20:熱蒸發(fā)金。
[0026]圖12對應步驟21:用丙酮和超聲波清洗機對樣品進行剝離。
[0027]各圖中，左側為平面圖，右側為剖面圖。
[0028]圖中標號:1為娃，2為氮化娃，3為二氧化娃，4為PMMA，5為金，6為石墨稀。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發(fā)明的實施以實例方式作進一步描述，但本發(fā)明不僅限于實例。凡是對實例中的工藝參數(shù)進行了簡單的改變，都屬于本專利保護范圍之內(nèi)。
[0030]實施例1:制作100-200nm寬，200-500nm周期，總的叉指尺寸為200 ym χ 140μπι的Stencil，以及用Stencil光刻制備非損傷石墨稀納米器件:
(I)在硅襯底上用LPCVD生長300nm的氮化硅。結果如圖1所示。
[0031](2)在氮化硅上旋涂300-600 nm的PMMA。結果如圖2所示。
[0032](3)用烘箱烘烤旋涂PMMA的硅片，溫度180°C，時間60min及以上。
[0033](4)用臺階儀測量PMMA膠厚，如若達到所需高度，進入(5)，否則返回步驟(2)。
[0034](5)以上述PMMA為掩蔽層，設計圖形，用電子束直寫曝光，進行劑量測試。
[0035](6)用顯影液IMBK和IPA進行顯影，IMBK:IPA=1:3，顯影溫度23°C，時間Imin0結果如圖3所示，用異丙醇進行定影30s，溫度常溫，用氮氣吹干硅片。
[0036](7)在光學顯微鏡下初步觀察圖形，若觀察到的圖形與設計版圖上的相差過大，重新旋涂PMMA、電子束曝光、顯影、定影，直到在光學顯微鏡下看到的圖形誤差不大為止。
[0037](8)對曝光圖形進行噴金，進行SEM觀察，尋找最佳劑量，若沒有最佳劑量，重復步驟(2) (3) (5) (6) (7);若找到最佳劑量，重復步驟(2) (3) (5) (6) (7)，只是(5)中使用最佳曝光劑量。
[0038](9)用RIE刻蝕以PMMA為掩膜的氮化硅，RIE的recipe設置為CHF3，30sccm ;功率，50W ;壓強，4-4Pa，時間分別設置為lOmin，20min，30min，40min，50min ;但是使用之前必須先用氧氣和刻蝕氣體分別清洗腔體5min。結果如圖4所示。
[0039](10)對曝光圖形進行噴金，用SEM觀察PMMA和氮化硅的刻蝕厚度。
[0040](11)計算PMMA和氮化硅的選擇比。
[0041](12)在100-300 nm氮化硅隔膜上旋涂300-600 nm的PMMA。結果如圖5所示。
[0042](13)重復步驟(3) — (8);結果如圖6所示。
[0043](14)用RIE刻蝕以PMMA為掩膜的氮化硅隔膜。結果如圖7所示。
[0044](15)對曝光圖形進行噴金，用SEM觀察，如果隔膜上的叉指電極成功，stencil就做好了，否則從步驟(12)重新開始。
[0045](16)用stencil做掩膜，熱蒸發(fā)10nm金到石墨稀上。結果如圖8所示。
[0046](17)在石墨烯上旋涂PMMA，在烘箱中烘膠180°C，60min。結果如圖9所示。
[0047](18)先做光學掩膜板，再用光學光刻做套刻，刻出pads的圖形。
[0048](19)用MIBK和IPA顯影，用異丙醇定影。結果如圖10所示。
[0049](20)用光學顯微鏡觀察pads圖形，如果成功，就熱蒸發(fā)金，結果如圖11所示。否則從步驟(17)重新開始。
[0050](21)用丙酮和超聲波清洗機對樣品進行剝離，去除光刻膠PMMA及其上的金。結果如圖12所示。
【主權項】
1.一種非損傷石墨稀納米器件的制作方法，其特征在于將電子束光刻技術、stencil光刻、光學光刻技術結合起來，制得叉指電極和pads，具體步驟如下: (一)極小線寬納米線圖形的劑量測試和氮化硅腐蝕: (1)在硅襯底上用LPCVD生長氮化硅層，氮化硅層厚度為300-350nm； (2)在氮化硅層上旋涂PMMA，PMMA厚度為300-350nm，或600_700nm ； (3)用烘箱烘烤旋涂了PMMA的硅片； (4)用臺階儀測量PMMA膠厚度，如若達到所需厚度，進入步驟(5)，否則返回步驟(2)重新旋涂PMMA ； (5)以上述PMMA為掩蔽層，用電子束直寫曝光，進行劑量測試； (6)用顯影液IMBK和IPA進行顯影，用異丙醇進行定影，用氣氣吹干娃片； (7)在光學顯微鏡下初步觀察圖形，若觀察到的圖形與設計版圖上的相差過大，重新旋涂PMMA、電子束曝光、顯影、定影，直到在光學顯微鏡下看到的圖形誤差不大為止； (8)對曝光圖形進行噴金，進行SEM觀察，尋找最佳劑量，若沒有最佳劑量，重復步驟(2)(3) (5) (6) (7);若找到最佳劑量，重復步驟(2) (3) (5) (6) (7)，只是(5)中使用最佳曝光劑量； (9)用RIE刻蝕以PMMA為掩膜的氮化硅； (10)對曝光圖形進行噴金，用SEM觀察PMMA和氮化硅的刻蝕厚度； (11)計算PMMA和氮化硅的選擇比； (二)100-120nm 或 300-350nm Stencil 的制備:(12)在100-120nm 或 300_350nm 氮化硅隔膜上旋涂 300_350nm 或 600_700nm 的 PMMA ； (13)重復步驟(3)一 (8); (14)用RIE刻蝕以PMMA為掩膜的氮化硅隔膜； (15)對曝光圖形進行噴金，用SEM觀察，如果隔膜上的叉指電極成功，stencil就做好了，否則，返回步驟(12)，重新開始旋涂300-350nm或600_700nm的PMMA ； (三)金叉指電極的制作: (16)用stencil做掩膜，熱蒸發(fā)100-120nm金到石墨稀上，在石墨稀上形成金叉指電極； (四)用光學光刻套刻定義出pads圖形、熱蒸發(fā)金以及剝離，得到石墨烯納米器件: (17)在石墨烯上旋涂PMMA，在烘箱中烘膠； (18)用光學光刻做套刻，刻出pads的圖形； (19)用MIBK和IPA顯影，用異丙醇定影； (20)用光學顯微鏡觀察pads圖形，如果成功，就熱蒸發(fā)金；否則，返回步驟(17)，石墨烯上重新旋涂PMMA ； (21)用丙酮和超聲波清洗機對樣品進行剝離，去除光刻膠PMMA及其上的金，得到石墨稀納米器件。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子束光刻技術領域，具體為一種使用電子束光刻、stencil、光學光刻制作石墨烯納米器件的方法。其步驟包括：在100-300nm氮化硅隔膜上旋涂300-600nm的PMMA作為掩膜，用電子束光刻直寫出100-200nm寬，200-500nm周期的叉指電極，再用RIE刻蝕100-300nm氮化硅隔膜，得到stencil；用stencil作為掩膜板，用熱蒸發(fā)把100nm金蒸發(fā)到以硅為襯底的石墨烯上；然后用光學光刻定義出pads區(qū)域，再用熱蒸發(fā)蒸發(fā)金，最后用lift off。本發(fā)明所需的圖形化工藝條件，需要電子束光刻機、RIE、光學光刻機、SEM、熱蒸發(fā)等，利用這些工具，即可實現(xiàn)極小尺寸器件的圖形化，并制作出非損傷石墨烯納米器件。
【IPC分類】G03F7/20, H01L21/02, B82Y40/00, H01L21/027
【公開號】CN104934301
【申請?zhí)枴緾N201510329522
【發(fā)明人】陳宜方, 李俊潔, 劉建朋, 陸冰睿, 邵金海
【申請人】復旦大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月13日