一种GaN水平纳米线电子器件制备方法技术

本发明专利技术公开了一种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。本发明专利技术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。本发明专利技术作为一种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。

Method for preparing GaN level nano wire electronic device

The invention discloses a GaN nanowire electronic device fabrication method, direct growth of GaN nanowires on the substrate, and the lithography process preparation square electrode array, with a thickness of PECVD for a 2250 SiO2 deposition equipment; a top metal deposited platinum nanowires genner through FIB process in SiO2 deposition, and lead platinum is connected to another square electrode. The level of GaN nanowires grown directly on the substrate, the substrate with strong adhesion, while the UV detector nanowires and nanowire FET integrated together, without transferring the nanowire, not only enhance the device performance stability, while reducing material defects, reducing device size, improve the application scope. The invention is a preparation method of GaN level nanowire electronic device and can be widely applied in microelectronic field.

【技术实现步骤摘要】
一种GaN水平纳米线电子器件制备方法
本专利技术涉及微电子领域，尤其是一种GaN水平纳米线电子器件制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是：提供一种低成本、高性能GaN水平纳米线电子器件制备方法。本专利技术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10min，然后再放入乙醇溶液中80℃超声清洗10min，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4min。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。进一步，采用PECVD设备沉积厚度为2250Å的SiO2的条件为：温度为300℃，压力为600mTorr，N2O流量为1000sccm，SiH4流量为500sccm，He流量为25sccm，N2流量为475sccm。本专利技术的有益效果是：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，避免纳米线在转移过程中的破损或折断，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。附图说明图1为本专利技术方法步骤流程图；图2为本专利技术制备第一阶段示意图；图3为本专利技术制备第二阶段示意图；图4为本专利技术制备第三阶段示意图；图5为本专利技术制备第四阶段示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：参照图1，一种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10min，然后再放入乙醇溶液中80℃超声清洗10min，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。进一步作为优选的实施方式，所述衬底为蓝宝石衬底。进一步作为优选的实施方式，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。进一步作为优选的实施方式，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4min。进一步作为优选的实施方式，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。进一步作为优选的实施方式，采用PECVD设备沉积厚度为2250Å的SiO2的条件为：温度为300℃，压力为600mTorr，N2O流量为1000sccm，SiH4流量为500sccm，He流量为25sccm，N2流量为475sccm。本专利技术的一具体实施例可参照图2-4：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10min，然后再放入乙醇溶液中80℃超声清洗10min，取出后用去离子水冲洗；使用真空镀膜机在衬底表面镀上金属薄膜；在氢化物气相外延（HVPE，HydrideVaporPhaseEpitaxy）生长设备中，通过VLS（vaporliquidsolid）方法在蒸镀有Au/Ni催化剂的衬底上生长水平纳米线；将生长有水平GaN纳米线2的衬底1放入王水中浸泡30s，去除残余的金属，其结构如图2所示；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。如图2所示的具体实施例中，包括有两根纳米线21、22，方形电极阵列中的两个方形电极分别设置连接至两根纳米线的两端，如图3所示，水平GaN纳米线两端各有一个方形电极3、4。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，SiO2层6如图4所示；如图5所示，通过聚焦离子束（FIB,FocusedIonBeam）工艺在沉积有SiO2的一根纳米线，参照图2中纳米线22，其顶部沉积金属铂7，并引出金属铂7连接至另一个方形电极，即图3所示的方形电极5，作为纳米线场效应管的栅极，该纳米线的两端连接的方形电极分别作为纳米线场效应管的漏源电极；而如图5所示的另一根纳米线，参照图2中纳米线21，其作为纳米线紫外探测器的部分。在具体的制备过程中，针对不同的器件可采用不同的结构，具体到方形电极阵列中每个方形电极的连接方式可根据实际情况而定。本专利技术方法制备的一维的纳米结构具有比表面积大、单晶结构的特点，因此一维纳米结构成为构造新型纳米光电器件的构筑单元。高晶体质量的一维GaN纳米线具有高载流子迁移率、高热和化学稳定性。相对于薄膜结构，一维纳米结构具有更少的缺陷，材料质量更好，并且对光具有防反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN水平纳米线电子器件制备方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种GaN水平纳米线电子器件制备方法，其特征在于，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10min，然后再放入乙醇溶液中80℃超声清洗10min，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。2.根据权利要求1所述的一种GaN水平纳米线电子器件制备方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石衬底。3.根据权利要求1所述的一种Ga...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，王志成，丛海云，郑树文，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44