一种微纳结构及器件的加工工艺的制作方法

本发明涉及器件的加工的领域，尤其是涉及一种微纳结构及器件的加工工艺。

背景技术：

1、微纳结构及器件的加工涉及多种加工工艺，主要包括薄膜沉积、图形化以及剥离或者刻蚀等。

2、相比起传统的加工工艺，在电沉积制造过程中，材料的制备成型均是以离子的尺度进行的，金属离子的尺寸在十分之一纳米甚至更小，因此电沉积制造技术这种加工方法使得它在微纳米结构材料制备领域有着极其大的潜能。

3、近年来发展起来了一种诱导电沉积，它利用电化学原理在阴极上有选择地逐步堆积金属层而形成任意三维微纳结构。该技术采用毛细玻璃管作为电镀液盛放装置，并且通过毛细玻璃管与阴极所在平台之间的相对移动来控制电沉积位置，并最终得到所需三维结构。该技术成本较低，也大大提高了定域性，但是此方法中还是存在因为电镀液本身较强流动性导致定域性不好的问题，所以并不能制成复杂、精细的三维微纳结构。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种微纳结构及器件的加工工艺。

2、本发明提供的一种微纳结构及器件的加工工艺采用如下的技术方案：

3、一种微纳结构及器件的加工工艺，在加工器件之前，均需要把碳纳米管转移至目标衬底，本发明采用类似于金属膜辅助pmma转移方法转移碳纳米管薄膜以及单根碳纳米管：a.将碳管衬底上旋涂一层pmma电子束胶，其中nw cnt的衬底通常是氧化硅，sw cnt的衬底是石英片；b.在烘箱中100℃烘烤5min使pmma固化；c.用蓝膜作为边框固定碳管衬底的四周，将衬底放入浓度为1％的氢氟酸溶液中，放置半小时后衬底边角处会形成开口，即可以将附着碳管的pmma膜与衬底分离；d.将pmma放入去离子水中，反复更换去离子水3-5次，每次浸泡10min，以确保氢氟酸残留溶液被完全去除；e.将pmma转移至目标衬底上，在真空罐中抽至水分完全挥发，然后去除蓝膜胶带，镀上20nm的金膜，再放至丙酮中剥离，该步骤有利于减小pmma在目前衬底上的残留；。

4、优选的，紫外光刻机的精度为1微米，主要用于铁电电容的电极图形化，首先在样品上旋涂光刻胶(本文采用s1813正性光刻胶)，在4000rad/min的转速下获得厚度约为800nm的光刻胶。经过110℃下烘烤90s去除大部分溶剂后，将样品置于紫外曝光机中完成曝光。

5、优选的，采用mf319溶液为显影液，超纯水为定影液对已曝光的样品进行显影，即可将掩模版上的图形转移至光刻胶上。

6、优选的，在基板表面均匀旋涂有机高分子聚合物，通常为pmma电子束胶，经过烘烤固化后，通过ebl仪器利用电子束进行曝光，将图案转移到基板表面，然后在溶剂中有选择地去除高分子聚合物上的已曝光或未曝光区域。

7、优选的，在基板表面均匀旋涂有机高分子聚合物，通常为pmma电子束胶，经过烘烤固化后，通过ebl仪器利用电子束进行曝光，将图案转移到基板表面，然后在溶剂中有选择地去除高分子聚合物上的已曝光或未曝光区域。

8、优选的，采用电子束曝光用于晶体管的高精度图形化，其中主要包括底栅晶体管的源/漏、碳纳米管刻蚀以及pad的图形化。

9、优选的，利用raith 150电子束曝光系统中的扫描电镜(sem)结合版图定位功能，可以完成单根碳纳米管器件的精准定位。

10、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

11、1.将样品置于紫外曝光机中完成曝光，采用mf319溶液为显影液，超纯水为定影液对已曝光的样品进行显影，即可将掩模版上的图形转移至光刻胶上，对于正性光刻胶而言，曝光区域的光刻胶有机长分子链发生分解，在显影时可溶于显影液被去除，而经过掩模版后未被紫外照射的光刻胶，不溶于显影液而被保留，如此便完成了将光刻板上的图形转移至光刻胶上；

12、2.相比紫外光刻技术，电子束图形化方法具有电子波长短、加工精度更高，且不需要光刻板，设计灵活性强的优点，对于碳纳米管器件而言，电子束曝光残留的残胶远小于光刻工艺，有利于改善接触；

13、3.利用raith 150电子束曝光系统中的扫描电镜(sem)结合版图定位功能，可以完成单根碳纳米管器件的精准定位。

技术特征：

1.一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：在加工器件之前，均需要把碳纳米管转移至目标衬底，本发明采用类似于金属膜辅助pmma转移方法转移碳纳米管薄膜以及单根碳纳米管：a.将碳管衬底上旋涂一层pmma电子束胶，其中nw cnt的衬底通常是氧化硅，swcnt的衬底是石英片；b.在烘箱中100℃烘烤5min使pmma固化；c.用蓝膜作为边框固定碳管衬底的四周，将衬底放入浓度为1％的氢氟酸溶液中，放置半小时后衬底边角处会形成开口，即可以将附着碳管的pmma膜与衬底分离；d.将pmma放入去离子水中，反复更换去离子水3-5次，每次浸泡10min，以确保氢氟酸残留溶液被完全去除；e.将pmma转移至目标衬底上，在真空罐中抽至水分完全挥发，然后去除蓝膜胶带，镀上20nm的金膜，再放至丙酮中剥离，该步骤有利于减小pmma在目前衬底上的残留；。

2.根据权利要求1所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：紫外光刻机的精度为1微米，主要用于铁电电容的电极图形化，首先在样品上旋涂光刻胶(本文采用s1813正性光刻胶)，在4000rad/min的转速下获得厚度约为800nm的光刻胶。经过110℃下烘烤90s去除大部分溶剂后，将样品置于紫外曝光机中完成曝光。

3.根据权利要求2所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：采用mf319溶液为显影液，超纯水为定影液对已曝光的样品进行显影，即可将掩模版上的图形转移至光刻胶上。

4.根据权利要求3所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：在基板表面均匀旋涂有机高分子聚合物，通常为pmma电子束胶，经过烘烤固化后，通过ebl仪器利用电子束进行曝光，将图案转移到基板表面，然后在溶剂中有选择地去除高分子聚合物上的已曝光或未曝光区域。

5.根据权利要求4所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：pmma使用200k以及950k完成器件的制备，在4000rad/min转速下厚度分别约为150nm和70nm。

6.根据权利要求5所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：采用电子束曝光用于晶体管的高精度图形化，其中主要包括底栅晶体管的源/漏、碳纳米管刻蚀以及pad的图形化。

7.根据权利要求6所述的一种微纳结构及器件的加工工艺，其特征在于：利用raith150电子束曝光系统中的扫描电镜(sem)结合版图定位功能，可以完成单根碳纳米管器件的精准定位。

技术总结本发明涉及一种微纳结构及器件的加工工艺，在加工器件之前，均需要把碳纳米管转移至目标衬底：a.将碳管衬底上旋涂一层PMMA电子束胶，其中NW CNT的衬底通常是氧化硅，SW CNT的衬底是石英片；b.在烘箱中100℃烘烤5min使PMMA固化；c.用蓝膜作为边框固定碳管衬底的四周，将衬底放入浓度为1％的氢氟酸溶液中，放置半小时后衬底边角处会形成开口，即可以将附着碳管的PMMA膜与衬底分离；d.将PMMA放入去离子水中，反复更换去离子水3‑5次，每次浸泡10min，以确保氢氟酸残留溶液被完全去除；e.将PMMA转移至目标衬底上，在真空罐中抽至水分完全挥发，然后去除蓝膜胶带，镀上20nm的金膜，再放至丙酮中剥离，该步骤有利于减小PMMA在目前衬底上的残留。技术研发人员：吴富兵,应思佳受保护的技术使用者：无锡旺斯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15