[发明专利]一种集成大面积二维材料器件制备工艺

说明书

本发明公开了一种集成大面积二维材料器件制备工艺，属于半导体加工技术领域，其特征在于，至少包括：S1、预处理；S2、涂胶；S3、电子束曝光；S4、显影；S5、刻蚀；S6、涂胶；S7、套刻；S8、蒸镀；S9、剥离。本发明通过选择合适的光刻胶和显影液，采用光刻胶直接做套刻标记，以及刻蚀二维材料后不去胶直接再涂胶的巧妙方法解决了二维材料吸附力不强、二维材料在显影和剥离等工艺过程容易脱落的技术问题。另外采用电子束光刻的方式，相对于紫外光刻的方式，省去光刻掩模版的制作步骤，非常灵活和便捷，具有非常高的加工效率，同时具有纳米级的加工精度。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种集成大面积二维材料器件制备工艺。

背景技术

近年来，随着科技的快速发展，基于硅基材料的各种先进器件引领了现代信息科技革命，基于硅基材料的各种先进器件对社会科技进步产生了重要影响。但是，随着芯片尺寸的不断减小，短沟道效应、热效应等日趋明显，上述因素严重限制芯片行业的发展，开发全新的材料体系和制备相关的高质量器件已成为当前科技的研究热点。二维材料作为一种重要的量子材料，具有非常优异的物理特性，具体包含导体(石墨烯)、半导体(过渡金属硫族化合物、黑磷等)和绝缘体(六方氮化硼)，这些都是潜在变革性技术应用所需要的核心基础材料，因此大面积二维材料的生长和器件制备工艺研究具有重要的科学意义和技术价值。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种集成大面积二维材料器件制备工艺。

一种集成大面积二维材料器件制备工艺，至少包括：

S1、预处理：片源为均匀布满石墨烯的硅片；对片源进行脱水烘烤，然后使用氮气枪吹扫片源，去除表面颗粒污染物；

S2、涂胶：选用的电子束光刻胶是ZEP 520A，在片源正面进行旋涂，厚度为700nm，然后进行烘烤；

S3、电子束曝光：使用L-edit软件绘制曝光版图，图形面积为5*5mm，在图形周边绘制四组对称的标记，其中每一组标记有三种线宽，分别为100*100um的正方形标记、5um*20um和3um*10um的十字标记；编辑曝光文件，进行电子束曝光，电子束的加速电压为100KV，束流为10na，曝光剂量为340uc/cm²；

S4、显影：常温下，在ZEDN50中显影90s，接着在IPA中定影30S，暴露出需要刻蚀掉的石墨烯图形；然后进行高温坚膜烘烤；

S5、刻蚀：使用O2等离子体去除暴露的石墨烯，功率为500w，流量为400sccm，时间为1min；

S6、涂胶：片源直接旋涂360nm的ZEP 520A光刻胶，然后进行烘烤；

S7、套刻：使用第一次曝光的光刻胶标记做为套刻标记进行套刻，在100KV的电子加速电压下，使用背散射电子探头，驻留时间大于6us，在1mm的视场下将100*100um的方块标记移动到视场中心，更换200um的视场将5um*20um的十字标记移到视场中心，再次更换50um的小视场将3um*10um的十字标记进行手动套刻，然后执行电子束曝光；随后使用ZEDN50在常温下进行90S的显影，使用IPA定影30S；

S8、蒸镀：使用电子束蒸发镀膜仪在片源上先后沉积10nmTi和50nmAu，控制样品台处的温度小于100℃；

S9、剥离：将片源放入70℃丁酮中静态浸泡30min，然后使用滴管鼓泡的方式将多余的金膜剥离。

本申请的有益效果是：