[发明专利]一种制备ZnO多沟道纳米线场效应晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是一种制备ZnO多沟道纳米线场效应晶体管的方法。

背景技术

在过去五年中，随着纳米材料制备技术的巨大进步，纳米电子学的研究也突飞猛进。ZnO纳米线场效应晶体管(Nanowire Field-Effect Transistor，NW FET)就是这种研究的热点之一。

ZnO是宽禁带半导体，激子激活能大，可产生室温近紫外发光和激光，导电性较好，容易吸附某些气体等特性，可以制成气敏元件。当ZnO纳米线的截面直径与德拜长度相当时，对气体(如O₂、NO₂、NH₃)的吸附敏感度显著增加，可以利用这一特征，做出比常规ZnO气体敏感器性能优越的ZnO NW FET气敏元件。

在最近五年内美国，欧盟，日本和韩国等国家对ZnO NW FET已经开展了很多工作，但是我国在这一方面基本上是空白。从已经获得结果上看，ZnO NW FET的性能远比常规ZnO气敏元件高，如在跨导，电子迁移率，开关电流比，对吸附气体的化学敏感度等参数上高的多。可见用ZnO NWFET可以做高性能的气体敏感化学传感器，这将在防毒，防火和环保上有重要用途。

加州大学的Zhi yong Fan等人已经成功制作了单条ZnO纳米线场效应晶体管，并且制作成化学传感器，可用于化学气体的探测。但是，并未取得突破性的成果，并且，单根纳米线由于具有电流限制，无法获得较高的开态工作电流，器件的驱动电流能力不高。

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多沟道纳米线场效应晶体管的方法，以突破单根纳米线场效应晶体管器件电流限制，获得相对大的开态电流和提高不同器件的驱动电流能力，为进一步传感器的制作打下坚实的基础。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制备ZnO多沟道纳米线场效应晶体管的方法，该方法包括：

准备高掺杂的P++衬底；

在高掺杂的P++衬底的正面蒸发一层SiO₂形成栅氧；

采用HF湿法腐蚀去掉高掺杂P++衬底背面的氧化层，背金形成栅极；

在栅氧上光刻蒸发源漏金属电极；

采用乙醇水解超声的方法使ZnO纳米线从本征玻璃衬底上面剥离下来；

将剥离下来的多条ZnO纳米线随机滴入P型Si衬底的源漏金属电极上进行定位，使ZnO纳米线作为场效应晶体管的沟道将源漏电极搭接起来，形成ZnO多沟道纳米线场效应晶体管。

上述方案中，所述高掺杂的P++衬底是单晶硅片掺杂浓度达到10²⁰以上，其单位电阻值小于0.01Ω·cm。

上述方案中，所述在高掺杂的P++衬底的正面蒸发的SiO₂的厚度是

上述方案中，所述采用HF湿法腐蚀去掉高掺杂P++衬底背面的氧化层，背金形成栅极，具体包括：在衬底正面用AZ5214光刻胶覆盖，在衬底背面采用HF湿法腐蚀去掉SiO₂氧化物，丙酮水清晰，N₂吹干，然后在高掺杂的P++衬底背面采用背金工艺形成栅极。

上述方案中，所述在高掺杂的P++衬底背面采用背金工艺形成栅极，采用电子束蒸发方法，压力小于2×10^-6Torr，背栅金属是Ti/Au，其中，Ti的厚度是Au的厚度是

上述方案中，所述在栅氧上光刻蒸发源漏金属电极，具体包括：将高掺杂的P++衬底在130℃烘箱走程序一次，在高掺杂的P++衬底正面形成的栅氧上涂胶AZ5214，3500转/分，涂1分钟，用1号源漏阳版，曝光2.8秒，反转90s，泛曝，显影60s，显微镜观察，线条清晰完整；然后RIEO₂60sccm，20W，60秒，在H₃PO₄∶H₂O＝1∶15(体积比)的溶液中漂30秒，水冲干净，N₂吹干，立即送蒸发金属Ti/Au，其中Ti的厚度是Au的厚度是然后丙酮浸泡1天后取出，仍然有残胶，超声4档五分钟去掉残胶。

上述方案中，所述采用乙醇水解超声的方法使ZnO纳米线从本征玻璃衬底上面剥离下来，具体包括：将原生长ZnO纳米线的本征玻璃衬底放在乙醇中经过超声波降解3分钟，降解后ZnO纳米线大部分从本征玻璃衬底脱离并分散在乙醇溶液中。