CN101552207A - 一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，该方法包括：A.在衬底上生长SiO2介质层，涂胶、前烘，RIE打底胶，采用十字或凹槽版对衬底进行光刻；B.将ZnO纳米线从原衬底上剥离，滴到场效应晶体管衬底上进行沉积，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道；C.涂胶，进行源漏制备，蒸发金属Ti/Au与ZnO纳米线形成欧姆接触电极；D.采用溅射Al2O3后光刻胶剥离的方法形成栅氧；E.光刻栅条形成栅极。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。
Description
技术领域
本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法。
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，国外的一些科研人员正在尝试进行E/D NW FET的制作，以期在逻辑电路中实现应用，但是，并未取得突破性的成果。
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ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，以实现ZnO顶栅纳米线场效应管的制作。
(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ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，该方法包括：
A、在衬底上生长SiO2介质层，涂胶、前烘，RIE打底胶，采用十字或凹槽版对衬底进行光刻；
B、将ZnO纳米线从原衬底上剥离，滴到场效应晶体管衬底上进行沉积，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道；
C、涂胶，进行源漏制备，蒸发金属Ti/Au与ZnO纳米线形成欧姆接触电极；
D、采用溅射Al2O3后光刻胶剥离的方法形成栅氧；
E、光刻栅条形成栅极，完成ZnO顶栅纳米线场效应管的制备。
优选地，步骤A中所述衬底为P型Si衬底，所述SiO2介质层的厚度为2000至4000A；所述涂胶为涂正胶5214，3500转/分，涂1.6μm；所述前烘为在100℃下烘60秒。
优选地，所述步骤B包括：将生长有ZnO纳米线的衬底放入乙醇中进行超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从衬底脱离并分散到乙醇溶液中，采用滴管将ZnO纳米线滴到场效应晶体管衬底上，采用凹槽或十字两种衬底制作方式将纳米线沉积到衬底上进行定位，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道。
优选地，所述步骤C包括：涂一层光刻胶5214，2500转/分，涂1.9μm，进行源漏制备，蒸发Ti(300A)/Au(1000A)与ZnO纳米线形成欧姆接触电极，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
优选地，所述步骤D包括：涂5214反转胶，3500r/min，1.6μm，光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nmAl2O3，常规丙酮剥离形成栅氧。
优选地，所述步骤E包括：涂AZ5214胶，4000转/分，60秒，1.4μm，热板95℃，烘90秒，栅极阳版光刻，显影，蒸发Ti/Au形成栅极金属，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、本发明提供的这种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，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，为多种纳米线器件制备奠定了基础。
2、本发明提供的这种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，用常规溅射丙酮剥离的方法形成Al2O3栅氧，成本较低。
3、本发明提供的这种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，提出了制备顶栅ZnO纳米线场效应晶体管的方法，为以后的背栅纳米线场效应晶体管及化学传感器的制备有指导意义。
4、本发明提供的这种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，工艺简单易行，节约了成本。
5、本发明提供的这种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，结合常规的场效应管制备机制，制定出一套实现ZnO NW FET的方法，实现了纳米线到衬底的沉积和定位，为下一步的ZnO化学传感器制备奠定基础。
附图说明
图1为本发明提供的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法流程图；
图2为本发明提供的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的工艺流程图；
图3为本发明的纳米线场效应晶体管制备工艺中所使用的ZnO纳米线的照片；
图4为本发明的纳米线场效应晶体管制备工艺中器件制作的版图；
图5为本发明的纳米线场效应晶体管制备工艺中场效应晶体管的示意图。
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。
本发明的核心思想是：首先通过乙醇水解超声的办法使ZnO纳米线从自身玻璃衬底上面剥离下来，采用凹槽和十字两种衬底制作方式将纳米线沉积到P型Si衬底上面定位，用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道，利用Ti(300)/Au(1000)与ZnO纳米线形成欧姆接触，采用溅射Al2O3后光刻胶剥离的方法形成栅氧，再光刻栅条形成栅极。
如图1所示，图1为本发明提供的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：在衬底上生长SiO2介质层，涂胶、前烘，RIE打底胶，采用十字或凹槽版对衬底进行光刻；
在本步骤中，所述衬底为P型Si衬底，所述SiO2介质层的厚度为2000至4000A；所述涂胶为涂正胶5214，3500转/分，涂1.6μm；所述前烘为在100℃下烘60秒。
步骤102：将ZnO纳米线从原衬底上剥离，滴到场效应晶体管衬底上进行沉积，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道；
步骤103：涂胶，进行源漏制备，蒸发金属Ti/Au与ZnO纳米线形成欧姆接触电极；
步骤104：采用溅射Al2O3后光刻胶剥离的方法形成栅氧；
步骤105：光刻栅条形成栅极，完成ZnO顶栅纳米线场效应管的制备。
下面结合附图来对这个ZnO纳米线场效应管的制备的方法进行说明。如附图2所示，图2为本发明提供的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的工艺流程图，具体工艺步骤如下：
步骤1、在P型Si衬底上生长SiO2介质层，涂胶、前烘，RIE打底胶，采用十字或凹槽版对衬底进行光刻。
在本步骤中，所述SiO2介质层的厚度为2000～4000A；所述涂胶为涂正胶5214，3500转/分，涂1.6μm；所述前烘为在100℃下烘60秒。
步骤2、将生长有ZnO纳米线的衬底放入乙醇中进行超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从衬底脱离并分散到乙醇溶液中，采用滴管将ZnO纳米线滴到场效应晶体管衬底上，采用凹槽或十字两种衬底制作方式将纳米线沉积到衬底上进行定位，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道。
步骤3、涂一层光刻胶5214，2500转/分，涂1.9μm，进行源漏制备，蒸发Ti(300A)/Au(1000A)与ZnO纳米线形成欧姆接触电极，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
步骤4、涂5214反转胶，3500r/min，1.6μm，光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nm Al2O3，常规丙酮剥离形成栅氧。
步骤5、涂AZ5214胶，4000转/分，60秒，1.4μm，热板95℃，烘90秒，栅极阳版光刻，显影，蒸发Ti/Au形成栅极金属，完成ZnO顶栅纳米线场效应管的制备；其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
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 (6)
1、一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，该方法包括：
A、在衬底上生长SiO2介质层，涂胶、前烘，RIE打底胶，采用十字或凹槽版对衬底进行光刻；
B、将ZnO纳米线从原衬底上剥离，滴到场效应晶体管衬底上进行沉积，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道；
C、涂胶，进行源漏制备，蒸发金属Ti/Au与ZnO纳米线形成欧姆接触电极；
D、采用溅射Al2O3后光刻胶剥离的方法形成栅氧；
E、光刻栅条形成栅极。
2、根据权利要求1所述的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，步骤A中所述衬底为P型Si衬底，所述SiO2介质层的厚度为2000至4000A；所述涂胶为涂正胶5214，3500转/分，涂1.6μm；所述前烘为在100℃下烘60秒。
3、根据权利要求1所述的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
将生长有ZnO纳米线的衬底放入乙醇中进行超声波降解，降解后ZnO纳米线大部分从衬底脱离并分散到乙醇溶液中，采用滴管将ZnO纳米线滴到场效应晶体管衬底上，采用凹槽或十字两种衬底制作方式将纳米线沉积到衬底上进行定位，利用ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道。
4、根据权利要求1所述的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，所述步骤C包括：
涂一层光刻胶5214，2500转/分，涂1.9μm，进行源漏制备，蒸发Ti(300A)/Au(1000A)与ZnO纳米线形成欧姆接触电极，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
5、根据权利要求1所述的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，所述步骤D包括：
涂5214反转胶，3500r/min，1.6μm，光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nmAl2O3，常规丙酮剥离形成栅氧。
6、根据权利要求1所述的制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法，其特征在于，所述步骤E包括：
涂AZ5214胶，4000转/分，60秒，1.4μm，热板95℃，烘90秒，栅极阳版光刻，显影，蒸发Ti/Au形成栅极金属，其中，Ti的厚度为300A，Au的厚度为1000A。
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