[发明专利]薄膜图形化方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种非金属衬底上的薄膜图形化方法。

背景技术

纳米器件包括纳米电子器件和纳米光电器件，可广泛应用于电子学、光学、微机械装置、新型计算机等，是当今新材料与新器件研究领域中最富有活力的研究领域。目前，纳米器件的设计与制造正处于一个飞速发展时期，由于石墨烯、BN等薄膜材料具有许多的优良特性而在纳米电子器件中拥有广大的应用前景，然而，这类薄膜材料的生长过程是非选择性生长，因此如何实现该类材料的图形化仍是一个亟待解决的技术难题。

通常的图形化技术是通过标准半导体工艺实现薄膜材料的图形化。其步骤是通过光线或电子束曝光光刻胶将图形转移至光刻胶，然后将薄膜材料沉积在整个衬底上，再通过剥离光刻胶方法将薄膜图形留置于衬底表面。但是由于通常的工艺流程中掩模步骤需要用到光刻胶，而光刻胶的最高耐受温度一般不会超过300°C。因此，对于生长温度超过300°C的薄膜材料，无法通过直接在留有光刻胶的衬底表面直接沉积并剥离来达到图形化的目的。通常的做法是通过在衬底表面直接生长薄膜，然后旋涂光刻胶进行图形化，利用已图形化的光刻胶为掩模版对薄膜进行离子刻蚀。但这种工艺方法需要用到昂贵的离子刻蚀设备，该技术中获得稳定可靠的离子源是目前亟待解决的关键技术难题，且整个工艺较为复杂，费用较高，这对于在非金属衬底上制备出图形化新型薄膜提出了严峻的挑战。

因此，如何通过用标准的半导体工艺实现薄膜材料的图形化是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种BN薄膜图形化方法，用于解决现有技术中在非金属衬底上制备出图形化新型薄膜工艺较为复杂，费用较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种薄膜图形化方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：

1）提供一非金属衬底，并在该非金属衬底上形成光刻胶；

2）进行光学曝光，将预设图形转移至该光刻胶上；

3）在步骤2）之后获得的结构上沉积金属层；

4）然后去除光刻胶并剥离，获得所需金属图形结构；

5）在上述金属图形结构表面沉积薄膜材料，形成所需薄膜；

6）最后去除剩余金属层得到图形化薄膜。

优选地，所述非金属衬底为任意不被酸溶液液腐蚀的衬底，尤其是指半导体材料。

优选地，所述非金属衬底的厚度为10-20μm。

优选地，所述步骤1）中的光刻胶厚度为1-2μm。

优选地，所述步骤1）还包括在形成光刻胶之前清洗该非金属衬底的步骤。

优选地，所述步骤3）中的金属为高熔点的易于酸溶液腐蚀的金属。

优选地，所述高熔点的易于酸液腐蚀的金属包括Ni、Cu、Ti。

优选地，所述步骤4）中剥离在温度为50-70摄氏度，最好是60°的热丙酮中进行。

优选地，所述步骤5）中的薄膜材料为石墨烯或BN，其厚度为25-35nm。

优选地，所述步骤6）中去除剩余金属层在浓度为23%～36%的酸液中腐蚀形成。

如上所述，本发明提供的一种薄膜图形化方法，具有以下有益效果：利用通常的图形化技术，实现金属的图形化，再以金属为掩膜板，在衬底上直接沉积高温生长的薄膜材料，该发明即沿用了传统的图形化技术，又克服了光刻胶在高温下无法做掩膜板使用的弊端；与离子束刻蚀方法相比，本发且工艺简单，易于操作，且花费较低。

附图说明

图1-图6为非金属衬底上的薄膜材料图形化工艺流程示意图。其中，

图1为任意非金属衬底上匀胶后曝光示意图。

图2为进行光学曝光并将所设计的图形转移到光刻胶上的结构示意图。

图3为衬底显影并沉积金属的结构示意图。

图4为金属剥离后的结构示意图。

图5为表面沉积BN后的结构示意图。

图6为衬底腐蚀掉金属后得到图形化BN结构的示意图。

元件标号说明

衬底                     1

光刻胶                   2

金属层                   3

薄膜                     4

具体实施方式