年来柔性电子器件以其结构轻薄、可弯曲折叠、机械性能稳定、高效及更轻的质量和低成本制造工艺等特点得到国内外广泛关注和研究。各种各样的电子产品被开发出来，低频领域包括柔性显示设备、电子标签以及一些低成本集成电路，高频领域的应用包括仿真皮肤、太阳能阵列电路，生物医学传感器等。柔性薄膜晶体管是组成这些柔性电路的必不可少的元件之一。而传统的柔性有机薄膜晶体管往往存在着迁移率低这一问题，难以用于高频器件，而氧化薄膜晶体管兼具较高的载流子迁移率和均匀的电学性能，本发明将柔性衬底与氧化薄膜晶体管相结合，可以用于制作高频的柔性半导体器件。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明旨在设计并制备一种基于mgzno基的顶栅结构晶体管，采用磁控溅射的低温工艺，在较为简便的工艺中设计并制备顶部驱动的柔性薄膜晶体管，能够极大丰富晶体管作为电路元器件的用处，使得该柔性器件在大规模集成电路和光电器件的应用提供可能。为此，本发明采取的技术方案是：柔性氧化锌镁薄膜晶体管制造方法，利用磁控溅射低温技术，在pet柔性衬底上通过磁控溅射制备栅极，并通过阳极氧化法制备栅绝缘层，再通过磁控溅射制备出mgzno薄膜，紧接着对mgzno薄膜进行热退火处理，随后在mgzno有源层上镀源、漏电极。
具体制造步骤细化如下：
a.选用pet作为衬底，依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，最后将衬底吹干，放入磁控溅射腔内准备进行真空沉积；
b.在pet衬底上通过磁控溅射的方法沉积铝薄膜，通过湿法刻蚀形成栅极；
c.在酒石酸铵和乙二醇构成的电解液中采用阳极氧化在栅极表面形成一层氧化铝栅绝缘层，其中阳极氧化时间为1.2小时；
d.选用陶瓷靶作为靶材，靶材由zno/mgo混合烧结而成，其中mg和zn的摩尔比为0.08；
e.将衬底和靶材固定到对应位置，进行溅射；
f.在氮气氛围内进行热退火，冷却至室温后将样品取出；
g.在mgzno表面涂上az5214光刻胶，并使用匀胶机，将光刻胶甩均匀，随后使用光刻机以及制作好的掩膜版进行光刻形成特定的源漏电极图案；
h.通过真空电子束蒸镀的方式在薄膜表面沉积一层100nm的金，作为金属源漏电极；
i.在丙酮溶液中将光刻胶去除掉之后，氧化物薄膜晶体管制备完成。
一种基于柔性衬底的柔性氧化锌镁薄膜晶体管，包括：由上至下依次设置的柔性衬底，衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇pet塑料基板和基于环氧su8树脂的光刻胶粘合层，用来支撑柔性薄膜晶体管，柔性氧化物薄膜晶体管制作在pet塑料基板上，在pet塑料上表面有一层su8材料层，作为pet基板与薄膜晶体管之间的粘合层。衬底上面是一层铝薄膜和通过阳极氧化法氧化而成的氧化铝栅绝缘层，氧化铝上方是一层通过磁控溅射镀成的mgzno薄膜，薄膜上方是镀金制成的源漏电极。
本发明的特点及有益效果是：
普通的zno基薄膜中存在着大量的氧空位，使得zno薄膜晶体管有过高的载流子浓度和过大的关态电流，而将适量的mg合金添加到zno中形成的mgzno晶体管有更好的偏压稳定性、电学特性和热稳定性。本专利制备的柔性mgzno薄膜晶体管有着较小的关态电流、较大的开态电流和载流子迁移率。并且制备方便、成本低。此外，柔性衬底可以减少传统硅基衬底晶体管的寄生效应，并可以在不同的弯曲程度下工作，为高性能柔性电路的大规模集成以及可穿戴电子设备的广泛应用提供了可能。
附图说明：
附图中示出本发明的实施例。其中：
图1示出柔性氧化锌镁薄膜晶体管的侧视图，其中pet作为柔性衬底，al为金属栅极，氧化铝为栅绝缘层，mgzno为有源区，左右两端的金属分别为源极和漏极；
图2示出柔性氧化锌镁薄膜晶体管的3d俯视图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种晶体管，有更好的偏压稳定性、电学特性和热稳定性。并且该器件具有结构轻薄、可弯曲折叠，抗机械冲击能力强等优点，在柔性集成电路的制作、智能穿戴以及光电器件领域具有广泛的应用前景。
本发明的目的在于设计并制备一种mgzno作为有源层的底栅结构晶体管，采用磁控溅射的低温工艺，在较为简便的工艺中设计并制备底部驱动的柔性薄膜晶体管，极大丰富了晶体管作为电路元器件的用处，使得该柔性器件在大规模集成电路和光电器件的应用提供了可能。
本发明的技术方案在于利用磁控溅射低温技术，在pet柔性衬底上通过磁控溅射制备栅极，并通过阳极氧化法制备栅绝缘层。再通过磁控溅射制备出mgzno薄膜，紧接着对mgzno薄膜进行热退火处理，随后在mgzno有源层上镀源、漏电极。
该柔性氧化锌镁薄膜晶体管的工作原理在于在铝栅电极施加偏压，在有源层靠近氧化铝绝缘层的部分会形成反型层作为器件的导电沟道，器件导通，随后在源漏电极之间加上偏压，器件将会开始工作，通过栅压控制器件是否导通以及器件源漏之间电流的原理。而柔性衬底可以减少传统硅基衬底mosftt晶体管的寄生效应，并可以在不同的弯曲程度之下工作，为高性能柔性电路的大规模集成以及可穿戴电子设备的广泛应用提供了可能。
本发明采用的技术方案是：一种基于柔性衬底的柔性氧化锌镁薄膜晶体管，包括由上至下依次设置的柔性衬底，衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇pet塑料基板和基于环氧su8树脂的光刻胶粘合层，用来支撑柔性薄膜晶体管，柔性氧化物薄膜晶体管制作在pet塑料基板上，在pet塑料上表面有一层su8材料层，作为pet基板与薄膜晶体管之间的粘合层。衬底上面是一层铝薄膜和通过阳极氧化法氧化而成的氧化铝栅绝缘层，氧化铝上方是一层通过磁控溅射镀成的mgzno薄膜，薄膜上方是镀金制成的源漏电极。
具体的制作工艺如下：
a.选用pet作为衬底，依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗20-30分钟左右。最后将衬底吹干，放入磁控溅射腔内准备进行真空沉积。
b.在pet衬底上通过磁控溅射的方法沉积350nm的铝薄膜，通过湿法刻蚀形成栅极。
c.在酒石酸铵和乙二醇构成的电解液中采用阳极氧化在栅极表面形成一层厚度为150nm的氧化铝栅绝缘层，其中阳极氧化时间为1.2小时。
d.选用陶瓷靶作为靶材，靶材由zno/mgo混合烧结而成，其中mg和zn的摩尔比为0.08
e.将衬底和靶材固定到对应位置，衬底距靶材约为6cm，随后对腔内抽真空，达到真空度约为0.01pa时开射频、起辉溅射，射频功率为100w，同时通入适当的氩气。预溅射800秒去除靶材表面杂质污染物之后开始真空沉积。
f.在氮气氛围内进行热退火，退火温度为200摄氏度，退火时间30分钟，冷却至室温后将样品取出。
g.在mgzno表面涂上az5214光刻胶，并使用匀胶机，设置转速为2000rpm，转动时间为30s，将光刻胶甩均匀，随后使用光刻机以及制作好的掩膜版进行光刻形成特定的源漏电极图案。
h.通过真空电子束蒸镀的方式在薄膜表面沉积一层100nm的金，作为金属源漏电极。
i.在丙酮溶液中将光刻胶去除掉之后，一个完整的氧化物薄膜晶体管就制备完成了。