[發明專利]一種單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法

有效

• 申請號: 201710152423.9
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107086180B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 余林蔚;王吉米;王軍轉
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳建和

1.一種單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，步驟包括：1）采用具有一定硬度，耐300℃溫度的支撐性材料作為潔凈襯底的表面；2）在襯底上通過光刻刻蝕技術制作出深度90-300nm的引導溝道；3）通過平面納米線引導生長方法，使直徑為50±10nm的晶體納米線精確地沿著所述引導溝道生長，形成單根納米線多通道復用形狀的納米線；4）通過光刻和蒸鍍技術在納米線特定位置的兩側制作80-120nm厚度的金屬塊作為金屬電極；5）利用ALD在納米線陣列上方定義覆蓋介質層；6）通過光刻熱蒸發在介質層上方特定位置定義柵極，厚度為100nm。

2.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，所述襯底為硅片、玻璃或陶瓷片，硅片為P型或者N型單晶硅片、P型或者N型多晶硅片，玻璃為普通玻璃、石英玻璃非晶體襯底。

3.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，步驟3）中，再次使用光刻對準技術在溝道的位置上催化劑區域進行光刻刻蝕，通過平面納米線引導生長方法，使直徑為50±10nm的晶體納米線精確地沿著探針位置的所述引導溝道生長，形成納米線；蒸鍍In, Sn金屬，在引導溝道特定位置形成幾十納米的金屬膜圖案；在PECVD系統中利用等離子體處理技術，在350℃、功率2-5W時進行處理，使金屬膜縮球形成直徑在幾百納米到幾微米之間的準納米催化顆粒；再次使用PECVD系統覆蓋一層幾納米到幾百納米厚度的非晶硅作為前驅體介質層；在真空氛圍下，350℃環境中退火，利用IP-SLS生長模式，使得納米線從催化劑區域沿著引導溝道生長，形成并獲得引導溝道形狀的納米線。

4.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，通過光刻刻蝕方法制作引導溝道；其中刻蝕方法用濕法刻蝕：采用氫氧化鉀、氫氧化鈉堿性腐蝕體系，或是氫氟酸+硝酸、氫氟酸+硝酸+醋酸酸性腐蝕體系，或是乙二胺鄰苯二酚Ethylene DiaminePyrocatechol體系，或者采用干法刻蝕、即利用ICP-RIE進行刻蝕。

5.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，生長出晶體納米線，納米線為Si、Ge、SiGe或Ga晶體材料形成。

6.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，金屬電極使用Pt12nm-Al80nm體系或是Ti-Au體系、Ni金屬，金屬接觸均使用快速熱退火過程提高接觸性能；使用熱蒸發系統或者電子束蒸發系統。

7.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，在納米線特定區域定義源漏電極，使得每個納米線通道均能得到使用；在納米線特性區域覆蓋介質層并定義柵極，使得每個納米線通道均能得到使用。

8.根據權利要求1所述的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征是，單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的特征是具有高遷移率：＞100㎝2/v.s、高開關比：＞10⁵，亞閾值電壓接近于0，SSD小于400mV/dec的高性能器件。

9.根據權利要求1-7之一所述的制備方法得到的單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件，其特征是，納米線總長度在50-200um，長寬比0.01-100的任意比例，導電溝道使用數量1-200，納米線為Si、Ge、SiGe或Ga晶體材料制備，直徑在20-80nm。