专利名称：在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法
技术领域：
本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种在ZnO纳 米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法。
背景技术：
准一维纳米材料由于量子尺寸效应具有许多特异的物理、化学特 性，是研究电子传输行为、光学特性和力学性能等物理性质的尺寸的 理想系统，在构建纳米电子和光学器件方面具有很大的应用潜力，近 年来受到广泛的关注。
纳米ZnO特有的量子尺寸效应、界面效应和耦合效应，被称为"第 三代半导体材料"。纳米ZnO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。
近年来，ZnO纳米线生长技术(如气相法和金属有机化学气相沉 积MOCVD)的日趋成熟和制作工艺的不断进步，使得ZnO纳米线准
一维电子器件的研究得到了迅速发展，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。
由于工艺条件的影响，在制作过程中，可能会造成ZnO纳米线从 衬底上脱离，从而无法进行ZnO纳米线场效应晶体管的制备，因此，
4如何保证ZnO纳米线固定在衬底上面是场效应晶体管制备的基础。
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在ZnO纳米线场效应 管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，用于解决ZnO纳米线场效应晶 体管制备过程中的纳米线脱落问题。
(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 一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法， 该方法包括
在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将 ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光， 蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而 实现ZnO纳米线的固定。
优选地，所述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于 30拜，宽度小于ljim。
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3000埃的Si02介质构成。
优选地，所述在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光 刻曝光的步骤包括在P型Si衬底上面生长一层3000埃的Si02介质， 涂正性光刻胶9912， 3500转/分，涂1.3,前烘100°C，烘90秒， RIE打底胶；对已经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，显影 后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。
优选地，所述光刻胶凹槽的宽度为2pm、3^im或4pm，长度为3(^m 或40萍。
优选地，所述将ZnO纳米线沉积到衬底上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；采用滴管将ZnO纳 米线滴到所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底上，实现将ZnO纳米线 沉积在该场效应管衬底上。
优选地，所述再涂一层9912光刻胶的步骤包括再涂一层正性光 刻胶9912， 3500转/分，涂1.3iim。
优选地，所述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属的步骤包括再采用 阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s;然后蒸发Ti/Au作为源漏金 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、 本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳 米线固定的方法，由于采用双层胶光刻技术，所以解决了ZnO纳米线 场效应晶体管制备过程中纳米线从衬底脱落的问题，避免器件失效。
2、 本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳 米线固定的方法，为凹槽法沉积纳米线提供了有力的支持，为纳米线 场效应晶体管制备提供了依据。
3、 本发明提供的这种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳 米线固定的方法，工艺简单易于施行，有效地节省了制作成本。
图1为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米 线固定的方法流程图2为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米 线固定的工艺流程图3为本发明采用的双层胶工艺中涂完一层9912的显微镜照片；
图4为本发明采用的双层胶工艺中涂完两层9912光刻显影后的显 微镜照片；
图5为本发明采用的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应管凹槽的示 意图；图6为本发明的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应晶体管的截面示意图。
具体实施例方式
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纳米线是沉积在衬底表面的，仅靠静电吸附作用，在光 刻胶剥离或者清洗过程中，很容易导致纳米线脱落，从而使整个场效 应管制作失败。所以，为了解决纳米线在光刻胶剥离或者清洗过程中 脱落，本发明拟采用双层胶光刻技术来解决问题，使ZnO纳米线始终 被光刻胶压住，在光刻胶剥离之后，采用源漏金属pad压住纳米线， 从而实现了整个纳米线在工艺流程中的固定。
本发明采用的主要工艺，关键是双层胶的光刻问题，需要在涂完 两层胶后光刻将第一层胶刻透，从而蒸发源漏金属pad实现纳米线的 固定，确保了 ZnO纳米线场效应晶体管的顺利制备。
本发明采用双层9912光刻胶结构，分两次曝光，完成纳米线凹槽 制作和纳米线固定的工作，整个过程保证了 ZnO纳米线固定在P型Si 衬底上面，为ZnO纳米线场效应管成功制备奠定了基础。
如图1所示，图1为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中 实现ZnO纳米线固定的方法流程图，该方法包括在场效应管衬底上 涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬 底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属， 利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。
上述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于30pm，宽 度小于l)im。 ZnO纳米线的长宽比大于30: 1。 ZnO纳米线的显微镜 照片如图7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3000
埃的Si02介质构成。
7上述在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光的 步骤包括在P型Si衬底上面生长一层3000埃的SiO2介质，涂正性
光刻胶9912， 3500转/分，涂1.3,;前烘100。C，烘90秒，R正打底 胶；对己经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，显影后形成按 照一定规律排列的光刻胶凹槽。所述光刻胶凹槽的宽度为2pm、 3|im 或4,，长度为30(im或40拜。
上述将ZnO纳米线沉积到衬底上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；采用滴管将ZnO纳米线滴到 所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底上，实现将ZnO纳米线沉积在该 场效应管衬底上。
上述再涂一层9912光刻胶的步骤包括再涂一层正性光刻胶 9912， 3500转/分，涂1.3,。
上述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属的步骤包括再采用阴版进行 光刻，曝光时间20s，显影80s;然后蒸发Ti/Au作为源漏金属，其中， Ti的厚度为300A， Au的厚度为IOOOA。
下面结合附图来对这个双层胶光刻的方法进行详细说明。如图2 所示，图2为本发明提供的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳 米线固定的工艺流程图，具体工艺步骤如下
步骤1、在P型Si衬底上面生长一层3000埃的Si02介质，涂正 胶9912， 3500转/分，涂1.3nm，涂完一层9912的显微镜照片如图3 所示；然后前烘100。C，烘90秒，RIE打底胶。
步骤2、对已经涂好胶的片子用阴版进行光刻，显影后形成2jLim， 3,， 4pm不等的凹槽。不去胶，不后烘。光刻胶凹槽的示意图如图5 所示。
步骤3、将ZnO纳米线沉积到衬底上面，使其掉入凹槽中，立刻 再涂一层9912， 3500转/分，涂1.3阿。
步骤4、再用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s。显微镜观 察如图4所示，两层胶已经显透。进行台阶仪测试，台阶高度3.7731nm，与两层胶厚相加大致吻合，证明两层胶己经显透。
步骤5、蒸发Ti/Au源漏金属，其中，Ti的厚度为300A， Au的厚 度为IOOOA，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO 纳米线的固定。图6示出了本发明的双层胶工艺中ZnO纳米线场效应 晶体管的截面示意图。
本发明使用双层9912正胶光刻的技术，实现了纳米线的固定工作， 为下一步的ZnO纳米线场效应晶体管制备奠定了基础。本工艺方法操 作简单，与工艺的兼容性好，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 实施例而己，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。
权利要求
1、一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，其特征在于，该方法包括在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。
2、 根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述ZnO纳米线采用中科大的ZnO 纳米线，长度大于30nm，宽度小于lpm。
3、 根据权利要求2所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，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所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，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3000埃的Si02介质构成。
5、 根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述在场效应管衬底上涂一层9912 光刻胶，采用阴版光刻曝光的步骤包括在P型Si衬底上面生长一层3000埃的Si02介质，走程序，涂 HMDS,然后涂正性光刻胶9912， 3500转/分，涂1.3,前烘100。C， 烘90秒，RIE打底胶；对己经涂好正性光刻胶的片子采用阴版进行光刻，曝光10秒，显 影50秒，显影后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。
6、 根据权利要求5所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述光刻胶凹槽的宽度为2pm、 3|^ti 或4,，长度为30拜或40,。
7、 根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述将ZnO纳米线沉积到衬底上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；采用滴管将ZnO纳米线滴到所述布满光刻胶凹槽的场效应管衬底 上，实现将ZnO纳米线沉积在该场效应管衬底上。
8、 根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述再涂一层9912光刻胶的步骤包 括再涂一层正性光刻胶9912， 3500转/分，涂1.3pm。
9、 根据权利要求1所述的在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO 纳米线固定的方法，其特征在于，所述再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属 的步骤包括再采用阴版进行光刻，曝光时间20s，显影80s;然后蒸发Ti/An 作为源漏金属，其中，Ti的厚度为300A， Au的厚度为1000A。
全文摘要
本发明公开了一种在ZnO纳米线场效应管制备中实现ZnO纳米线固定的方法，该方法包括在场效应管衬底上涂一层9912光刻胶，采用阴版光刻曝光后，将ZnO纳米线沉积到衬底上，不去胶，再涂一层9912光刻胶，再曝光，蒸发Ti/Au源漏金属，利用源漏pad金属将ZnO纳米线固定住，从而实现ZnO纳米线的固定。由于本发明采用了双层胶光刻技术，所以解决了ZnO纳米线场效应晶体管制备过程中纳米线从衬底脱落的问题，避免器件失效。
文档编号H01L21/368GK101552203SQ20081010322
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者付晓君, 张海英, 徐静波, 明 黎 申请人:中国科学院微电子研究所