甩胶PMMA，然后在150°C的热板上烘1min ；
[0077]S14配置Cu的腐蚀液，腐蚀液成分为CuS0415g、HCl溶液50ml和去离子水50ml，腐蚀掉Cu ；
[0078]S15腐蚀4小时后捞出石墨烯薄膜，置于清水中2小时；
[0079]S16将石墨稀薄膜转移到做好结构的衬底上，瞭干，烘15min，石墨稀在该结构上的示意图如图2-13 ；
[0080]S17光刻，去掉多于的石墨烯，留下形成PN结的石墨烯(5)，如图2-14。
[0081]实施例2:应用到石墨烯的场效应器件中
[0082]SI将带有绝缘介质层的硅片洗净后，甩胶，准备光刻形成栅电极，如图3-1、3_2 ；
[0083]S2光刻形成栅电极图形，如图3-3所示；
[0084]S3选择好刻蚀参数，用硅片上面的光刻胶作掩膜，ICP刻蚀80s，刻蚀后的结构如图3-4所不；
[0085]S4在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀的深度，为140nm ；
[0086]S5考虑到测量误差，决定溅射金属Ti/Au 30/100nm，，此时金属的厚度大致能填平步骤3所刻蚀的凹槽，如图3-5所示；
[0087]S6剥离掉多余的金属部分，剥离完成后形成了所需要的栅电极结构，如图3-6 ；
[0088]S7PECVD生长300nm S12作为绝缘层，如图3-7 ；
[0089]S8甩胶，准备光刻源、漏电极图形，如图3-8 ；
[0090]S9光刻完成后的源、漏电极图形，如图3-9 ；
[0091]SlO与刻蚀栅电极的步骤类似，仍然用光刻胶作掩膜，ICP刻蚀2min，刻蚀后的结构如图3-10所示；
[0092]Sll刻蚀完成后去胶，用台阶仪测量所刻蚀的深度约为270nm ；
[0093]S12为了使溅射的Ti/Au能填满凹槽，并考虑到误差，决定实际溅射Ti/Aul00/160nm，如图 3-11 ；
[0094]S13剥离掉多余的金属部分，剥离完成后如图3-12。
[0095]这样就完成了石墨烯的场效应器件的工艺结构，将石墨烯(5)转移到器件上。石墨烯的转移过程与前面的描述相同，只是最后一步光刻后留下的石墨烯图形不同，如图3-13、3-14。
[0096]实施例3:应用到霍尔效应测量石墨稀的迁移率中
[0097]SI将带有绝缘介质层的硅片洗净后，准备光刻，如图4-1所示；
[0098]S2甩胶以光刻出电极图形，如图4-2
[0099]S3光刻，产生图4-3结构的图形；
[0100]S4用硅片上面的光刻胶作掩膜，ICP刻蚀35s，刻蚀后的结构如图4_4所示；
[0101]S5选择好刻蚀参数，在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀的深度，为65nm ;
[0102]S6考虑到测量误差，决定派射金属Ti/Au 10/45nm，，此时金属的厚度大致能填平步骤3所刻蚀的凹槽，如图4-5所示；
[0103]S7用丙酮剥离掉多余的金属，这样就形成了图4-6所示的结构。
[0104]这样就完成了用霍尔效应来测量石墨烯迀移率的器件结构，接下来将石墨烯转移到器件上。石墨烯的转移过程与前面的描述相同，只是最后一步光刻后留下的石墨烯图形不同，如图4-7,4-8ο
[0105]本发明的关键主要是保证刻蚀的凹槽深度与后面溅射的金属材料厚度相同即可，因此上述步骤中刻蚀的栅、源和漏电极深度与随后溅射的金属合金深度，不仅仅局限于以上实施例中的数字。
[0106]以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和构思的前提下作出的任何修改、替换和改进等，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:具体工艺步骤如下: SI将带有绝缘介质层的硅片洗净后，准备光刻，此时绝缘介质层(2)在硅衬底(I)上； S2光刻，光刻胶(3)在绝缘介质层(2)上； S3用光刻胶⑶作掩膜，ICP刻蚀，刻蚀凹槽； S4选择好刻蚀参数，在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀凹槽的深度； S5溅射金属，溅射的厚度为上一步测出的对应深度，则此时溅射的金属材料(4)刚好能填平S3所刻蚀的凹槽； S6用有机溶液剥离掉多余的金属。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:在涉及到的薄膜为石墨烯薄膜时，绝缘介质层(2)为300nm厚度的二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:使用的光刻胶(3)为负胶，未被光刻胶(3)覆盖处是需要刻蚀出凹槽的部分。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:所述刻蚀方法为干法刻蚀。
5.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:所用的有机溶液需确保溶解掉S3中的光刻胶(3)。
6.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:应用到石墨烯的光电探测器中， Si将带有绝缘介质层的硅片洗净后，光刻形成栅电极的图形； S2用器件上面的光刻胶作掩膜，ICP刻蚀50s ； S3选择好刻蚀参数，在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀的深度为90nm ; S4考虑到测量误差，决定溅射金属Ti/Au 15/70nm,此时金属的厚度大致能填平S3所刻蚀的凹槽； S5剥离掉多余金属部分，剥离完成后的溅射的金属材料(4)即为栅电极； S6PECVD生长300nm S12作为绝缘层； S7甩胶，准备光刻源、漏电极图形； S8光刻完成后的源、漏电极图形； S9与刻蚀栅电极凹槽的步骤类似，仍然用光刻胶作掩膜，ICP刻蚀3min ； SlO刻蚀完成后去胶，用台阶仪测量所刻蚀的深度约为300nm ; Sll为了使溅射的Ti/Au能填满凹槽，并考虑到误差，决定实际溅射Ti/Au100/290nm ； S12剥离掉多余的金属部分，只留下源、漏电极结构；这样就完成了石墨烯光电探测器的器件结构，将石墨烯转移到器件上； S13采用CVD方法在Cu片上生长石墨烯，在石墨烯上甩胶PMMA，然后在150°C的热板上烘 1min ； S14配置Cu的腐蚀液，腐蚀液成分为CuS0415g、HCl溶液50ml和去离子水50ml，腐蚀掉Cu ； S15腐蚀4小时后捞出石墨烯薄膜，置于清水中2小时； S16将石墨稀薄膜转移到做好结构的衬底上，瞭干，烘15min ； S17光刻，去掉多于的石墨烯，留下形成PN结的石墨烯(5)。
7.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:应用到石墨烯的场效应器件中， Si将带有绝缘介质层的硅片洗净后，甩胶，准备光刻形成栅电极； S2光刻形成栅电极图形； S3选择好刻蚀参数，用硅片上面的光刻胶作掩膜，ICP刻蚀80s ； S4在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀的深度，为140nm ; S5考虑到测量误差，决定溅射金属Ti/Au 30/100nm，，此时金属的厚度大致能填平S3所刻蚀的凹槽； S6剥离掉多余的金属部分，剥离完成后形成了所需要的栅电极结构； S7PECVD生长300nm S12作为绝缘层； S8甩胶，准备光刻源、漏电极图形； S9光刻完成后的源、漏电极图形； SlO与刻蚀栅电极的步骤类似，仍然用光刻胶作掩膜，ICP刻蚀2min ； Sll刻蚀完成后去胶，用台阶仪测量所刻蚀的深度为270nm ; S12为了使溅射的Ti/Au能填满凹槽，并考虑到误差，决定实际溅射Ti/Au100/160nm ； S13剥离掉多余的金属部分； 这样就完成了石墨烯的场效应器件的工艺结构，将石墨烯(5)转移到器件上；石墨烯的转移过程与前面的描述相同，只是最后一步光刻后留下的石墨烯图形不同。
8.根据权利要求1所述的一种薄膜平面化的半导体工艺，其特征在于:应用到霍尔效应测量石墨烯的迀移率中， SI将带有绝缘介质层的硅片洗净后，准备光刻； S2甩胶以光刻出电极图形； S3光刻，产生结构的图形； S4用硅片上面的光刻胶作掩膜，ICP刻蚀35s ； S5选择好刻蚀参数，在刻蚀完成后去胶，并用台阶仪测量所刻蚀的深度，为65nm ; S6考虑到测量误差，决定溅射金属Ti/Au 10/45nm,，此时金属的厚度大致能填平S3所刻蚀的凹槽； S7用丙酮剥离掉多余的金属。
【专利摘要】一种薄膜平面化的半导体工艺，在现有的利用石墨烯薄膜来制作半导体工艺中，常常会遇到薄膜受损严重的情况。本发明将光刻与溅射工艺相结合，并利用感应耦合等离子体刻蚀(Inductively Coupled Plasma，ICP)，来保证石墨烯薄膜和金属结构的完整接触。在提高了金属和衬底的粘附性的同时，又不损坏石墨烯的薄膜结构，大大提高了半导体器件的可靠性和稳定性。
【IPC分类】H01L21-3065, H01L21-033, H01L21-203
【公开号】CN104867817
【申请号】CN201510262462
【发明人】徐晨, 刘奇, 孙捷, 许坤
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月21日