[发明专利]真空环境中器件图形化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米器件制备工艺技术领域，尤其涉及在真空环境中器件图 形化制备方法。

背景技术

在微纳米尺度器件的研究中，各类异质材料接触界面结构、状态和性质越 来越吸引人们的目光，成为纳米器件领域的关注焦点和热点，特别是金属与材 料的接触直接关系到载流子的电学输运性能，对器件整体性能起到了至关重要 影响作用。

纳米器件中精细微电极的加工和电极间的绝缘层的制备，不仅仅只是获得 尺寸微细的金属电极的导电连通和绝缘保护，更加关注的是制备出重复性好、 稳定可靠性高、性能优异的器件，因而对加工工艺有着极为苛刻的要求。

传统的光刻工艺制备图形化器件不仅工艺复杂，而且容易引入材料表面污 染和结构损伤，造成材料的本征物理与化学性质的改变，在一定程度上影响了 产品的性能和成品率。如何在不影响样品表面成分、结构能级和物性的原始状 态情况下制备出图形化的高质量微电极和相应的绝缘保护层，成为提升研究创 新性和突破核心技术的关键问题。

发明内容

本发明提供真空环境中器件图形化制备方法，在真空环境中，利用物理气 相沉积方式，与图形化系统互锁联动实现器件图形化制备，其发明内容如下：

真空环境中器件图形化制备方法，其中，包括以下步骤：

(1)将衬底置于真空环境中；

(2)在所述衬底上设有用于制备器件图形的掩膜板；

(3)所述掩膜板或所述衬底连接用于移动操作的移动平台；

(4)所述移动平台将掩膜板定位在衬底上；

(5)采用物理气相沉积方式在衬底上沉积器件所需薄膜材料。

进一步地，步骤(5)中所述物理气相沉积方式为溅射、热蒸发、分子束外 延、电子束蒸发、离子镀以及激光脉冲沉积中的一种。

进一步地，步骤(4)中所述移动平台连接计算机辅助控制系统，所述计算 机辅助控制系统用于通过控制移动平台实现掩膜板在衬底上的定位。

更进一步地，所述掩膜板的定位精度为小于50nm。

优选地，所述掩膜板呈平整状，掩膜板材料为硅片、玻璃片、石英片、金 属片、陶瓷片和有机塑料片中的一种。

优选地，步骤(5)中所述器件所需薄膜材料为金属或介质。

更优选地，金属材料为金、银、钛、铜、镍、钨、锌中的一种或多种的复 合材料；绝缘介质材料为氮化硅、氧化硅、氧化铪、氧化铝中的一种或多种。

优选地，应用所述掩膜板制备出器件图形的最小特征尺寸在亚微米范围。

本发明还提供复杂器件图形化制备方法，其中采用以上方法制备器件图形， 包括以下步骤：

(1)在衬底区域沉积形成第1类器件图形；

(2)在衬底区域沉积形成第2类器件图形；

……

(n)在衬底区域沉积形成第n类器件图形；

以上所述第1类、第2类、…、第n类器件图形之间组合、叠加形成复杂器 件图形。

进一步地，所述第n类器件图形，n为大于1的自然数。

本发明的有益效果：

(1)工艺简单，提高器件制备的性能。

本发明的真空环境中器件图形化制备方法，避免采用现有复杂的光刻工艺 和技术，在真空环境下直接实现器件图形化的制备，保证了器件本征的物理与 化学性质，不影响器件表面成分、结构能级和物性的原始状态，提高了器件制 备的性能。

(2)避免器件表面污染和防止结构损伤。

在本发明的真空环境中器件图形化制备方法中，采用计算机辅助控制系统， 在真空环境下实现对掩膜板的精确控制和移动，保证了器件在制备过程中的清 洁性，从而免除使用现有技术中光刻工艺光敏材料的涂覆和去除所带来的器件 表面污染和结构损伤的问题。

(3)制备复杂器件图形，提升器件功能。

在本发明的真空环境中器件图形化制备方法中，通过不断改变掩膜板上制 备图案的形状、尺寸和衬底的相对位置，通过多次沉积，可实现复杂器件图形 的制备，比如环形的图案、立体结构图案，器件的复杂程度越大，器件的功能 越多。

附图说明

图1为本发明实施例器件图形制备过程的示意图；其中，图1a为所述衬底 示意图，图1b为掩膜板定位示意图，图1c为物理气相沉积示意图，图1d为器 件图形制备完成示意图。