[發明專利]借助硬掩模涂層圖案化石墨烯

有效

• 申請號: 201780037219.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109313189B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: D·潘;B·戈德史密斯
• 申請（專利權）人: 卡蒂亞生物公司
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543;G01N27/414;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒

所公開技術的實施例包含使用光刻圖案化技術圖案化石墨烯薄片以用于生物傳感器和電子應用。更具體地，本公開是針對借助硬掩模金屬層圖案化石墨烯薄片的方法。所述硬掩模金屬層可以包含惰性金屬，所述惰性金屬可以在圖案化工藝期間保護所述石墨烯薄片免受污染或損壞。

技術領域

所公開技術大體上涉及在石墨烯薄片的表面上沉積硬掩模涂層。更具體地，本發明涉及在石墨烯薄片的表面上沉積硬掩模涂層以提供保護層。

背景技術

石墨烯包括按六邊形的重復圖案結合在一起的碳原子的單個薄層。石墨烯具有許多非凡的性質，包含高機械強度、高電子遷移率和優良的熱導率。因為石墨烯是優良的熱和電導體，所以石墨烯材料經常用以構造基于石墨烯的生物傳感器、晶體管、集成電路和其它電子應用。

雖然對石墨烯的應用和利用已存在許多學術關注，但基于石墨烯的電子裝置和傳感器的商業化的嘗試大部分都已失敗。因此，用于處置和制備石墨烯的許多當前已知技術限于僅適合于研究和學術目的的技術，且因此未能考慮制造成本、產品組裝要求以及長期耐久性的需要。

更具體地，用于制備和處置石墨烯的當前方法經常當構造基于石墨烯的裝置時使石墨烯薄片暴露于環境條件。因為石墨烯薄片保持暴露而無保護層，所以石墨烯經常被污染且甚至損壞，特別是當在一些時間段暴露于空氣時。另外，暴露的石墨烯表面可能在基于石墨烯的電子裝置和傳感器的處理、構造和封裝期間另外對損壞敏感。

雖然用于在石墨烯薄片的表面上提供保護層的一些有限方法是當前可用的，但此類方法仍可能損壞石墨烯。舉例來說，一種方法可以包含直接以光致抗蝕劑或聚甲基丙烯酸甲酯(下文為“PMMC”)層沉積石墨烯薄片的表面。然而，與石墨烯薄片的此直接接觸經常在石墨烯上留下甚至通過施加丙酮或其它溶劑也無法完全移除的殘余物。因此，在石墨烯的表面上的任何剩余光致抗蝕劑或PMMC殘余物顯著降低石墨烯的質量，且進一步可能降級基于石墨烯的電子裝置和傳感器的總體性能。

其它方法還可包含在石墨烯薄片的表面上提供保護銅層。然而，銅也已知在石墨烯薄片上留下難以完全移除的污染殘余物，這也降低石墨烯的質量并且進一步可能降級基于石墨烯的電子裝置和傳感器的性能。因此，當前需要提供用于在石墨烯薄片上提供臨時保護層的方法。

附圖說明

根據一個或多個各種實施例，參考附圖詳細地描述本文公開的技術。附圖是僅出于說明的目的而提供，且僅描繪所公開技術的典型或實例實施例。提供這些附圖以促進讀者對所公開技術的理解，且不應視為對所公開技術的廣度、范圍或適用性的限制。應注意，為了說明的清楚性和簡易性起見，這些圖式未必按比例繪制。

圖1圖示了根據一個實施例的在石墨烯薄片的表面上沉積臨時保護層的不同進展。

圖1A圖示了根據一個實施例的轉移到襯底上的石墨烯薄片。

圖1B圖示了根據一個實施例的具有臨時金屬層的石墨烯薄片。

圖1C圖示了根據一個實施例的石墨烯薄片，其中臨時金屬層從石墨烯薄片的表面移除。

圖2圖示了根據一個實施例的以硬掩模層圖案化石墨烯薄片的不同進展。

圖2A圖示了根據一個實施例的轉移到襯底上的石墨烯薄片。

圖2B圖示了根據一個實施例的具有金屬層的石墨烯薄片。

圖2C圖示了根據一個實施例的具有金屬層和用于光刻圖案化的光致抗蝕劑層的石墨烯薄片。

圖2D圖示了根據一個實施例的具有金屬層和光致抗蝕劑層的石墨烯薄片，所述光致抗蝕劑層暴露于輻射源以產生圖案模板。

圖2E圖示了根據一個實施例的具有金屬層和光致抗蝕劑層的石墨烯薄片，所述光致抗蝕劑層暴露于金屬蝕刻劑溶液以圖案化金屬層。