[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

一種單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，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約100±10nm，8μm*2μm周期性回環的引導溝道；3)通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑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。

一、技術領域

本發明涉及光電器件和納米材料領域，涉及晶體納米線光電器件及制備，涉及在襯底上利用溝道引導橫向納米線生長技術，通過微加工工藝，制作形成高性能薄膜晶體管產品的制作方法。本發明是特別是涉及溝道引導定向生長、電學集成的平面半導體納米線制備的導電通道復用薄膜晶體管的方法。

二、背景技術

當前社會，微電子及光電子器件等半導體器件已經廣泛應用于現代科技、國民經濟和日常生活中的方方面面，這些品種繁多的半導體器件與材料的外延技術密切相關。

液-液相-固相(SLS)生長機制SLS生長的機理有點類似于VLS機制，與VLS機制的區別僅在于，在VLS機制生長過程中，所需的原材料由氣相提供；而在SLS機制生長過程中，所需的原料是從溶液中提供的，一般來說，此方法中常用低熔點金屬(如In、Sn或Bi等)作為助溶劑(fluxdroplet)，相當于VLS機制中的催化劑。

光電顯示產業21世紀以來，世界光電產業發展迅速。2016年，全球光電產業的市場規模己達10萬億美元。國外光電子產業主要在美國、西歐和日本。中國目前光電產業位居世界第二位。

中國光電技術產品市場十幾年來始終保持在兩位數的高速增長速度。隨著信息技術、激光加工技術、激光醫療與光子生物學、激光全息、光電傳感、顯示技術等光電技術的快速發展以及光電技術與數字技術、多媒體技術、機電技術等領域的結合與滲透，我國已經形成市場可觀、發展潛力巨大的光電產業。

三、發明內容

針對上述問題，本發明的目的是，提供一種制備高質量平面半導體薄膜晶體管器件的方法。尤其是沿特定溝道定向生長、轉移和集成方法制備平面半導體納米線器件。

本發明采取以下技術方案：一種單根納米線多通道復用薄膜晶體管器件的制備方法，其特征步驟包括：1)采用具有一定硬度，耐350℃溫度的支撐性材料作為襯底；2)在潔凈襯底的表面上通過光刻刻蝕技術制作出深度約90-300nm(不超過350nm深)如圖2中2-1所示形狀的引導溝道；3)再次使用光刻對準技術在溝道的特定位置上定義催化劑區域，通過平面納米線引導生長方法，使直徑約50±10nm直徑的晶體納米線精確地沿著探針位置的所述引導溝道生長，形成如圖2中2-1所示形狀的納米線；蒸鍍電極金屬(如，Al,Pt)，在于引導溝道特定位置形成幾十至一百納米的金屬膜圖案作為金屬探針的電極部分；

進一步的，通過光刻和蒸鍍技術在納米線特定位置處(如圖2中2-2所示)制作80-120nm金屬電極，作為源漏極；4)在納米線上方特定位置蒸鍍介質層，并定義蒸鍍100nm金屬作為柵極(如圖2中2-3所示)；

所述襯底為硅片、玻璃或陶瓷片，硅片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，石英玻璃等非晶體襯底。