CN102372256A

CN102372256A - 纳米线元件的制作方法

Info

Publication number: CN102372256A
Application number: CN2010102601546A
Authority: CN
Inventors: 许嘉麟
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明涉及一种纳米线元件的制作方法，其包括：提供包括第一基板及位于第一基板的导电转印图案层的压印模具，导电转印图案层包括第一导电体；向导电转印图案层通交流电；将纳米线液滴至导电转印图案层并以介电泳方式将纳米线液中的纳米线阵列排列在两相邻第一导电体，该纳米线阵列连接第一导电体；提供包括第二基板及位于第二基板的被转印层的被转印体；以纳米压印方式使带有纳米线阵列的导电转印图案层与转印层贴合压印，纳米线阵列被转移至第二基板；在该第二基板形成导电图案层，导电图案层包括第二导电体，纳米线阵列连接两相邻第二导电体；及去除被转印层。

Description

纳米线元件的制作方法

技术领域

本发明涉及纳米线元件，尤其涉及一种纳米线元件的制作方法。

背景技术

在高度集成化浪潮的推动下，现代技术对纳米尺度功能器件的需求将越来越迫切。纳米线(nanowire)具有极高的表面积对体积比，此一维结构在表面特征、机械性质、量子效应等方面皆有不俗的表现，因此根据不同材料的特性，其纳米线结构也相应的衍生了各种不同的应用，诸如：气体传感器、场效晶体管以及发光元件等。

然而，在利用纳米线制作纳米线元件的难度在于，如何克服其尺寸问题对纳米线加以对位和控制。倘若能够控制纳米线并使之大量规则排列，将会使得纳米线能够顺利的导入量产制程来制作纳米线元件。

有鉴于此，提供一种能够控制大量纳米线规则排列的纳米线元件的制作方法实为必要。

发明内容

一种纳米线元件的制作方法，其包括以下步骤：

提供压印模具，该压印模具包括第一基板及导电转印图案层，该导电转印图案层形成第一图案，该第一基板包括具有该第一图案的压印图案层，该导电转印图案层位于该压印图案层上，该导电转印图案层包括多个相互间隔的第一导电体；

向该导电转印图案层通交流电；

将纳米线悬浮液滴至该导电转印图案层并以介电泳方式将该纳米线悬浮液中的纳米线阵列排列在两相邻的第一导电体上，该纳米线阵列连接该两相邻的第一导电体；

提供被转印体，该被转印体包括第二基板及位于该第二基板上的被转印层；

以纳米压印方式使排列有该纳米线阵列的该导电转印图案层与该被转印层贴合压印，以使该被转印层具有与该第一图案相匹配的第二图案，该纳米线阵列被转移至该第二基板上；

在该被转印体上形成第一导电层以在该第二基板上形成导电图案层，该导电图案层具有与该第二图案相匹配的第三图案，该导电图案层包括多个相互间隔的第二导电体，该纳米线阵列连接两相邻的第二导电体；及

去除该被转印层。

本发明提供的纳米线元件的制作方法，其采用介电泳方式来规则排列大量的纳米线，并搭配纳米压印技术达到定位接触导电体的效果，大幅增加制程良率，提高纳米线元件的稳定电性。

附图说明

图1至图7为本发明第一实施方式提供的一种纳米线元件的制作方法各个步骤的示意图。

图8为经本发明第二实施方式提供的一种纳米线元件的制作方法所制得的纳米线元件的结构示意图。

主要元件符号说明

纳米线元件 100，600

压印模具 200

第一基板 20

导电转印图案层 30

第一导电体 31

纳米线阵列 32

被转印体 40

第二基板 41

被转印层 42

第一导电层 33

第二导电体 11

硅基板 21

压印图案层 22

绝缘层 61

导电图案层 10，60

第二导电层 62

第一图案区 601

第二图案区 602

具体实施方式

下面将结合图式对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至图7，本发明第一实施例提供的纳米线元件100的制作方法，其包括以下步骤：

A)提供压印模具200，该压印模具200包括第一基板20及导电转印图案层30，该导电转印图案层30形成第一图案，该第一基板20包括具有该第一图案的压印图案层22，该导电转印图案层30位于该压印图案层22上，该导电转印图案层30包括多个相互间隔的第一导电体31；

B)向该导电转印图案层30通交流电；

C)将纳米线悬浮液滴至该导电转印图案层30并以介电泳(Dielectrophoresis)方式将该纳米线悬浮液中的纳米线阵列32排列在两相邻的第一导电体31上，该纳米线阵列32连接该两相邻的第一导电体31；

D)提供被转印体40，该被转印体40包括第二基板41及位于该第二基板41上的被转印层42；

E)以纳米压印方式使排列有该纳米线阵列32的该导电转印图案层30与该被转印层42贴合压印，以使该被转印层42具有与该第一图案相匹配的第二图案，该纳米线阵列32被转移至该第二基板41上；

F)在该被转印体40上形成第一导电层33以在该第二基板41上形成导电图案层10，该导电图案层10具有与该第二图案相匹配的第三图案，该导电图案层10包括多个相互间隔的第二导电体11，该纳米线阵列32连接两相邻的第二导电体11；及

G)去除该被转印层42。

在步骤A中，该第一基板20包括硅基板21及位于该硅基板21上的该压印图案层22，导电转印图案层30位于该压印图案层22上。本实施方式中，该第一图案为梳形图案，导电转印图案层30的材料为金属。该压印图案层22可为氧化氮或氧化硅。压印模具200可通过二种制程的结合来完成制作。请结合图1，第一种制程为微影制程：先通过微影制程定义出具有第一图案的导电转印图案层30，如在压印图案层22上涂布光阻层后，再经过曝光、显影、镀上导电金属及剥离(Lift-off)多余光阻层的步骤后，具有第一图案的导电转印图案层30便形成于压印图案层22上。请结合图2，第二种制程为电浆蚀刻制程：利用如CF₄或SF₆的氧等离子体对压印图案层22与硅基板21进行蚀刻，此时导电转印图案层30可视为阻挡屏蔽，蚀刻后压印图案层22形成与该第一图案一致的凸模图案。

在步骤C中，纳米线悬浮液可预先准备，如利用超音波震荡将纳米线从成长的基板上取下，并将取下的纳米线均匀分布于溶剂(如将氧化锌(ZnO)纳米线悬浮于酒精，其它材质的纳米线与对应溶剂的选择应该是选择与纳米线同极性的溶剂，目的是为了让纳米线悬浮在溶剂中)中而形成该纳米线悬浮液。将纳米线悬浮液滴至已接通交流电的导电转印图案层30上，使该纳米线液滴连接两相邻的第一导电体31。待溶剂挥发后即可获得因偶极矩而排列的纳米线阵列32，纳米线阵列32连接该两相邻的第一导电体31。一般来说，纳米线悬浮液中的纳米线浓度越高，纳米线阵列32包含的纳米线密度就越大。

在步骤D中，该第二基板41的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)，该被转印层42的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)。

在步骤E中，在该纳米压印方式中，为了使第一图案能顺利地转印于该被转印层42上，该被转印体40被加热至高于玻璃转化温度(Glass TransitionPoint，Tg)，需要将被转印层42软化，以达到预定粘稠性，该被转印层42与排列有该纳米线阵列32的该导电转印图案层30贴合压印，经冷却拔模后，该纳米线阵列32被转移至该第二基板41上。原来位于两相邻第一导电体31的间隙上的纳米线段(即纳米线中间部分)被该被转印层42覆盖而仅露出原来在压印模具200的导电转印图案层30上的纳米线段(即搭在两相邻第一导电体31上的纳米线的两端)。

在步骤F中，该被转印层42可被视为图案保护层，在该被转印体40镀上第一导电层33后，形成在该第二基板41上的导电图案层10具有与该第二图案相匹配的第三图案。该第三图案为本实施方式的梳形图案。可以理解，在其它实施方式中，第三图案可为由如两相互平行且间隔的电极组成的图案。在步骤E中，露出的纳米线段将被第一导电层33覆盖，因此，在该步骤F后，导电图案层10的两相邻第二导电体11被纳米线阵列32连接。

在步骤G中，去除该被转印层42的方式是通过将被转印层42剥离(Lift-off)第二基板41的方式进行。被转印层42剥离完成后，多通道的纳米线元件100便完成，如图7所示。其中，该第二导电体11可作为该纳米线元件100的电极。

本发明的纳米线元件的制作方法，其采用介电泳方式来规则排列大量的纳米线，并搭配纳米压印技术同时达到定位接触导电体的效果，大幅增加制程良率，提高纳米线元件的稳定电性。另外，可根据预将排列的纳米线极性选择溶剂来形成纳米线悬浮液，因此该制作方法通用于所有材质的纳米线，并可利用悬浮液的溶剂添加量、介电泳电压与频率控制纳米线阵列排列浓度以及方向性(增加电压与频率皆能增加纳米线的偶极矩，而使得纳米线偏转至与电场方向平行的方向)；因纳米线是自成长基板取下，故标的基板，即第二基板不受纳米线成长环境的高温或酸碱液所影响，且纳米线成长方向不受限制，降低制备纳米线的困难度。进一步地，可通过元件电极线宽，即导电体线宽来计算纳米线所需成长的长度，避免制备出过长的纳米线而导致成本提升与时间浪费；压印模具200可重复使用，从而节省了材料，降低了制作成本。

请参阅图8并结合图1至图7，本发明第二实施例提供的纳米线元件600的制作方法，其与本发明第一实施方式的制作方法不同之处在于：在去除被转印层后，本实施方式的制作方法还包括以下步骤：H)在导电图案层60上形成绝缘层61；及I)在该绝缘层61上形成第二导电层62。

该绝缘层61的材料为环氧树脂(Epoxy)。本实施方式中的纳米线元件600为场效晶体管，其中，该导电图案层60包括第一图案区601及第二图案区602，该第一图案区601可作为场效晶体管的源极(Source)。该第二图案区602可作为场效晶体管的漏极(Drain)。该第二导电层62可作为场效晶体管的门极(Gate)。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种纳米线元件的制作方法，其包括以下步骤：

向该导电转印图案层通交流电；

去除该被转印层。

2.如权利要求1所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，该第一基板还包括硅基板，该压印图案层位于该硅基板上且为绝缘层。

3.如权利要求1所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，该第二基板的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，该被转印层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

4.如权利要求1所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，在去除该被转印层后，该方法还包括：

在该导电图案层上形成绝缘层；及

在该绝缘层上形成第二导电层。

5.如权利要求4所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，该绝缘层的材料为环氧树脂。

6.如权利要求5所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，该纳米线元件为场效晶体管。

7.如权利要求1所述的纳米线元件的制作方法，其特征在于，该第三图案为梳形图案。