专利名称：实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位的方法
技术领域：
本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种通过光刻 胶凹槽实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位的方法。
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，ZnONWFET由于其独特的性能，近几年来受到了国 际上广泛的关注。ZnONWFET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 线的沉积与固定方面，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 效应管衬底沉积和定位的方法，以解决纳米线沉积到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沉积和定位的方法，该方法 包括
在场效应管衬底上采用正性光刻胶和阴版光刻，显影形成按照一 定规律排列的光刻胶凹槽；
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；
蒸发掉乙醇，使ZnO纳米线掉入光刻胶凹槽中，在衬底上形成按 一定方向和固定位置的ZnO纳米线。
优选地，所述ZnO纳米线采用中科大的ZnO纳米线，长度大于 30pm，宽度小于l)am。
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采用正性光刻胶和阴版光刻，显 影形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽的步骤包括在P型Si衬底上 面生长一层3000埃的SiO2介质，涂正性光刻胶5214， 3500转/分，涂 1.6)im;前烘10(TC，烘60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2|iim、3^m或4fim，长度为3(^m 或40阿。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。
(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沉积和定 位的方法，实现了 ZnO纳米线从原玻璃衬底到场效应管衬底的沉积和 定位的方法，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沉积和定 位的方法，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沉积和定 位的方法，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沉积和定 位的方法，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。
图1为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位 的方法流程图2为本发明提供的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位 的工艺流程图3为本发明采用的凹槽工艺中凹槽的示意图； 图4为本发明采用的凹槽工艺中所使用的ZnO纳米线的照片； 图5为本发明采用的凹槽工艺中场效应晶体管器件的结构示意图； 图6为本发明采用的凹槽工艺中场效应晶体管的制备版图。
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纳米线必须精确的沉积在衬底上固定的位置。本发明采 用在P型Si衬底上面光刻一版凹槽，采用5214原胶，阴版光刻，形 成光刻胶凹槽，而凹槽阴版是与后续器件源漏及栅氧制备版图套准的， 只要ZnO纳米线正确的进入凹槽，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，拟在场效应晶体管上面制备光刻胶凹槽， 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 使纳米线随机进入凹槽中，从而实现纳米线的定位工作，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，用凹槽阴版光刻显影成 按照一定规律排列的凹槽，采用超声乙醇水解法将ZnO纳米线从原生 长衬底上剥离，采用滴管将纳米线滴到布满凹槽的衬底上面，使纳米 线进入按一定方向排列的凹槽中，然后蒸发掉乙醇，就实现了在衬底 上按一定方向和固定位置的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 底沉积和定位的方法流程图，该方法包括
步骤101:在场效应管衬底上采用正性光刻胶和阴版光刻，显影形 成按照一定规律排列的光刻胶凹槽；
步骤102: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103:釆用滴管将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；
步骤104:蒸发掉乙醇，使ZnO纳米线掉入光刻胶凹槽中，在衬
7底上形成按一定方向和固定位置的ZnO纳米线。
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lnm。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4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。
上述步骤101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5214， 3500转/分，涂1.6iim;前烘10(TC，烘60 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， 显影后形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽。光刻胶凹槽的宽度为 2pm、 3pm或4nm，长度为30pm或40(am。光刻胶凹槽的示意图如图 3所示。
上述步骤102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。
另外，图5示出了本发明采用的凹槽工艺中场效应晶体管器件的 结构示意图，图6示出了本发明采用的凹槽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Marker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沉积和定位的工 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3000埃的Si02介质，涂正 胶5214， 3500转/分，涂1.6pm。前烘100'C，烘60秒，R正打底胶。
步骤2、对己经涂好胶的片子用阴版进行光刻，显影后形成2pm， 3pm， 4(im不等的凹槽。不去胶，不后烘。
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，蒸发掉乙醇，使其掉入凹槽中，立刻再涂一层5214， 2500转/分，涂1.9(im，进行后续源漏制 备。
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。
权利要求
1、一种实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位的方法，其特征在于，该方法包括在场效应管衬底上采用正性光刻胶和阴版光刻，显影形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽；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；蒸发掉乙醇，使ZnO纳米线掉入光刻胶凹槽中，在衬底上形成按一定方向和固定位置的ZnO纳米线。
2、 根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积 和定位的方法，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30jum，宽度小于lpm。
3、 根据权利要求2所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积 和定位的方法，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所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积 和定位的方法，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所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积 和定位的方法，其特征在于，所述在场效应管衬底上采用正性光刻胶 和阴版光刻，显影形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽的步骤包括在P型Si衬底上面生长一层3000埃的Si02介质，涂正性光刻胶 5214， 3500转/分，涂1.6pm;前烘100。C，烘60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。
6、 根据权利要求5所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积 和定位的方法，其特征在于，所述光刻胶凹槽的宽度为2pm、 3pm或 4pm，长度为30(im或40(mi。
7、 根据权利要求1所述的实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位的方法，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。
全文摘要
本发明公开了一种实现ZnO纳米线到场效应管衬底沉积和定位的方法，该方法包括在场效应管衬底上采用正性光刻胶和阴版光刻，显影形成按照一定规律排列的光刻胶凹槽；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；蒸发掉乙醇，使ZnO纳米线掉入光刻胶凹槽中，在衬底上形成按一定方向和固定位置的ZnO纳米线。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的方法，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。
文档编号H01L21/335GK101552204SQ20081010325
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