[发明专利]一种制备ZnO顶栅纳米线场效应管的方法

说明书

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，ZnO NW FET由于其独特的性能，近几年来受到了国际上广泛的关注。ZnO NW FET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/D NW FET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，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SiO₂介质层的厚度为2000至4000A；所述涂胶为涂正胶5214，3500转/分，涂1.6μm；所述前烘为在100℃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1.9μm，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，1.6μm，光刻，反转60s，泛曝20s，显影55s，观测栅线条清晰，直接溅射20nmAl₂O₃，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，1.4μm，热板95℃，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Al₂O₃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。