CN101552205B - 实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,该方法包括:在场效应管衬底上采用正性光刻胶和十字阳版光刻,显影形成按照一定规律排列的十字;蒸发Ti/Au形成金属十字Marker以及十字两侧的队列标记;采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离;采用滴管将包含ZnO纳米线的液滴滴入所述金属十字Marker中央,利用十字Marker和两侧的队列标记定位出纳米线所在的位置。利用本发明,实现了ZnO纳米线从原玻璃衬底到场效应管衬底的沉积和定位,解决了ZnO纳米线上沉积到器件衬底后的杂乱排列的问题,实现了纳米线的精确定位。

Description

实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法
技术领域
本发明涉及化合物半导体器件技术领域,特别是指一种采用十字标记实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法。
背景技术
纳米线(包括纳米管)是目前纳米科技和凝聚态物理研究中最为前沿的课题之一。它们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。
在这其中,ZnO NW FET由于其独特的性能,近几年来受到了国际上广泛的关注。ZnO NW FET是一种利用ZnO纳米线作为沟道来实现的场效应管,在压电效应,光学效应,电磁,化学传感等反面均有潜在的广泛应用。
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。在器件制作过程中,出现了纳米线沉积到P型Si片衬底后无法精确定位,从而无法实现后续场效应晶体管制备中的版图套准的问题,进而无法确保源漏金属能够与ZnO纳米线沟道形成欧姆接触。
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实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,以解决纳米线沉积到P型Si片衬底后无法精确定位,从而无法实现后续场效应晶体管制备中的版图套准的问题,确保源漏金属能够与ZnO纳米线沟道形成欧姆接触。
(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:
一种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,该方法包括:
在场效应管衬底上采用正性光刻胶和十字阳版光刻,显影形成按照一定规律排列的十字;
蒸发Ti/Au形成金属十字标记以及十字两侧的队列标记;
采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离;
采用滴管将包含ZnO纳米线的液滴滴入所述金属十字标记中央,利用十字标记和两侧的队列标记定位出纳米线所在的位置。
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2000至4000埃的SiO2介质构成。
优选地,所述在场效应管衬底上采用正性光刻胶和十字阳版光刻,显影形成按照一定规律排列的十字的步骤包括:
在P型Si衬底上面生长一层厚度为2000至4000埃的SiO2介质,涂5214反转胶,3500转/分,涂1.6μm;前烘100℃,烘50至70秒,RIE打底胶;
对已经涂好5214反转胶的片子用十字阳版进行光刻,显影形成按照一定规律排列的十字。
优选地,所述蒸发Ti/Au形成金属十字标记的步骤中,Ti的厚度为300埃,Au的厚度为1000埃。
优选地,所述采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离的步骤包括: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。
优选地,该方法在实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上之后进一步蒸发掉乙醇,实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位。
(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、本发明提供的这种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,实现了ZnO纳米线从原玻璃衬底到场效应管衬底的沉积和定位,解决了ZnO纳米线上沉积到器件衬底后的杂乱排列的问题,实现了纳米线的精确定位。
2、本发明提供的这种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,为后续的源漏及栅极制备提供了一种对准依据,实现了整个场效应晶体管的制备工艺流程。
3、本发明提供的这种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,工艺简单易于施行,有效地节省了制作成本。
4、本发明提供的这种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,为ZnO场效应晶体管制备提供了一种有效的对准办法,为准一维场效应晶体管实现功能奠定了基础。
附图说明
图1为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法流程图;
图2为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位工艺流程图;
图3为本发明采用的十字标记工艺中所用ZnO纳米线的照片;
图4为本发明采用的十字标记工艺中所使用的十字标记的示意图;
图5为本发明采用的十字标记工艺中衬底上的纳米线定位的示意图
图6为本发明采用的十字标记工艺中场效应晶体管的制备版图。
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纳米线必须精确的沉积在衬底上固定的位置,我们采用在P型Si衬底上面光刻一版十字标记,采用5214反转胶,阳版光刻反转,形成光刻胶十字,蒸发Ti(300埃)/Au(1000埃),形成金属标记,如图5所示,将富含纳米线的液滴用滴管滴到器件衬底上面,反复用显微镜观察,直到纳米线进入十字标记中央,利用十字标记和两侧的队列标记定出纳米线所在的位置,然后与后续器件源漏及栅氧制备版图套准,那么便实现了ZnO纳米线沟道的套准工作。从而实现了整个纳米线在工艺流程中的定位及固定。
本发明在制作过程中,由于工艺条件的影响,为了实现ZnO纳米线沉积到场效应晶体管衬底,拟在场效应晶体管衬底上面制备十字标记,采用乙醇水解的办法使ZnO纳米线与其生长本征衬底脱落,利用滴管使纳米线随机分布在器件衬底上,利用十字标记&队列标记对纳米线进行定位,为下一步进行ZnO纳米线场效应晶体管的制备奠定基础。
本发明采用在衬底上涂一层正性光刻胶,用十字阳版光刻显影成按照一定规律排列的十字,蒸发Ti/Au,采用滴管将纳米线滴到布满十字的衬底上面,反复观察显微镜,直到,纳米线处于十字标记中央,就实现了在衬底上按一定方向排列和固定位置的ZnO纳米线,为高成品率的ZnO纳米线场效应晶体管的制备奠定了基础。
如图1所示,图1为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法流程图,该方法包括:
步骤101:在场效应管衬底上采用正性光刻胶和十字阳版光刻,显影形成按照一定规律排列的十字;
步骤102:蒸发Ti/Au形成金属十字标记以及十字两侧的队列标记;
步骤103:采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离;
步骤104:采用滴管将包含ZnO纳米线的液滴滴入所述金属十字标记中央,利用十字标记和两侧的队列标记定位出纳米线所在的位置。
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。一般情况下,ZnO纳米线的长宽比大于30∶1。ZnO纳米线的示意图如图3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2000至4000埃的SiO2介质构成。
上述步骤101包括:在P型Si衬底上面生长一层厚度为2000至4000埃的SiO2介质,涂5214反转胶,3500转/分,涂1.6μm;前烘100℃,烘50至70秒,RIE打底胶;对已经涂好5214反转胶的片子用十字阳版进行光刻,显影形成按照一定规律排列的十字。
上述蒸发Ti/Au形成金属十字标记的步骤中,Ti的厚度为300埃,Au的厚度为1000埃。所述金属十字标记的示意图如图4所示。
上述步骤103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。
该方法在步骤104之后进一步蒸发掉乙醇,实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位。
另外,图6示出了本发明采用的十字标记工艺中场效应晶体管的制备版图。
下面结合附图来对这个十字标记的方法进行说明,如图2所示,图2为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位工艺流程图,具体包括以下步骤:
步骤1、在P型Si衬底上面生长一层厚度为2000至4000埃的SiO2介质,涂反转胶(例如5214),3500转/分,涂1.6μm。前烘100℃,烘50至70秒,RIE打底胶。
步骤2、对已经涂好胶的片子用十字阳版进行光刻,显影后蒸发Ti(300埃)/Au(1000埃)形成金属十字标记。
步骤3、把原生长ZnO纳米线与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,采用滴管实现纳米线到场效应晶体管衬底的沉积。
步骤4、将ZnO纳米线沉积到衬底上面,反复显微镜观察,直到有纳米线进入十字标记中央为止,记下位置。
本发明具有成效明显,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 (8)

1.一种实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,该方法包括:
在场效应管衬底上面先生长一层SiO2介质,在其上涂反转胶,前烘后RIE打底胶;对已涂好反转胶的片子用十字阳版进行光刻,显影形成按照一定规律排列的十字;
蒸发Ti/Au形成金属十字标记以及十字两侧的队列标记,其中蒸发十字标记的Ti的厚度为300埃,Au的厚度为1000埃;
采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离;
采用滴管将包含ZnO纳米线的液滴滴入所述金属十字标记中央,利用十字标记和两侧的队列标记定位出纳米线所在的位置。
2.根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,所述ZnO纳米线的长度大于30μm,宽度小于1μm。
3.根据权利要求2所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,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所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,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2000至4000埃的SiO2介质构成。
5.根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,所述在场效应管衬底上面先生长一层SiO2介质,在其上涂反转胶,前烘后RIE打底胶;对已涂好反转胶的片子用十字阳版进行光刻,显影形成按照一定规律排列的十字的步骤包括:
在P型Si衬底上面生长一层厚度为2000至4000埃的SiO2介质,涂5214反转胶,3500转/分,涂1.6μm;前烘100℃,烘50至70秒,RIE打底胶;
对已经涂好5214反转胶的片子用十字阳版进行光刻,显影形成按照一定规律排列的十字。
6.根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,所述蒸发Ti/Au形成金属十字标记的步骤中,Ti的厚度为300埃,Au的厚度为1000埃。
7.根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,所述采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生长衬底上剥离的步骤包括:
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。
8.根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位方法,其特征在于,该方法在实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上之后进一步蒸发掉乙醇,实现ZnO纳米线到场效应管衬底的定位。
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