[发明专利]一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，特别涉及一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法。

背景技术

二硫化钼具有较高的透过率及理论迁移率，具有一个1.2eV～1.8eV的带隙，使用二硫化钼作为沟道材料的FET理论开关比可达10¹⁰，在电子器件领域有着极为广泛的应用前景。在传感器方面的应用，二硫化钼层的带隙可随着周围环境的PH值或湿度等因素的改变而变化，因此可以作为传感器材料使用；在柔性透明电子器件中，二硫化钼可用作透明沟道材料；此外，二硫化钼在物理性能方面也具有一定的优势，它的杨氏模量高达0.33TPa±0.07TPa，保证了二硫化钼器件的耐用度。

二硫化钼纳米膜在制备过程中以三角片层的形式生长。然而在电子器件，特别是FET的制备中，对于沟道材料的形状及排布都有一定的要求。以往在制作二硫化钼器件时通常采用将制备好的二硫化钼膜进行离子刻蚀的方法来获取所需的形状，这种方法费时费力，且刻蚀过程中容易对二硫化钼膜造成损伤或污染。因此需要找到一种可预置二硫化钼形状的方法，使得二硫化钼能够工业化应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法。在二硫化钼制备工艺的前驱体准备过程中预置图形，然后使用化学气相沉积的方法进行二硫化钼的制备，从而有效地避免了对已生成的二硫化钼的破坏或污染。

一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法，包括如下步骤：

(1)在衬底上进行预置图形；

(2)通过膜沉积的方法在预置图形的衬底上沉积一层钼源膜；

(3)使用酮类溶剂去除光刻胶；

(4)使用化学气相沉积(CVD)法制备预置图形的二硫化钼膜；

所述衬底为硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底或蓝宝石衬底等所有表面光洁平整耐高温的衬底，主要起到对前驱体及后期生成的二硫化钼样品的支撑作用，样品制成后可转移至任意衬底。

预置图形过程采用紫外线曝光技术、离子束曝光技术、电子束曝光技术或纳米压印技术等。

制备钼源膜的钼源前驱体为金属钼或钼的氧化物。

膜沉积过程采用磁控溅射、电子束蒸发或原子层沉积等金属膜制备方法。

所述钼源膜的厚度为0.25nm～10nm。

所述酮类溶剂为丙酮。

所述光刻胶为紫外线光刻胶和电子束曝光用胶中的一种或两种，视具体工艺所需而定。

制备二硫化钼膜所使用的硫源前驱体为硫单质或硫化氢气体。

一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法，包括如下步骤：

(1)衬底清洗；

(2)使用匀胶机在衬底上旋涂一层光刻胶，使用相应图形的掩膜板对涂有光刻胶的衬底进行曝光、显影，将预置图形部位的光刻胶去除；

(3)在衬底上沉积一层钼源膜；

(4)使用酮类溶剂洗去光刻胶及图形边界外的钼源前驱体，衬底上只留下与所需图形相对应的钼源前驱体；

(5)使用化学气相沉积的方法，在700℃～900℃的条件下生成预置图形的二硫化钼纳米膜。

本发明的有益效果为：

本发明方法制备的二硫化钼纳米膜结晶质量均匀一致，电子迁移率可达到使用其他CVD方法的相同水平。同时能够在保证二硫化钼纳米膜图形准确的基础上避免了膜层在后期刻蚀工艺过程中受损及污染的几率。

附图说明

图1为本发明预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法的工艺流程图；

图2为本发明所使用的CVD系统装置结构示意图；

图中标号：106-SiO₂或Si衬底、107-光刻胶、201-高纯石英管、202-表面沉积有钼膜的SiO₂或Si衬底。

具体实施方式

本发明提供了一种预置图形的二硫化钼纳米膜制备方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明预置图形二硫化钼膜制备方法的流程，包括：

步骤101：衬底清洗，衬底可以为硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底等，主要起到对前驱体及后期生成的二硫化钼样品的支撑作用；

步骤102：使用匀胶机在衬底上旋涂一层光刻胶(可以是紫外线曝光用胶、离子束曝光以及电子束曝光用胶等，视具体工艺要求而定)，使用相应图形的掩膜板对涂有光刻胶的衬底进行曝光、显影，将预置图形部位的光刻胶去除；