CN105668511A - 一种微纳加工制备电子器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微纳加工制备电子器件的方法，包括在第一硅片上旋涂光刻胶、烘胶处理后、曝光处理、显影处理、PMMA膜转移第二硅片上等操作步骤，最终得到电子器件。该方法中利用利用普通照明光源进行光刻以制备器件电极，再通过湿法转移的方式把金电极转移至纳米材料上面制成电子器件，简单方便，且无需购置贵重设备，只需普通实验室和车间的实验条件即可做出微纳器件，大大降低了实验成本，推广了微纳器件制备的应用，促进对纳米材料的实验研究。
Description
技术领域
本发明涉及微纳电子器件领域，具体涉及一种新的微纳加工制备电子器件的方法。
背景技术
自2004年石墨烯被发现以来，纳米材料与器件领域进入一个高速发展的阶段。人们从理论以及实验研究中发现，随着材料尺度的减小，其受到表面效应、体积效应和量子尺寸效应的影响显影增大，会产生出新奇的量子物理效应。由纳米材料制备的样品尺寸大约在1微米至100微米左右，对纳米器件进行微纳加工的精确度提出了苛刻要求。因此，需要高精度的微纳加工技术制备器件以研究材料与器件的新的物理特性。目前对1-100微米左右的纳米材料进行微纳器件加工的方法主要有紫外光刻和电子束曝光，这两种方法都能有效较好地满足制备微纳器件的要求，但同时，由于其昂贵的设备购置成本，大大地提高了普通研究组制备微纳器件的门槛，不利于对纳米材料的广泛研究及应用推广。
本发明介绍了一种新的微纳加工制备器件的方法，此方法利用普通照明光源进行光刻以制备器件电极，再通过湿法转移的方式把金电极转移至纳米材料上面制成电子器件。本发明实验方法简单方便，且无需购置贵重设备，只需普通实验室的实验条件即可非常方便地对1微米以上尺寸的样品加工出微纳器件，大大降低了实验成本，推广了微纳器件的应用，促进对纳米材料的实验研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的微纳加工制备器件的方法。该方法利用普通照明光源进行光刻以制备器件电极，再通过湿法转移的方式把金电极转移至纳米材料上面制成电子器件。
本发明提供了一种微纳加工制备器件的方法，其制备方法包括以下步骤：
一种微纳加工制备电子器件的方法，包括以下步骤：
步骤1：取一片第一硅片，所述第一硅片上设有二氧化硅氧化层；在所述第一硅片上旋涂一层光刻胶；
步骤2：把涂有光刻胶的第一硅片置于热台上进行烘胶处理；烘胶处理结束后将第一硅片平放，用光刻板轻轻压在第一硅片上；在曝光光源下照射进行曝光处理；
步骤3：曝光处理后的第一硅片浸泡在显影液中进行显影处理，之后立即用蒸馏水冲洗干净；利用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金属；
步骤4：把已蒸镀金属的第一硅片浸泡在丙酮中，去掉光刻胶以及多余的金属，使第一硅片上留有所需图案的金属电极，之后将其从丙酮中取出吹干；在有金属电极的第一硅片上旋涂一层PMMA，之后将其放在热台上进行烘胶；
步骤5：把涂有PMMA膜的第一硅片浸泡在氢氧化钠溶液中50-120min以去除第一硅片上的氧化层并使PMMA膜与第一硅片分离，此时金属电极也随之粘在PMMA膜上，再用蒸馏水洗干净PMMA膜；在显微镜下把附有金属电极的PMMA膜转移到设有所需测试样品的第二硅片上，待PMMA膜干后，把上有PMMA膜的第二硅片放在热台上烘干；
步骤6：把上有PMMA膜的第二硅片浸泡在丙酮中以去除PMMA膜，浸泡完后用氮气吹干净第二硅片表面的丙酮，最终金属电极转移至设有所需测试样品的第二硅片上，制得所需器件。
优选的，其中第一硅片和第二硅片表面二氧化硅厚度在250-350nm之间。
优选的，其中旋涂光刻胶的转速为2000-4000rpm，烘胶处理温度为95-110℃，时间为3-6min。
优选的，其中曝光光源可为太阳光、卤素灯、汞灯、日光灯、白炽灯中的一种，曝光时间为10～120min。
优选的，其中第一硅片上蒸镀的金属厚度为20-100nm。
优选的，其中PMMA溶液为聚甲基丙烯酸甲酯溶于一氯代苯制备得到的，质量比为8：92，所述步骤4中烘胶温度为120-150℃，烘胶时间为1-2h。
优选的，其中步骤5中上PMMA膜的第二硅片的烘干温度为85-100℃，时间
为20-60min。
优选的，所述步骤3中是用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金。
本发明利用旋涂法把光刻胶旋涂在有二氧化硅氧化层的硅片上，加热烘胶后把光刻板轻轻压在旋涂光刻胶的硅片上，利用光源照射光刻板和硅片，曝光后显影取出；得到有图形的光刻胶掩膜硅片后，再在有金电极的硅片上旋涂一层PMMA并在热台上烘胶。此后把旋涂有PMMA的上面有金电极的硅片置于氢氧化钠溶液中去除硅片上的氧化层并使PMMA膜与硅片分离。再把附有金电极的PMMA膜转移至硅片上，待PMMA膜干后，去除PMMA膜使金电极转移硅片上面的样品上。此方法可以在没有光刻机或电子束曝光系统的情况下大大地降低加工微纳电子器件的门槛，从而使普通实验室和车间可以加工出样品尺寸在1微米左右的微纳电子器件
有益效果：本发明实验方法简单方便，且无需购置贵重设备，只需普通实验室和车间的实验条件即可做出微纳器件，大大降低了实验成本，推广了微纳器件制备的应用，促进对纳米材料的实验研究。
附图说明
图1是微纳加工制备器件的电极图案设计(a)与实际完成图(b，c)示例。
具体实施方式：
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参考附图1，本发明实施例包括：
实施例1：一种微纳加工制备电子器件的方法，包括以下步骤：
步骤1：取一片第一硅片，所述第一硅片上设有二氧化硅氧化层；在所述第一硅片上旋涂一层光刻胶；
步骤2：把涂有光刻胶的第一硅片置于热台上进行烘胶处理；烘胶处理结束后将第一硅片平放，用光刻板轻轻压在第一硅片上；在曝光光源下照射进行曝光处理；
步骤3：曝光处理后的第一硅片浸泡在显影液中进行显影处理，之后立即用蒸馏水冲洗干净；利用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金属；
步骤4：把已蒸镀金属的第一硅片浸泡在丙酮中，去掉光刻胶以及多余的金属，使第一硅片上留有所需图案的金属电极，之后将其从丙酮中取出吹干；在有金属电极的第一硅片上旋涂一层PMMA，之后将其放在热台上进行烘胶；
步骤5：把涂有PMMA膜的第一硅片浸泡在氢氧化钠溶液中50-120min以去除第一硅片上的氧化层并使PMMA膜与第一硅片分离，此时金属电极也随之粘在PMMA膜上，再用蒸馏水洗干净PMMA膜；在显微镜下把附有金属电极的PMMA膜转移到设有所需测试样品的第二硅片上，待PMMA膜干后，把上有PMMA膜的第二硅片放在热台上烘干；
步骤6：把上有PMMA膜的第二硅片浸泡在丙酮中以去除PMMA膜，浸泡完后用氮气吹干净第二硅片表面的丙酮，最终金属电极转移至设有所需测试样品的第二硅片上，制得所需器件。
实施例2:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，第一硅片和第二硅片表面二氧化硅厚度在250-350nm之间。
实施例3:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，其中旋涂光刻胶的转速为2000-4000rpm，烘胶处理温度为95-110℃，时间为3-6min。
实施例4:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，其中曝光光源可为太阳光、卤素灯、汞灯、日光灯、白炽灯中的一种，曝光时间为10～120min。
实施例5:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，其中第一硅片上蒸镀的金属厚度为20-100nm。
实施例6:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，其中PMMA溶液为聚甲基丙烯酸甲酯溶于一氯代苯制备得到的，质量比为8：92，所述步骤4中烘胶温度为120-150℃，烘胶时间为1-2h。
实施例7:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，其中步骤5中上PMMA膜的第二硅片的烘干温度为85-100℃，时间为20-60min。
实施例8:本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，所述步骤3中是用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金。
实施例9：一种微纳加工制备电子器件的方法，包括以下步骤：
步骤1：取一片第一硅片，第一硅片上设有二氧化硅氧化层；在第一硅片上以2000rpm的转速旋涂一层光刻胶；
步骤2：把涂有光刻胶的第一硅片置于热台上，在温度为100℃的情况下，进行烘胶处理，时间为4min；烘胶处理结束后将第一硅片平放，用光刻板轻轻压在第一硅片上；在曝光光源下照射进行曝光处理；所述曝光光源是太阳光，曝光时间为10-60min；
步骤3：曝光处理后的第一硅片浸泡在显影液中进行显影处理，之后立即用蒸馏水冲洗干净；利用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金属金；蒸镀的金属金厚度为20-100nm；
步骤4：把已蒸镀金属金的第一硅片浸泡在丙酮中，去掉光刻胶以及多余的金属，使第一硅片上留有所需图案的金电极，之后将其从丙酮中取出吹干；在有金属电极的第一硅片上旋涂一层PMMA，之后将其放在热台上进行烘胶；
步骤5：把涂有PMMA膜的第一硅片浸泡在氢氧化钠溶液中60min以去除第一硅片上的氧化层并使PMMA膜与第一硅片分离，此时金电极也随之粘在PMMA膜上，再用蒸馏水洗干净PMMA膜；在显微镜下把附有金电极的PMMA膜转移到设有所需测试样品的第二硅片上，待PMMA膜干后，把上有PMMA膜的第二硅片放在热台上烘干；烘干温度为90℃，时间为30min；
步骤6：把上有PMMA膜的第二硅片浸泡在丙酮中以去除PMMA膜，浸泡完后用氮气吹干净第二硅片表面的丙酮，最终金属电极转移至设有所需测试样品的第二硅片上，制得所需器件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：取一片第一硅片，所述第一硅片上设有二氧化硅氧化层；在所述第一硅片上旋涂一层光刻胶；
步骤2：把涂有光刻胶的第一硅片置于热台上进行烘胶处理；烘胶处理结束后将第一硅片平放，用光刻板轻轻压在第一硅片上；在曝光光源下照射进行曝光处理；
步骤3：曝光处理后的第一硅片浸泡在显影液中进行显影处理，之后立即用蒸馏水冲洗干净；利用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金属；
步骤4：把已蒸镀金属的第一硅片浸泡在丙酮中，去掉光刻胶以及多余的金属，使第一硅片上留有所需图案的金属电极，之后将其从丙酮中取出吹干；在有金属电极的第一硅片上旋涂一层PMMA，之后将其放在热台上进行烘胶；
步骤5：把涂有PMMA膜的第一硅片浸泡在氢氧化钠溶液中50-120min以去除第一硅片上的氧化层并使PMMA膜与第一硅片分离，此时金属电极也随之粘在PMMA膜上，再用蒸馏水洗干净PMMA膜；在显微镜下把附有金属电极的PMMA膜转移到设有所需测试样品的第二硅片上，待PMMA膜干后，把上有PMMA膜的第二硅片放在热台上烘干；
步骤6：把上有PMMA膜的第二硅片浸泡在丙酮中以去除PMMA膜，浸泡完后用氮气吹干净第二硅片表面的丙酮，最终金属电极转移至设有所需测试样品的第二硅片上，制得所需器件。
2.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中第一硅片和第二硅片表面二氧化硅厚度在250-350nm之间。
3.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中旋涂光刻胶的转速为2000-4000rpm，烘胶处理温度为95-110℃，时间为3-6min。
4.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中曝光光源可为太阳光、卤素灯、汞灯、日光灯、白炽灯中的一种，曝光时间为10～120min。
5.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中第一硅片上蒸镀的金属厚度为20-100nm。
6.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中PMMA溶液为聚甲基丙烯酸甲酯溶于一氯代苯制备得到的，质量比为8：92，所述步骤4中烘胶温度为120-150℃，烘胶时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，其中步骤5中上PMMA膜的第二硅片的烘干温度为85-100℃，时间为20-60min。
8.根据权利要求1所述的微纳加工制备电子器件的方法，其特征在于，所述步骤3中是用真空热蒸镀仪在显影出图形的第一硅片上蒸镀金。
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