一种简化制备霍尔棒的光刻方法技术

本发明专利技术公开一种简化制备霍尔棒的光刻方法，具体步骤包括：制备薄膜、旋涂、前烘、曝光、中烘、显影、一次水洗、后烘、制备薄膜、二次水洗。本发明专利技术在传统步骤中旋涂光刻胶之前生长一层易溶于水的铝酸锶薄膜层，然后使用蒸馏水将铝酸锶薄膜层洗掉制得霍尔棒，省去了传统光刻中的去胶，降低了制造成本以及减少了多重曝光和多重刻蚀繁琐步骤，使操作更加简便快捷，同时本方法在传统光刻步骤基础上省去了刻蚀一步，减少了化学药品的腐蚀，安全环保同时也能大大降低成本。大大降低成本。大大降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种简化制备霍尔棒的光刻方法


[0001]本专利技术公开了一种简化制备霍尔棒的光刻方法，可以用于霍尔效应的测试，属于物理测量领域。

技术介绍

[0002]霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（E.H.Hall，1855
‑
1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的电磁感应完全不同。随着科学的快速发展，科学家们发现该效应在半导体领域的应用更加明显，可以检测半导体材料的性能，为半导体的研究提供重要的理论依据。霍尔效应在应用技术中也非常重要，根据霍尔效应可以做成霍尔器件，以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。本专利技术就对霍尔效应的检测，提出一种简便的光刻技术制备霍尔棒进行测试。
[0003]光刻技术是利用光化学反应原理和化学、物理刻蚀方法将掩模板上的图案传递到晶圆的工艺技术。其原理起源于印刷技术中的照相制版，是在一个平面上加工形成微图形。传统的光刻霍尔棒工艺步骤一般要经历衬底表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、去胶、检测等工序，其操作步骤复杂，成本较高，并且现今光刻技术还存在很多不足的地方：（1）分辨率限制： 光刻技术的分辨率受到光的波长限制。随着制造工艺的不断进步，芯片上的元件和线宽变得越来越小，光刻技术的分辨率限制逐渐显现。尽管采用了更短波长的光源和改进的光刻机，但仍然难以满足日益严苛的制造需求；（2）对新材料的适应性： 随着新材料的引入，特别是用于先进节点的新型材料，光刻技术可能需要进行适应性改进。有时候，新材料的光学特性和化学性质可能不利于光刻图案的形成；（3）制造成本高： 光刻设备和光刻掩膜的制造成本相对较高，尤其是对于更高级别的光刻设备和技术。这使得半导体制造成本上升，尤其对于小规模制造商来说可能是一项重大负担；（4）多重曝光和多重刻蚀： 为了克服分辨率限制，制造商可能需要采用多重曝光和多重刻蚀技术。这增加了制造过程的复杂性，并可能导致制造时间增加。尽管光刻技术存在这些缺陷，但它仍然是半导体制造过程中不可或缺的关键步骤。为了克服这些限制，制造商和研究机构在不断探索新的技术和改进光刻技术，例如多重曝光、多重刻蚀、新型光刻材料等，以提高制造精度和满足日益严格的制造要求。
[0004]因此，基于以上光刻技术遇到的问题，在物理测量
，对于新型的制备霍尔棒的光刻方法仍存在研究和改进的需求，这也是目前该领域的一个研究热点和重点，更是本专利技术得以完成的出发点和动力所在。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种简化制备霍尔棒的光刻方法，提出了一种更加简便的光刻方法，在传统步骤中旋涂光刻胶之前生长一层易溶于水的铝酸锶薄膜层，可以直接使用蒸馏水冲洗掉，省去了传统光刻中的去胶，降低了制造成本以及减少了多重曝光和多重刻蚀繁
琐步骤，使操作更加简便快捷，同时本方法在传统光刻步骤基础上也省去了刻蚀一步，减少了化学药品的腐蚀，使实验更加安全环保同时也能大大降低成本。
[0006]本专利技术所提供的方法，包括以下步骤：（1）制备薄膜：利用脉冲激光沉积法（PLD）在衬底（Ⅰ）上生长一层铝酸锶薄膜（Ⅱ），其生长条件为生长温度室温，脉冲激光能量密度1~1.5 mJ/cm2，生长氧压0.1~20 Pa，厚度≥30 nm，溅射频率3~5 Hz即得到表面平整的铝酸锶单层膜；（2）旋涂：将得到的表面平整的铝酸锶单层膜放在匀胶机上，使用注射器吸取一定量的光刻胶，在吸取光刻胶前将注射器中气体排尽以防止有气泡产生，在表面平整的铝酸锶单层膜中心处慢慢滴加3~5滴光刻胶，静置2 min混合均匀，匀胶机转速4000~4500 rpm，旋涂40 ~45s即得到光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ)
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衬底(Ⅰ)双层膜；（3）前烘：将光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ)
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衬底(Ⅰ) 双层膜放在加热器中进行烘干；加热器温度100~120 ℃，加热时间85~90 s。
[0007]（4）曝光：将上述烘干后的双层膜固定在光刻机样品台掩模版上，利用紫外光进行曝光处理，曝光时间15~20 s；（5）中烘：将曝光过的双层膜再次放到加热器中进行烘烤，加热器温度80~90 ℃，加热时间30 ~35s；（6）显影：将中烘过的双层膜放在装有显影液的烧杯中进行显影处理，使用镊子将双层膜慢慢没过显影液至中心位置，显影时间35~38 s，然后快速取出即得到有完整霍尔棒图形的双层膜；（7）一次水洗：将完整霍尔棒图形的双层膜放到装有蒸馏水的烧杯中进行水洗，水洗过程要用镊子夹住完整霍尔棒图形的双层膜，缓慢放入蒸馏水中至中心位置，轻微震荡，水洗温度常温，水洗时间30~35 s，即可把霍尔棒图形部分的光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ) 双层膜洗掉，使霍尔棒呈现立体状态；（8）后烘：将水洗过的霍尔棒呈现立体状态的双层膜放在加热器上进行烘烤，加热器温度100~120 ℃，加热时间110~130 s，将水分烘干；（9）制备薄膜：利用脉冲激光沉积法（PLD）在后烘过的霍尔棒呈现立体状态的双层膜上生长一层La
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Sr1‑
x
MnO3薄膜（Ⅳ）得到单层膜和三层膜混合结构，其中霍尔棒形状部分为单层膜结构；（10）二次水洗：将最后得到的单层膜和三层膜混合结构再次放入装有蒸馏水的烧杯杯底，薄膜面朝上，然后将烧杯放入加热器中进行加热水洗，即得到完整霍尔棒。
[0008]进一步优化，所述步骤（1）中衬底（Ⅰ）为SrTiO3或LaAlO3，尺寸为≥25 mm2，厚度≤1 mm。
[0009]进一步优化，所述步骤（1）中铝酸锶为Sr3Al2O6或Sr4Al2O7。
[0010]进一步优化，步骤（7）水洗所用的水为蒸馏水或矿泉水或去离子水，水洗方式为用镊子夹住完整霍尔棒图形的双层膜，缓慢放入蒸馏水中至中心位置，轻微震荡，水洗温度常温，水洗时间30~35 s。
[0011]进一步优化，所述步骤（9）La
x
Sr1‑
x
MnO3薄膜x的范围为0.5≤x＜1。
[0012]进一步优化，所述步骤（9）La
x
Sr1‑
x
MnO3薄膜的生长条件为生长温度700~720 ℃，脉冲激光能量密度1~1.5 mJ/cm2，生长氧压13.3~26.6 Pa，厚度≥10 nm，溅射频率2~3 Hz。
[0013]进一步优化，步骤（10）中加热水洗温度的70~80 ℃，时间大于等于≥15 min，水洗方式不限。
[0014]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术光刻工艺步骤省去了刻蚀一步，去掉了利用刻蚀机进行刻蚀同时也减少使用化学试剂腐蚀，相较于传统光刻工艺的多重刻蚀和设备复杂性问题，本专利技术省去了刻蚀、高级光刻设备和维护成本，同时对技术人员的维修技能要求也有所降低，使得操作步骤更加安全简便，即环保又能降低成本；（2）本专利技术将去胶的一步改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简化制备霍尔棒的光刻方法，其特征在于，所述光刻方法步骤如下：（1）制备薄膜：利用脉冲激光沉积法（PLD）在衬底（Ⅰ）上生长一层铝酸锶薄膜（Ⅱ），其生长条件为生长温度室温，脉冲激光能量密度1~1.5 mJ/cm2，生长氧压0.1~20 Pa，厚度≥30 nm，溅射频率3~5 Hz，即得到表面平整的铝酸锶单层膜；（2）旋涂：将得到的表面平整的铝酸锶单层膜放在匀胶机上，使用注射器吸取一定量的光刻胶，在表面平整的铝酸锶单层膜中心处慢慢滴加3~5滴光刻胶，静置2 min混合均匀，匀胶机转速4000~4500 rpm，旋涂40 ~45s即得到光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ)
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衬底(Ⅰ)双层膜；（3）前烘：将光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ)
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衬底(Ⅰ) 双层膜放在加热器中进行烘干；加热器温度100~120 ℃，加热时间85~90 s；（4）曝光：将上述烘干后的双层膜固定在光刻机样品台掩模版上，利用紫外光进行曝光处理，曝光时间15~20 s；（5）中烘：将曝光过的双层膜再次放到加热器中进行烘烤，加热器温度80~90 ℃，加热时间30 ~35s；（6）显影：将中烘过的双层膜放在装有显影液的烧杯中进行显影处理，显影时间35~38 s；（7）一次水洗：将完整霍尔棒图形的双层膜放到装有水的烧杯中进行水洗，将霍尔棒图形部分的光刻胶(Ⅲ)
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铝酸锶(Ⅱ) 双层膜洗掉；（8）后烘：将水洗过的霍尔棒呈现立体状态的双层膜放在加热器上进行烘烤，加热器温度100~120 ℃，加热时间110~130 s；（9）制备薄膜：利用脉冲激光沉积法（PLD）在后烘过...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍亮，黄鑫，杨盛安，张欣瑜，张怡，韩慧萍，张通，陈瑞，李俊宏，武乙林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：