[发明专利]纳流体晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳电子技术领域，特别涉及一种纳流体晶体管的制备方法。本发明提出了一种采用侧墙工艺和湿法腐蚀方法制备纳流体晶体管的方法。该方法尽量避免使用电子束曝光的成本高、周期长的不足，在突破光刻分辨率限制及提高纳流体晶体管制备效率等方面具有很大的优越性。

背景技术

近年来，半导体产业和微电子产业随着摩尔定律飞速的发展，但是随着量子尺寸效应等的引入，晶体管的尺寸几乎已经达到了极限。为了寻找新的途径，推进微电子产业的进一步发展。很多科学家致力于新的电子元件的开发，如：单电子晶体管，碳纳米管晶体管，纳流体晶体管等等。因此，制备纳米级的纳流体晶体管成为我们重要的研究方向。

目前，纳米结构的制备方法主要有：光刻、电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀、微接触印刷、电化学方法和电迁移方法等。但是，光学光刻方法受到光波波长限制，刻蚀的极限在微米量级，难以达到纳米量级；微接触印刷、电子束刻蚀和聚焦离子束刻蚀的方法周期长成本高；电化学和电迁移方法工艺可靠性较低，可能导致与CMOS工艺的不兼容。为了突破光刻分辨率限制及提高器件与CMOS工艺的兼容性，寻找简单而低成本的制备纳米级的纳流体晶体管的方法，我们提出本发明构思。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制备纳流体晶体管的方法，以寻找到一种纳流体晶体管的制备方法，并且制备方法简单且成本低廉，能够突破光刻分辨率限制，并提高纳流体晶体管的制备效率。

为达到上述目的，本发明提供一种纳流体晶体管的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上生长一层抗腐蚀的电热绝缘材料层和基底材料层；

步骤2：用光刻和干法刻蚀的方法去除基底材料层的四边，形成图形作为制备侧墙的基底；

步骤3：在该电热绝缘材料层的上面和基底材料层的表面及侧面淀积侧墙材料层；

步骤4：采用干法回刻，去除基底材料层上表面的和电热绝缘材料层表面的侧墙材料层，将形成高和宽均为纳米尺寸的侧墙；

步骤5：用湿法腐蚀的方法去除基底材料层，只保留纳米尺寸的侧墙；

步骤6：采用薄膜淀积+光刻+干法刻蚀工艺在该侧墙材料层的一条边上搭上一条制作纳流管道的抗腐蚀绝缘材料层；

步骤7：再用光刻或电子束光刻+薄膜淀积+剥离工艺在抗腐蚀绝缘材料层上搭上一条制作栅电极的抗腐蚀的金属层；

步骤8：然后用湿法腐蚀的方法去除侧墙材料层，保留抗腐蚀绝缘材料层和抗腐蚀的金属层，形成一纳流管道，在管道中注入纳流体；

步骤9：钝化并在管道两端和金属层上方开孔，引出三端电极即形成纳流体晶体管，完成纳流体晶体管的制备。

本发明另一技术方案一种纳流体晶体管的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上生长一层抗腐蚀的电热绝缘材料层和基底材料层；

步骤2：用光刻和干法刻蚀的方法去除基底材料层的四边，形成图形作为制备侧墙的基底；

步骤3：在该电热绝缘材料层的上面和基底材料层的表面及侧面淀积侧墙材料层；

步骤4：采用干法回刻，去除基底材料层上表面的和电热绝缘材料层表面的侧墙材料层，将形成高和宽均为纳米尺寸的侧墙；

步骤5：用湿法腐蚀的方法去除基底材料层，只保留纳米尺寸的侧墙；

步骤6：采用薄膜淀积+光刻+干法刻蚀工艺在该侧墙材料层的一条边上搭上一条制作纳流管道的抗腐蚀绝缘材料层；

步骤7：再用光刻或电子束光刻+薄膜淀积+剥离工艺在抗腐蚀绝缘材料层上搭上一条制作栅电极的抗腐蚀的金属层；

步骤8：然后用湿法腐蚀的方法去除侧墙材料层，保留抗腐蚀绝缘材料层和抗腐蚀的金属层，形成一纳流管道，在管道中注入纳流体；

步骤9：钝化并在管道两端和金属层上方开孔，引出三端电极即形成纳流体晶体管，完成纳流体晶体管的制备。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种纳流体晶体管的制备方法，采用薄膜工艺、光刻剥离工艺、光刻干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺和侧墙工艺制备了纳流体晶体管。这种纳流体晶体管的制备方法的特点在于：结构简单，制备方便，沟道尺寸小，尽量避免使用电子束曝光(EBL)，聚焦离子束曝光(FIB)等技术，大大降低了成本，集成度大幅度的提高，同时突破光刻分辨率限制及提高了制备纳流体晶体管的效率等。

附图说明

为进一步描述本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明提供的制备纳流体晶体管的方法方案一的流程图；