专利名称：一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法
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，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，国外的一些科研人员正在尝试进行E/DNWFET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SK)2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Al203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Si02介质层的
厚度为2000至4000A;所述涂胶为涂正胶5214， 3500转/分，涂1.6pm; 所述前烘为在IOO'C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 1.9|am，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， 1.6pm， 光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nm A1203，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，1.4|mi， 热板95t:，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Al203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。
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。
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A1203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10h在衬底上生长Si02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Si02介质层的厚度为 2000至4000A;所述涂胶为涂正胶5214， 3500转/分，涂1.6pm;所 述前烘为在10(TC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Al203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
审lj备o
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l、在P型Si衬底上生长Si02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Si02介质层的厚度为2000 4000A;所述涂胶 为涂正胶5214， 3500转/分，涂1.6pm;所述前烘为在IO(TC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1.9pm，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， 1.6pm，光刻，反转60s,泛 曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nmAl203，常规丙酮 剥离形成栅氧。
步骤5、涂AZ5214胶，4000转/分，60秒，1.4nm，热板95。C， 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。
权利要求
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Si02介质层的厚度为2000至4000A;所述涂胶为涂正胶5214， 3500转/分，涂1.6pm;所述前烘为在IO(TC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l，9nm，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， 1.6pm，光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nmAl203，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，l勿m，热板95。C，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IOOOA。
全文摘要
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SiO<sub>2</sub>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Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>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。
文档编号H01L21/368GK101552207SQ200810103258
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