CN100557841C - 一种制备交叉分子电子器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子学与分子电子学中的微细加工技术领域，公开了一种制备交叉分子电子器件的方法，包括：在基片上淀积一层绝缘介质；在该绝缘介质层上旋涂抗蚀剂，在该抗蚀剂上光刻出交叉结构图形；利用抗蚀剂作为掩蔽刻蚀该绝缘介质层，将交叉结构图形转移到绝缘介质层上，然后去除多余的抗蚀剂；沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属，形成下电极；在下电极上淀积双稳态分子薄膜；沿着交叉结构中线条的另一个方向，按一定角度蒸发金属，形成上电极。利用本发明，有效地改避免金属剥离工艺对有机分子造成的损伤，同时具有工艺流程简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及微电子学与分子电子学中的微细加工技术领域，尤其涉及一种采用两次定向蒸发金属电极制备交叉分子电子器件的方法。
背景技术
随着大规模集成电路的特征尺寸进入到纳米级，传统的硅基集成电路技术面临挑战，新材料及新结构的研究成为热点，纳米电子学分支之一的分子电子器件正在蓬勃发展。
基于双稳态开关特性的交叉分子电子器件(Chen Y，Jung G Y，OhlbergD A A et al.Nanotechnology，2003，14：462)是目前分子电子器件的主要结构之一，受到广泛关注。如图1所示，图1为目前交叉结构分子电子器件的结构示意图。
目前的交叉线结构的制作流程(Chen Y，Ohlberg D A A，Li X et al.Applied Physics Letter，2003，82：1610)，一般为首先采用金属剥离工艺制备下电极，然后生长有机材料，接着覆盖一层保护层，然后同样利用金属玻璃工艺完成上电极的制备，最后利用上电极作为掩蔽刻蚀去除非图形区的保护层得到器件。其中，在上电极的制备过程中金属剥离工艺会引入污染以及对该有机材料造成损伤，其加工难度较大，并且不利于器件性能的提高。因此有必要研究新的制备方法来避免器件制备工艺工程中对有机分子材料造成的损伤。
较早前，我们基于分子自组装的技术申请了相关专利(中国专利申请号：200510011990.x，200510109338.1，200510012171.7)，首先制备上下电极，在上下电极间留出间隙，然后将分子自组装生长填充在间隙之间，达到分子无损伤的器件制备流程。但是这类技术对所用双稳态分子材料要求其具有自组装生长特性，并不是适用于所有双稳态分子材料，同时，对上下电极间隙大小需要精确控制。
因此，目前急需一种制备交叉分子电子器件的方法，以避免器件制备工艺工程中对有机分子材料造成的损伤。
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制备交叉分子电子器件的方法，以有效避免器件制备工艺工程中对有机分子材料造成的损伤。
(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：
一种制备交叉分子电子器件的方法，该方法包括：
在基片上淀积一层绝缘介质；
在该绝缘介质层上旋涂抗蚀剂，在该抗蚀剂上光刻出交叉结构图形；
利用抗蚀剂作为掩蔽刻蚀该绝缘介质层，将交叉结构图形转移到绝缘介质层上，然后去除多余的抗蚀剂；
沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属，形成下电极；
在下电极上淀积双稳态分子薄膜；
沿着交叉结构中线条的另一个方向，按一定角度蒸发金属，形成上电极。
上述方案中，所述的绝缘介质为氮化硅或氧化硅。
上述方案中，所述的光刻采用光学光刻、电子束光刻或X射线光刻，或采用图形转移技术纳米压印。
上述方案中，所述刻蚀为干法或湿法刻蚀。
上述方案中，所述蒸发金属包括热蒸发、电子束蒸发或溅射。
上述方案中，所述蒸发金属时一定角度为10度至80度。
上述方案中，所述淀积分子薄膜的方法为自组装(Self-Assemble)、LB(Langmuir-Blodgett)法、真空蒸镀或旋涂。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供的技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种利用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的方法，与之前的制备方法相比，有效地改避免金属剥离工艺对有机分子造成的损伤，同时具有工艺流程简单等优点。
2、本发明提供的这种利用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的方法，能有效的解决器件制备工艺工程中对有机分子材料造成的损伤的问题，具有较高的创新意义及实用价值。
3、本发明提供的这种利用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的方法，具有工艺简便，在电极的制备过程中无需光刻，能有效避免对有机功能分子造成的损伤，其制备的交叉分子电子器件，在分子存储器方面有着广泛的应用前景。
附图说明
图1为目前交叉结构分子电子器件的结构示意图；
图2为本发明采用的定向蒸发原理的示意图；其中，图2-1为俯视图，图2-2为主视图；
图3为本发明提供的制备交叉分子电子器件的方法流程图；
图4为本发明提供的采用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的工艺流程图；
图5依照本发明实施例提供的采用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的工艺流程图。
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。
首先介绍本发明的实现原理。如图2所示，图2为定向蒸发原理示意图。图2-1为俯视图，在基片上有一个相互垂直交叉的凹槽结构，两个方向分别为A、B，蒸发源沿B方向蒸发，与A方向垂直；图2-2为主视图，蒸发源与基片表面成一定角度α，当蒸发源开始蒸发时，金属会被A方向凹槽侧壁挡住，而沉积不到A凹槽里。这样就形成了B凹槽中沉积了金属电极，而A凹槽中没有。
基于上述定向蒸发原理，本发明提供了一种采用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的方法。如图3所示，图3为本发明提供的制备交叉分子电子器件的方法流程图，该方法包括：
步骤301：在基片上淀积一层绝缘介质；
步骤302：在该绝缘介质层上旋涂抗蚀剂，在该抗蚀剂上光刻出交叉结构图形；
步骤303：利用抗蚀剂作为掩蔽刻蚀该绝缘介质层，将交叉结构图形转移到绝缘介质层上，然后去除多余的抗蚀剂；
步骤304：沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属，形成下电极；
步骤305：在下电极上淀积双稳态分子薄膜；
步骤306：沿着交叉结构中线条的另一个方向，按一定角度蒸发金属，形成上电极。
基于图3所示的制备交叉分子电子器件的方法流程图，图4示出了本发明提供的采用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的工艺流程图，具体包括以下步骤：
步骤401：如图4-1所示，在基片101上淀积一层绝缘介质102；该绝缘介质为氮化硅或氧化硅等。
步骤402：如图4-2所示，在绝缘介质衬底上旋涂抗蚀剂103，并光刻出交叉结构图形104，其俯视图如图4-3所示；其中所述的光刻包括光学光刻，电子束光刻，X射线光刻，纳米压印等图形转移技术。
步骤403：如图4-4所示，利用抗蚀剂作为掩蔽刻蚀绝缘介质层，将交叉结构图形转移到绝缘介质层上，得到绝缘介质图形105，然后去除多余抗蚀剂层；其中所述刻蚀为干法或者湿法刻蚀；所述蒸发金属时一定角度为10度至80度。
步骤404：如图4-5所示，沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属，形成下电极106，而另外一个方向则没有金属电极；其中所述蒸发金属包括热蒸发，电子束蒸发，溅射等方法。
步骤405：如图4-6所示，淀积双稳态分子薄膜107；其中所述淀积分子薄膜的方法包括，自组装(Self-Assemble)、LB(Langmuir-Blodgett)法、真空蒸镀以及旋涂等。
步骤406：如图4-7所示，沿着交叉结构中线条的另外一个方向，按一定角度蒸发金属，形成上电极108，器件制备完成如图4-8所示。
图5示出了依照本发明实施例提供的采用两次定向蒸发金属制备交叉分子电子器件的工艺流程图，具体包括以下步骤：
步骤501：如图5-1所示，在硅片201上淀积一层1μm厚的氮化硅绝缘介质202；
步骤502：如图5-2所示，在202衬底上旋涂2μm厚的9912抗蚀剂203，并光刻出交叉结构图形204，其俯视图如图5-3所示；
步骤503：如图5-4所示，利用抗蚀剂203作为掩蔽刻蚀202，刻蚀深度400nm，将交叉结构图形转移到氮化硅上，得到氮化硅图形205，然后去出多余9912光刻胶；
步骤504：如图5-5所示，沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属Au，形成下电极206；
步骤505：如图5-6所示，采用LB方法淀积Rotaxane双稳态单分子层207；
步骤506：如图5-7所示，沿着交叉结构中线条的另外一个方向，按一定角度蒸发金属Au，形成上电极208，器件制备完成如图5-8所示。
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 (7)
1、一种制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，该方法包括：
在基片上淀积一层绝缘介质；
在该绝缘介质层上旋涂抗蚀剂，在该抗蚀剂上光刻出交叉结构图形；
利用抗蚀剂作为掩蔽刻蚀该绝缘介质层，将交叉结构图形转移到绝缘介质层上，然后去除多余的抗蚀剂；
沿着交叉结构中线条的一个方向，按一定角度蒸发金属，形成下电极；
在下电极上淀积双稳态分子薄膜；
沿着交叉结构中线条的另一个方向，按一定角度蒸发金属，形成上电极。
2、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述的绝缘介质为氮化硅或氧化硅。
3、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述的光刻采用光学光刻、电子束光刻或X射线光刻，或采用图形转移技术纳米压印。
4、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述刻蚀为干法或湿法刻蚀。
5、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述蒸发金属包括热蒸发、电子束蒸发或溅射。
6、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述蒸发金属时一定角度为10度至80度。
7、根据权利要求1所述的制备交叉分子电子器件的方法，其特征在于，所述淀积分子薄膜的方法为自组装、朗缪尔布洛杰特膜法、真空蒸镀或旋涂。
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