[发明专利]一种微电极沉积掩膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种微电极沉积掩膜的制备方法。该方法包括以下步骤：该掩膜采用光刻胶沉积、光学曝光、剥离、湿法刻蚀、聚焦离子束切割等半导体加工工艺制程，制作出可用于沉积微电极外接大电极的掩膜，用于电极材料的可控沉积。该掩膜既可用于从小尺寸样品区域引出微电极，也可以用于制备与微电极直接相连的导线和用于测试用的大电极，为二维层状材料等小尺寸样品的直接电学性能测试提供了便利，具有产业利用价值。

技术领域

本发明属于二维层状材料表征和半导体制造领域，涉及一种适用于微电极沉积用掩膜的制备方法，该掩膜可用于针对微米级二维层状材料导出测试电极，进行电学性能测试用。

背景技术

近年来，二维半导体材料由于其独特的材料结构和电子输运特性得到了科学界的广泛关注，被应用于光电器件、催化和生物传感器等领域。超薄的二维层状纳米材料是一类新兴的纳米材料类别，其具有片状结构，水平尺寸只有几个微米大小，且厚度只有单个或几个原子厚(典型厚度小于5nm)。受到光刻技术的制约，一般制作的用于块体材料的电极制作的掩膜尺寸都在微米级别，所能沉积电极也在微米级别，无法制备较复杂的器件。此外，在采用光刻技术时，所使用的光刻胶以及后续的去胶工艺有可能影响二维材料的性质，具有较大的局限性。另外一种方法是先制备好电极，然后将二维材料转移到电极上面。这种方法的优点是适用性广，但是二维材料和电极的接触不是很好，影响电学性能的测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种微电极沉积掩膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种微电极沉积用掩膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1)，选用双抛硅片，硅片厚度在100-300μm，并将衬底清洗处理干净；；

步骤2)，在硅片双面通过化学气相沉积法沉积50-200nm的氧化硅或氮化硅薄膜；

步骤3)，在原硅片上通过紫外曝光的方法制作边长约为3-20μm的孔，经过湿法腐蚀后孔区域剩余硅片的厚度控制在5-50μm；

步骤4)，通过紫外曝光的方法在与步骤3开出孔的四角与相连衬底处开出用于沉积与微电极相连引线(该引线可以保持宽度一致，也可以随着远离微电极掩膜处逐渐增加宽度)和大电极的孔，并腐蚀掉孔内的硅；

步骤5)，利用硅片切割机，将步骤4所得衬底切割成正方形，其中步骤3所开出的孔居中；

步骤6)，在步骤3所开的孔四角区域采用FIB切割方式分别切出宽度为50nm-1μm，长度为1-10μm的槽，该槽与步骤4所开出的连线相连；该槽用于直接与测试材料相连微电极的沉积；

步骤7)，封装步骤6所制作的掩膜，保证硅衬底区域不受到封装材料阻挡；

步骤8)，将待测试表征的样品放置于步骤7微电极制作掩膜下，利用磁控溅射、电子束蒸发、化学气相沉积或原子层沉积薄膜制备设备沉积金属电极。

所述的微电极沉积用掩膜的制备方法，步骤1)中：将所述硅片衬底做清洗处理的过程包括：

步骤1-1)，将所述硅片衬底置于由氨水、双氧水、去离子水按照体积比为1∶2∶5配比混合溶液中煮沸8min，经冷却后用去离子水冲洗5min，再用氮气吹干，去除所述硅片衬底表面的油污和大颗粒；

步骤1-2)，将所述硅片衬底置于由盐酸、双氧水、去离子水按照体积比为1∶2∶5配比混合溶液中煮沸8min，经冷却后用去离子水冲洗5min，之后用氮气吹干，去除所述硅片衬底表面的金属离子；

步骤1-3)，将所述硅片衬底置于160℃的烘箱内烘烤30min，以便再次去除表面水分。

所述的微电极沉积用掩膜的制备方法，步骤3)包括：