[發(fā)明專利]一種UV光前處理制備氧化銦/氧化鋁納米纖維場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611143907.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN106601803B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單福凱;孟優(yōu);劉國(guó)俠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/775
• 分類號(hào): H01L29/775;H01L21/02;D01F9/08;D01F6/56;D01F1/10;B82Y10/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 高澤玉

1.一種UV光前處理制備氧化銦/氧化鋁納米纖維場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，其特征在于制備工藝步驟主要包括：

(1)制備Al₂O₃高k介質(zhì)薄膜：

先將硝酸鋁加入N，N二甲基甲酰胺中，配制濃度為0.3摩爾/升的Al₂O₃介電層前驅(qū)體溶液，在磁力攪拌器中旋轉(zhuǎn)6小時(shí)，得到純凈透明的介電層前驅(qū)體溶液，靜置24小時(shí)備用；采用單面拋光電阻率小于0.0015Ω·cm的P型低阻硅作為襯底，用氫氟酸、丙酮和酒精依次對(duì)低阻硅襯底超聲波清洗各10分鐘，再用去離子水沖洗后用高純氮?dú)獯蹈蓚溆茫皇褂脛蚰z機(jī)在P型低阻硅襯底上旋涂Al₂O₃介電層前驅(qū)體溶液，勻膠機(jī)先設(shè)置500轉(zhuǎn)/分勻膠旋涂5秒，然后設(shè)置5000轉(zhuǎn)/分勻膠旋涂30秒后放置于150℃的烤膠臺(tái)上烘烤10分鐘，再對(duì)其進(jìn)行高溫600℃退火，退火時(shí)間為2小時(shí)，得到厚度為30納米的Al₂O₃高k介質(zhì)薄膜；

(2)制備納米纖維：

將0.2克氯化銦、0.8克即130萬分子量的聚乙烯吡咯烷酮加入到5ml N，N二甲基甲酰胺中，用磁力攪拌器旋轉(zhuǎn)12小時(shí)，得到透明的粘性的前驅(qū)體溶液備用；將步驟1制備得到的Al₂O₃高k介質(zhì)薄膜放置在靜電紡絲裝置接收端，靜電紡絲裝置針頭處連接直流高壓電源，接收端距離針頭為15cm；設(shè)置注射泵推進(jìn)速度為0.5毫升/小時(shí)，直流高壓為15千伏，在電場(chǎng)力、庫侖力、表面張力等作用下，前驅(qū)體溶液噴出并劇烈抖動(dòng)，納米纖維直徑顯著下降，最后被接收端接受，得到均勻分布的In₂O₃復(fù)合納米纖維；

(3)UV光處理：

將步驟2制備的In₂O₃復(fù)合納米纖維放置距離高壓汞燈15cm，用高壓汞燈產(chǎn)生的UV光處理30分鐘，其中汞燈波長(zhǎng)范圍為100-400納米，功率為1000瓦，處理后得到具有良好粘附性和界面狀態(tài)的光處理In₂O₃復(fù)合納米纖維；其紫外-可見吸收光譜分析表明In₂O₃復(fù)合納米纖維對(duì)波長(zhǎng)為350納米以下的UV光具有很強(qiáng)的光吸收；

(4)高溫煅燒：

對(duì)步驟3得到的光處理In₂O₃復(fù)合納米纖維進(jìn)行500℃高溫煅燒90分鐘，分解其中的有機(jī)物，形成得到In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)；

(5)光刻定型：

用勻膠機(jī)在步驟4中制得的In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)上旋涂光刻膠，勻膠機(jī)先設(shè)置500轉(zhuǎn)/分勻膠旋涂5秒，然后在3000轉(zhuǎn)/分勻膠旋涂30秒，涂抹至光刻膠膠厚度為2微米，然后置于100℃下烘箱內(nèi)烘烤10分鐘；再利用掩膜版在光刻機(jī)上對(duì)涂抹光刻膠后的In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)用200W交流高壓汞燈進(jìn)行紫外曝光25秒；將曝光后的In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)放入顯影液中，顯影時(shí)間30秒后用去離子水反復(fù)沖洗，高純氮?dú)獯蹈桑粚@影完全的In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)放入120℃烘箱烘烤20分鐘；用稀釋的鹽酸溶液將烘烤后露出的In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)刻蝕定型，然后用丙酮將未曝光的光刻膠洗掉，再用去離子水反復(fù)沖洗，高純氮?dú)獯蹈桑玫蕉ㄐ虸n₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)；

(6)離子束沉積源漏電極：

將步驟5中制得的定型In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)放入離子束室并遮蔽，設(shè)置離子束室真空度為3×10^-4Pa，氬氣流量為4SCCM，將離子束的燈絲電流加至4A后預(yù)熱5分鐘；待燈絲預(yù)熱完成后設(shè)置加速電流為10mA、放電電壓70V和工作氣壓4×10^-2Pa；對(duì)Au、Ti或Al靶材預(yù)濺射10分鐘，以便去除Au、Ti或Al靶材表面的污染物；再將遮蔽的定型In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)暴露并移至相應(yīng)的Au、Ti或Al靶位，在保持上述參數(shù)不變的情況下再次對(duì)靶材進(jìn)行濺射60分鐘，使得In₂O₃納米纖維網(wǎng)絡(luò)沉積Au、Ti或Al金屬薄膜，即制得氧化銦/氧化鋁納米纖維場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光前處理制備氧化銦/氧化鋁納米纖維場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法制得的In₂O₃/Al₂O₃納米纖維場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于其主體結(jié)構(gòu)包括P型低阻硅襯底、Al₂O₃層、In₂O₃納米纖維層、電極s和電極D；P型低阻硅襯底、Al₂O₃層和In₂O₃納米纖維層由內(nèi)向外依次固定連接，電極s和電極D分別固定設(shè)置在In₂O₃納米纖維層的兩端。