CN101552203A - 在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，该方法包括：在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。由于本发明采用了双层胶光刻技术，所以解决了ZnO纳米线场效应晶体管制备过程中纳米线从衬底脱落的问题，避免器件失效。
Description
技术领域
本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法。
背景技术
准一维纳米材料由于量子尺寸效应具有许多特异的物理、化学特性，是研究电子传输行为、光学特性和力学性能等物理性质的尺寸的理想系统，在构建纳米电子和光学器件方面具有很大的应用潜力，近年来受到广泛的关注。
纳米ZnO特有的量子尺寸效应、界面效应和耦合效应，被称为“第三代半导体材料”。纳米ZnO具有优越的物理性能，是构造纳米尺度元器件如激光器、传感器、场效应晶体管、发光二极管、逻辑线路、自旋电子器件以及量子计算机等的结构单元。
尤其是半导体纳米线，它不仅能用于基本构件，还可以用来连接各种纳米器件。通过对半导体纳米线的深入研究，可望在单一纳米线上制备具有复杂功能的电子、光子和自旋信息处理器件。
另外，从纳米线和纳米颗粒出发可合成丰富多彩的各种复合纳米材料。通过原子尺度上的性能设计和结构控制，这些复合纳米材料将具有优异的物理和化学性能，在电子材料、磁性材料、光学材料、催化剂材料等方面有广阔的应用前景。
近年来，ZnO纳米线生长技术(如气相法和金属有机化学气相沉积MOCVD)的日趋成熟和制作工艺的不断进步，使得ZnO纳米线准一维电子器件的研究得到了迅速发展，目前来说，ZnO纳米线场效应晶体管制作的难点主要集中在纳米线的沉积与固定。
由于工艺条件的影响，在制作过程中，可能会造成ZnO纳米线从衬底上脱离，从而无法进行ZnO纳米线场效应晶体管的制备，因此，如何保证ZnO纳米线固定在衬底上面是场效应晶体管制备的基础。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，用于解决ZnO纳米线场效应晶体管制备过程中的纳米线脱落问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，该方法包括：
在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。
优选地，所述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于30μm，宽度小于1μm。
优选地，所述ZnO纳米线的长宽比大于30∶1。
优选地，所述场效应管衬底由P型Si衬底及其上面生长的一层厚度为3000埃的SiO2介质构成。
优选地，所述在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光的步骤包括：在P型Si衬底上面生长一层3000埃的SiO2介质，涂正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm；前烘100℃，烘90秒，RIE打底胶；对已经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，显影后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。
优选地，所述光刻胶凹槽的宽度为2μm、3μm或4μm，长度为30μm或40μm。
优选地，所述将ZnO纳米线沉积到衬底上的步骤包括：将原生长ZnO纳米线的玻璃衬底放在乙醇中经过超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从原玻璃衬底脱离并分散在乙醇溶液中；采用滴管将ZnO纳米线滴到所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底上，实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上。
优选地，所述再涂一层9912光刻胶的步骤包括：再涂一层正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm。
优选地，所述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属的步骤包括：再采用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s；然后蒸发Ti/Au作为源漏金属，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，由于采用双层胶光刻技术，所以解决了ZnO纳米线场效应晶体管制备过程中纳米线从衬底脱落的问题，避免器件失效。
2、本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，为凹槽法沉积纳米线提供了有力的支持，为纳米线场效应晶体管制备提供了依据。
3、本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，工艺简单易于施行，有效地节省了制作成本。
附图说明
图1为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法流程图；
图2为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的工艺流程图；
图3为本发明采用的双层胶工艺中涂完一层9912的显微镜照片；
图4为本发明采用的双层胶工艺中涂完两层9912光刻显影后的显微镜照片；
图5为本发明采用的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应管凹槽的示意图；
图6为本发明的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应晶体管的截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
一般的ZnO纳米线场效应晶体管制备过程中，需要将ZnO纳米线从自身生长衬底上面剥离下来沉积到P型Si衬底上面，而在器件制备过程中，ZnO纳米线是沉积在衬底表面的，仅靠静电吸附作用，在光刻胶剥离或者清洗过程中，很容易导致纳米线脱落，从而使整个场效应管制作失败。所以，为了解决纳米线在光刻胶剥离或者清洗过程中脱落，本发明拟采用双层胶光刻技术来解决问题，使ZnO纳米线始终被光刻胶压住，在光刻胶剥离之后，采用源漏金属pad压住纳米线，从而实现了整个纳米线在工艺流程中的固定。
本发明采用的主要工艺，关键是双层胶的光刻问题，需要在涂完两层胶后光刻将第一层胶刻透，从而蒸发源漏金属pad实现纳米线的固定，确保了ZnO纳米线场效应晶体管的顺利制备。
本发明采用双层9912光刻胶结构，分两次曝光，完成纳米线凹槽制作和纳米线固定的工作，整个过程保证了ZnO纳米线固定在P型Si衬底上面，为ZnO纳米线场效应管成功制备奠定了基础。
如图1所示，图1为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法流程图，该方法包括：在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。
上述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于30μm，宽度小于1μm。ZnO纳米线的长宽比大于30∶1。ZnO纳米线的显微镜照片如图7所示。
上述场效应管衬底由P型Si衬底及其上面生长的一层厚度为3000埃的SiO2介质构成。
上述在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光的步骤包括：在P型Si衬底上面生长一层3000埃的SiO2介质，涂正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm；前烘100℃，烘90秒，RIE打底胶；对已经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，显影后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。所述光刻胶凹槽的宽度为2μm、3μm或4μm，长度为30μm或40μm。
上述将ZnO纳米线沉积到衬底上的步骤包括：将原生长ZnO纳米线的玻璃衬底放在乙醇中经过超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从原玻璃衬底脱离并分散在乙醇溶液中；采用滴管将ZnO纳米线滴到所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底上，实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上。
上述再涂一层9912光刻胶的步骤包括：再涂一层正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm。
上述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属的步骤包括：再采用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s；然后蒸发Ti/Au作为源漏金属，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
下面结合附图来对这个双层胶光刻的方法进行详细说明。如图2所示，图2为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的工艺流程图，具体工艺步骤如下：
步骤1、在P型Si衬底上面生长一层3000埃的SiO2介质，涂正胶9912，3500转/分，涂1.3μm，涂完一层9912的显微镜照片如图3所示；然后前烘100℃，烘90秒，RIE打底胶。
步骤2、对已经涂好胶的片子用阴版进行光刻，显影后形成2μm，3μm，4μm不等的凹槽。不去胶，不后烘。光刻胶凹槽的示意图如图5所示。
步骤3、将ZnO纳米线沉积到衬底上面，使其掉入凹槽中，立刻再涂一层9912，3500转/分，涂1.3μm。
步骤4、再用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s。显微镜观察如图4所示，两层胶已经显透。进行台阶仪测试，台阶高度3.7731μm，与两层胶厚相加大致吻合，证明两层胶已经显透。
步骤5、蒸发Ti/Au源漏金属，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。图6示出了本发明的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应晶体管的截面示意图。
本发明使用双层9912正胶光刻的技术，实现了纳米线的固定工作，为下一步的ZnO纳米线场效应晶体管制备奠定了基础。本工艺方法操作简单，与工艺的兼容性好，具有成效明显，工艺简单易行，经济适用和可靠性强的优点，容易在微波、毫米波化合物半导体器件制作中采用和推广。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，该方法包括：
在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。
2、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于30μm，宽度小于1μm。
3、根据权利要求2所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述ZnO纳米线的长宽比大于30∶1。
4、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述场效应管衬底由P型Si衬底及其上面生长的一层厚度为3000埃的SiO2介质构成。
5、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光的步骤包括：
在P型Si衬底上面生长一层3000埃的SiO2介质，走程序，涂HMDS，然后涂正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm；前烘100℃，烘90秒，RIE打底胶；
对已经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，曝光10秒，显影50秒，显影后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。
6、根据权利要求5所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述光刻胶凹槽的宽度为2μm、3μm或4μm，长度为30μm或40μm。
7、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述将ZnO纳米线沉积到衬底上的步骤包括：
将原生长ZnO纳米线的玻璃衬底放在乙醇中经过超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从原玻璃衬底脱离并分散在乙醇溶液中；
采用滴管将ZnO纳米线滴到所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底上，实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上。
8、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述再涂一层9912光刻胶的步骤包括：
再涂一层正性光刻胶9912，3500转/分，涂1.3μm。
9、根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，所述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属的步骤包括：
再采用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s；然后蒸发Ti/Au作为源漏金属，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
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