[发明专利]一种GaN水平纳米线电子器件制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN水平纳米线电子器件制备方法，直接在衬底上生长水平GaN纳米线，并通过光刻工艺制备方形电极阵列，采用PECVD设备沉积厚度为2250Å的SiO2；通过FIB工艺在沉积有SiO2的一根纳米线顶部沉积金属铂，并引出金属铂连接至另一个方形电极。本发明通过在衬底上直接生长水平GaN纳米线，其与衬底粘结性强，同时将纳米线结构紫外探测器和纳米线场效应管集成在一起，无需转移纳米线，不仅增强器件性能稳定性，同时减少材料缺陷，缩小器件尺寸，提高应用范围。本发明作为一种GaN水平纳米线电子器件制备方法可广泛应用于微电子领域。

技术领域

本发明涉及微电子领域，尤其是一种GaN水平纳米线电子器件制备方法。

背景技术

场效应晶体管是微电子领域的基本器件，金属氧化物半导体场效应管是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。通过缩小晶体管的尺寸来提高芯片的工作速度和集成度、减小芯片功耗密度一直是微电子工业发展所追求的目标。在过去几十年里，微电子工业发展一直遵循摩尔定律。当前，场效应晶体管的物理栅长已接近十几纳米，栅介质也仅有几个氧原子层厚，通过缩小传统场效应晶体管的尺寸来提高性能已面临一些困难，这主要是因为小尺寸下短沟道效应和栅极漏电流使晶体管的开关性能变化。

紫外探测技术在军事和民用等方面应用广泛。在军事上，导弹预警、制导、紫外通讯、生化分析等方面都有紫外探测的需求。在民用上，如明火探测、生物医药分析、臭氧监测、海上油监、太阳照度监测、公安侦查等。一直以来，高灵敏紫外探测多采用对紫外敏感的光电倍增管和类似的真空器件。紫外增强型硅光电二极管是固体探测器的代表。相对固体探测器而言，真空器件存在体积大、工作电压高等缺点；而硅器件具有可见光响应的特点在一些紫外应用中会变成缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种低成本、高性能GaN水平纳米线电子器件制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种GaN水平纳米线电子器件制备方法，包括有以下步骤：

将衬底放进4:1的硫酸、双氧水中浸泡4min，取出后用去离子水冲洗；将衬底放入丙酮溶液中80℃超声清洗10 min，然后再放入乙醇溶液中80℃超声清洗10 min，取出后用去离子水冲洗；

使用用真空镀膜机在衬底表面镀上金属薄膜；

在HVPE生长设备中，通过VLS方法在蒸镀有催化剂的衬底上生长水平纳米线；

将生长有水平GaN纳米线的衬底放入王水中浸泡30s；

通过匀胶、前烘、后烘、曝光、显影工序在生长有水平GaN纳米线的衬底上光刻100*100mm的方形电极阵列；

使用真空镀膜机在光刻好的衬底上蒸镀金属薄膜；

采用PECVD设备沉积厚度为2250Å的SiO₂；

通过FIB工艺在沉积有SiO₂的一根纳米线顶部沉积金属铂，并引出金属铂连接至方形电极。

进一步，所述衬底为蓝宝石衬底。

进一步，使用用真空镀膜机在衬底表面镀上金属薄膜时，所述金属薄膜为厚度2nm/2nm的Ni/Au。

进一步，在HVPE生长设备中，通过VLS方法在蒸镀有催化剂的衬底上生长水平纳米线，生长条件为：温度为850℃，GaCl流量为10sccm，NH₃流量为100sccm，时间为4 min。

进一步，使用真空镀膜机在光刻好的衬底上蒸镀金属薄膜时，所述金属薄膜为厚度50nm/300nm的Ni/Au。