無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯fet的制備及原位表征方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備及原位表征方法，其中制備方法包括：將生長的石墨烯轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底表面，在石墨烯表面旋涂光學(xué)光刻膠，對石墨烯進(jìn)行光刻，得到圖形化的石墨烯；將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，直至殘留光刻膠完全溶解；在圖形化的石墨烯表面沉積與光學(xué)光刻膠能選擇性溶解的有機(jī)物保護(hù)層或無機(jī)金屬保護(hù)層；再次經(jīng)過反轉(zhuǎn)膠，光學(xué)光刻制作金屬電極的圖形；將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，保證接觸區(qū)域表面無殘留光刻膠；制作源漏電極，完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備。本發(fā)明利用原子力顯微術(shù)、靜電力顯微術(shù)等技術(shù)表征殘留光學(xué)光刻膠對石墨烯載流子遷移率的影響。
【專利說明】無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯8了的制備及原位表征方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及場效應(yīng)晶體管制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種無殘留光學(xué)光刻膠的石墨烯場效應(yīng)晶體管(而”的制備方法及無殘留光學(xué)光刻膠的石墨烯而!'的原位表征方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，小尺寸下所出現(xiàn)的各種效應(yīng)使得摩爾定律的延續(xù)變得困難，硅基微電子工藝逐漸接近其理論極限，而碳基材料在納米電子技術(shù)中展現(xiàn)出了特別的優(yōu)勢。其中石墨烯是近年來廣受關(guān)注的新型材料，其優(yōu)異的物理和電學(xué)性質(zhì)使石墨烯材料在新一代高性能微電子件和電路中具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在超高速、低功耗的石墨烯場效應(yīng)晶體管方面發(fā)展尤為迅速。
[0003]在石墨烯場效應(yīng)晶體管工藝過程中，光刻是不可或缺的工藝手段，而石墨烯表面光刻膠殘留，尤其是光學(xué)光刻膠殘留，嚴(yán)重影響了石墨烯場效應(yīng)器件中的接觸電阻和柵控能力，使得石墨烯的電學(xué)性能大打折扣，是限制其進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展的瓶頸之一。石墨烯場效應(yīng)晶體管工藝過程中的光刻膠殘留是指將石墨烯轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底后，在石墨烯表面旋涂光刻膠，并對其進(jìn)行曝光和顯影，由于顯影和溶解光刻膠不徹底，導(dǎo)致石墨烯表面殘留光刻膠。值得一提的是，在原子層沉積柵介質(zhì)之前，需對石墨烯進(jìn)行多次涂膠、曝光和顯影，致使石墨烯表面殘留加重，器件的性能受到嚴(yán)重影響。石墨烯場效應(yīng)晶體管制備過程中的殘留包括溝道內(nèi)的光刻膠殘留和金屬-石墨烯接觸區(qū)域的光刻膠殘留。
[0004]研宄如何降低石墨烯表面的光刻膠殘留，降低光刻膠對石墨烯場效應(yīng)性能的影響，尤其是光學(xué)光刻膠，從而取代價格昂貴的電子束光刻膠，達(dá)到降低工藝成本的目的。然而，人們對石墨烯場效應(yīng)晶體管工藝過程中的表面光刻膠去除技術(shù)的研宄報道還較少，目前已報道的去除技術(shù)集中在采用退火的方式去除光刻膠和表面吸附物，難以滿足實際需求，還有很多技術(shù)有待人們?nèi)ヌ剿骱烷_發(fā)。
[0005]本發(fā)明將針對這一實際問題，研宄殘余光刻膠和石墨烯表面的相互作用，以達(dá)到清除石墨烯表面光刻膠殘留的目的；同時，通過原位表征技術(shù)研宄光刻膠對石墨烯場效應(yīng)性能的影響，利用襯底本身作為介質(zhì)可以實時原位觀察石墨烯的柵控特性，從而揭示表面光刻膠殘留與石墨烯場效應(yīng)晶體管中電子輸運(yùn)之間的內(nèi)在關(guān)系。這些工作具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義，將為石墨烯材料的發(fā)展積累非常有價值的數(shù)據(jù)，并為石墨烯在微電子器件方面的應(yīng)用奠定了重要的理論和實驗基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種無殘留光學(xué)光刻膠的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備及原位表征方法。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，該方法包括:
[0010]步驟1:將生長的石墨烯轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底表面，在石墨烯表面旋涂光學(xué)光刻膠，對石墨烯進(jìn)行光刻，得到圖形化的石墨烯；
[0011]步驟2:將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，直至殘留光刻膠完全溶解；
[0012]步驟3:在圖形化的石墨烯表面沉積與光學(xué)光刻膠能選擇性溶解的有機(jī)物保護(hù)層或無機(jī)金屬保護(hù)層；
[0013]步驟4:再次經(jīng)過反轉(zhuǎn)膠，光學(xué)光刻制作金屬電極的圖形；
[0014]步驟5:將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，保證接觸區(qū)域表面無殘留光刻膠；
[0015]步驟6:制作源漏電極，完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備。
[0016]上述方案中，步驟1中所述石墨烯為采用化學(xué)氣相沉積法在常壓或減壓條件下生長的單層或雙層石墨烯。所述光學(xué)光刻膠選自正性光刻膠9912、9920或955，對石墨烯進(jìn)行光刻的條件為:正性光刻膠厚1.2-17 VIII，紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間10-15秒，顯影40-70秒。
[0017]上述方案中，步驟2中所述將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，浸泡時間為10-30 秒。
[0018]上述方案中，步驟3中所述有機(jī)物保護(hù)層通過旋涂的方式形成，厚度為5?2011111 ；所述無機(jī)金屬保護(hù)層通過電子束蒸發(fā)或者磁控濺射技術(shù)沉積，厚度為5?20納米。所述有機(jī)物保護(hù)層采用聚苯乙烯，所述無機(jī)金屬保護(hù)層采用金屬鎳。
[0019]上述方案中，步驟4中所述光學(xué)光刻的條件為:光刻膠厚度為1.2-1.7 紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間4-7秒，反轉(zhuǎn)110-1201:，泛曝50-70秒，顯影40-70秒。
[0020]上述方案中，步驟5中所述將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，是選擇合適的溶劑將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，該合適的溶劑滿足對步驟4中的光刻膠完全不溶，但對保護(hù)層的溶解性良好，溶解速率為1-1(^/111111。
[0021]上述方案中，步驟6中所述源漏電極采用鈦或金，厚度為10-40011111。
[0022]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的原位表征方法，包括:
[0023]步驟1:利用靜電力顯微術(shù)(￡1?)或?qū)щ娫恿︼@微術(shù)((^?)表征在微觀上研宄在外加電場的變化范圍內(nèi)對石墨烯中載流子迀移率在器件中變化狀況；
[0024]步驟2:在或?qū)щ娝?表征的基礎(chǔ)上，將他1的針尖當(dāng)作測試探針，利用襯底本身的氧化層作為介質(zhì)，實時監(jiān)測石墨烯的柵控特性進(jìn)行原位表征。
[0025]上述方案中，步驟1中所述的外加電場的變化范圍為-3?十3乂。
[0026]上述方案中，步驟2中所述襯底為31襯底，所述襯底本身的氧化層是厚度為300111113102。
[0027](三)有益效果
[0028]本發(fā)明提出了一種無殘留光學(xué)光刻膠的石墨烯的制備及原位表征方法，為石墨烯在微電子方面的應(yīng)用和診斷提供了一種平臺，可以建立石墨烯電子輸運(yùn)機(jī)理與殘留光刻膠的直接聯(lián)系，解釋石墨烯載流子迀移率下降的本質(zhì)。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點:
[0030]1、本發(fā)明中兩次使用到光學(xué)光刻膠，都能完全殘留地去除達(dá)到原子級清潔的石墨烯表面，所使用的保護(hù)層無毒、廉價，且在石墨烯表面無殘留和吸附影響；
[0031]2、本發(fā)明不會對石墨烯造成損傷，并且降低石墨烯的摻雜程度，構(gòu)筑的石墨烯場效應(yīng)晶體管能夠保持石墨烯材料的高載流子迀移率及器件性能。
[0032]3、本發(fā)明能對石墨烯的電子輸運(yùn)和結(jié)構(gòu)表征進(jìn)行原位表征，能真實反映石墨烯在不同外加電場條件下，載流子迀移率與結(jié)構(gòu)的變化，揭示器件性能降低的本質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明提供的制備無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的方法流程圖；
[0034]圖2是對依照圖1制備的無殘留石墨烯場效應(yīng)晶體管進(jìn)行原位表征的示意圖；
[0035]圖3是實施例1中石墨烯而了工藝制備過程中的光學(xué)照片；
[0036]圖4是實施例1中石墨烯在不同電位下的原位圖；
[0037]圖5是實施例2中石墨烯而了工藝制備過程中的光學(xué)照片；
[0038]圖6是實施例3中石墨烯？2丁的原位導(dǎo)電他1圖。

【具體實施方式】
[0039]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0040]本發(fā)明通過引入保護(hù)層避免石墨烯與光學(xué)光刻膠直接接觸，控制保護(hù)層的溶解速率達(dá)到可控清除光學(xué)光刻膠的目的。本發(fā)明制備的石墨烯無殘留光學(xué)光刻膠，工藝條件對石墨稀的損傷小，石墨?。俊?中載流子迀移率高等特點。本發(fā)明還原位監(jiān)控的柵控特性，建立石墨烯電子輸運(yùn)機(jī)理與殘留光刻膠的直接聯(lián)系，為石墨烯？￡1在微電子方面的應(yīng)用和診斷提供一種平臺。
[0041]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的方法流程圖，該方法包括:
[0042]步驟1:將生長的石墨烯轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底表面，在石墨烯表面旋涂光學(xué)光刻膠，對石墨烯進(jìn)行光刻，得到圖形化的石墨烯；
[0043]在本步驟中，石墨烯為采用化學(xué)氣相沉積法在常壓或減壓條件下生長的單層或雙層石墨烯，光學(xué)光刻膠選自正性光刻膠9912、9920或955，對石墨烯進(jìn)行光刻的條件為:正性光刻膠厚1.2-17發(fā)，紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間10-15秒，顯影40-70秒；優(yōu)選地，采用9912正性光刻膠，優(yōu)選光刻條件為:光刻膠厚度1.4 ^！11，紫外光強(qiáng)度5，曝光時間11秒，顯影60秒。
[0044]步驟2:將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，直至殘留光刻膠完全溶解；
[0045]在本步驟中，將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，浸泡時間為10-30秒；優(yōu)選地，靜置浸泡時間為20秒。
[0046]步驟3:在圖形化的石墨烯表面沉積與光學(xué)光刻膠能選擇性溶解的有機(jī)物保護(hù)層或無機(jī)金屬保護(hù)層；
[0047]在本步驟中，有機(jī)物保護(hù)層通過旋涂的方式形成，厚度為5?2011111，優(yōu)選聚苯乙烯；無機(jī)金屬保護(hù)層通過電子束蒸發(fā)或者磁控濺射技術(shù)沉積，厚度為5?20納米，優(yōu)選金屬镲。
[0048]步驟4:再次經(jīng)過反轉(zhuǎn)膠，優(yōu)選八25214，光學(xué)光刻制作金屬電極的圖形；
[0049]在本步驟中，光學(xué)光刻的條件為:光刻膠厚度為1.2-1.7 VIII，紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間4-7秒，反轉(zhuǎn)110-1201，泛曝50-70秒，顯影40-70秒；優(yōu)選光刻條件為:光刻膠厚度為1.4 VIII，紫外光強(qiáng)度5，曝光時間5秒，反轉(zhuǎn)1151，泛曝65秒，顯影60秒。
[0050]步驟5:將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，保證接觸區(qū)域表面無殘留光刻膠；
[0051]在本步驟中，將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，是選擇合適的溶劑將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，該合適的溶劑滿足對步驟4中的光刻膠完全不溶，但對保護(hù)層的溶解性良好，溶解速率為1-10^/111111。
[0052]步驟6:制作源漏電極，完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備；
[0053]在本步驟中，源漏金屬選自導(dǎo)電性良好且與目標(biāo)襯底接觸良好的貴金屬，優(yōu)選鈦或金，厚度為10-40011111。
[0054]基于圖1所示的制備無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的方法流程圖，圖2示出了對依照圖1制備的無殘留石墨烯場效應(yīng)晶體管進(jìn)行原位表征的示意圖，該原位表征方法包括:
[0055]步驟1:利用或?qū)щ娝?表征在微觀上研宄在外加電場的范圍內(nèi)對石墨烯中載流子迀移率在器件中變化狀況；其中，外加電場的變化范圍為-3?—3乂。
[0056]步驟2:在或?qū)щ娝?表征的基礎(chǔ)上，將他1的針尖當(dāng)作測試探針，利用襯底本身的氧化層作為介質(zhì)，實時監(jiān)測石墨烯的柵控特性進(jìn)行原位表征；其中，襯底選用51襯底，襯底本身的氧化層是厚度為30011111310”
[0057]圖2的示意圖表示石墨烯源漏間施加一定的電壓，通過改變背柵電壓，和靜電力顯微鏡針尖電壓，實時監(jiān)控石墨烯溝道區(qū)域的表面電勢變化。
[0058]下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本發(fā)明并不局限于此，任何在本發(fā)明的基礎(chǔ)上作出的改進(jìn)和發(fā)明都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0059]實施例1
[0060]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備方法包括如下步驟，具體包括:
[0061]1)將采用(^0法在銅箔表面生長的單層均勻石墨烯，轉(zhuǎn)移至帶有330=0絕緣層的8102/81襯底表面。在鋪展有石墨烯的襯底表面旋涂一層厚度為1.4 VIII的9912正性光刻膠，經(jīng)過曝光(光強(qiáng)5，時間15秒)，顯影(40秒)，打底膠，丙酮去膠，將石墨烯進(jìn)行有源區(qū)圖形化；
[0062]2)將圖形化的石墨烯再次浸入正膠顯影液中，靜置，浸泡時間為10秒，氮氣吹干；
[0063]3)在圖形化的石墨稀表面，采用電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積1011111金屬镲作為石墨稀的保護(hù)層；
[0064]4)在保護(hù)層表面旋涂一層厚度為1.4 VIII的八25214反轉(zhuǎn)膠，光刻條件:紫外光強(qiáng)5，曝光5秒，1151:反轉(zhuǎn)90秒，泛曝65秒，顯影60秒制作金屬電極的圖形；
[0065]5)在磷酸:雙氧水:水=1: 1: 9的腐蝕液中浸泡60-11,將裸露的金屬鎳保護(hù)層完全腐蝕；
[0066]6)采用電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積金屬II 2011111, ^11 20011111作為源漏電極，再將金屬剝離和浸泡鎳腐蝕液中清除溝道區(qū)域的保護(hù)層，即完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備。
[0067]圖3示出了實施例1中石墨烯工藝制備過程中的光學(xué)照片。圖3中光學(xué)照片顯示經(jīng)過沉積和保護(hù)層，光刻圖形保持完整，石墨烯-金屬接觸區(qū)域無殘留光學(xué)光刻膠。
[0068]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的原位表征方法包括如下步驟，具體包括:
[0069]1)利用或?qū)щ姲藘员碚髟谖⒂^上研宄在外加電場在-3?+37的范圍內(nèi)對石墨烯中載流子迀移率在器件中變化狀況；
[0070]2)在或?qū)щ娝?表征的基礎(chǔ)上，將他1的針尖當(dāng)作測試探針，利用氧化層厚度為300=0的51襯底中的氧化層3102作為介質(zhì)，實時監(jiān)測石墨烯的柵控特性進(jìn)行原位表征。
[0071]圖4示出了實施例1中石墨稀？￡1在不同電位下的原位圖。圖4中石墨稀丁在施加不同針尖電壓下，石墨烯溝道區(qū)域中生長點的電勢變化，在針尖電壓為時，溝道區(qū)域載流子濃度最高。
[0072]實施例2
[0073]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備方案包括如下步驟，具體包括:
[0074]1)將采用”0法在銅箔表面生長單層均勻的石墨烯，轉(zhuǎn)移至帶有300=0絕緣層的8102/81襯底表面。在鋪展有石墨烯的襯底表面旋涂一層厚度為1.4 VIII的9920正性光刻膠，經(jīng)過曝光(光強(qiáng)5，時間15秒)，顯影(40秒)，此廿IX打底膠，丙酮去膠，將石墨烯進(jìn)行有源區(qū)圖形化；
[0075]2)將圖形化的石墨烯再次浸入正膠顯影液中，靜置，浸泡時間為10秒，氮氣吹干；
[0076]3)在圖形化的石墨烯表面，采用旋涂的方法沉積20=^-甲基聚苯乙烯作為石墨烯的保護(hù)層；
[0077]4)在保護(hù)層表面旋涂一層厚度為的八25214反轉(zhuǎn)膠，光刻條件:紫外光強(qiáng)5，曝光5秒，1151:反轉(zhuǎn)90秒，泛曝65秒，顯影60秒制作金屬電極的圖形；
[0078]5)在601:條件下，在環(huán)己烷溶液中浸泡60-11，將裸露的0 -甲基聚苯乙烯保護(hù)層完全溶解；
[0079]6)采用電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積金屬II 2011111, ^11 20011111作為源漏電極，再將金屬剝離和浸泡鎳腐蝕液中清除溝道區(qū)域的保護(hù)層，即完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備。
[0080]圖5示出了實施例2中石墨烯而了工藝制備過程中的光學(xué)照片，圖5中光學(xué)照片與圖3結(jié)果類似，光刻圖形保持完好，石墨烯-金屬接觸區(qū)域無殘留光學(xué)光刻膠。
[0081]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的原位表征方法包括如下步驟，具體包括:
[0082]1)利用或?qū)щ姲藘员碚髟谖⒂^上研宄在外加電場在-3?—3乂的范圍內(nèi)對石墨烯中載流子迀移率在器件中變化狀況；
[0083]2)在或?qū)щ娝?表征的基礎(chǔ)上，將他1的針尖當(dāng)作測試探針，利用氧化層厚度為300=0的51襯底中的氧化層3102作為介質(zhì)，實時監(jiān)測石墨烯的柵控特性進(jìn)行原位表征。
[0084]實施例3
[0085]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的制備方案包括如下步驟，具體包括:
[0086]具體步驟與實施例2中石墨烯的制備方案相同。
[0087]無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯的原位表征方法是利用導(dǎo)電八表征在微觀上原位研宄外加電場(-1?+17)的范圍對石墨烯？￡1中石墨烯的電阻率的影響。
[0088]圖6示出了實施例3中石墨烯丁的原位導(dǎo)電八圖，圖6中石墨烯丁的原位導(dǎo)電他1和掃描區(qū)域的電流-電壓曲線，溝道區(qū)域的石墨烯電流電壓曲線為直線，說明該區(qū)域的石墨烯電阻幾乎無變化。
[0089]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，該方法包括: 步驟1:將生長的石墨烯轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底表面，在石墨烯表面旋涂光學(xué)光刻膠，對石墨烯進(jìn)行光刻，得到圖形化的石墨烯； 步驟2:將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，直至殘留光刻膠完全溶解； 步驟3:在圖形化的石墨烯表面沉積與光學(xué)光刻膠能選擇性溶解的有機(jī)物保護(hù)層或無機(jī)金屬保護(hù)層； 步驟4:再次經(jīng)過反轉(zhuǎn)膠，光學(xué)光刻制作金屬電極的圖形； 步驟5:將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，保證接觸區(qū)域表面無殘留光刻膠； 步驟6:制作源漏電極，完成無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟I中所述石墨烯為采用化學(xué)氣相沉積法在常壓或減壓條件下生長的單層或雙層石墨烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟I中所述光學(xué)光刻膠選自正性光刻膠9912、9920或955，對石墨烯進(jìn)行光刻的條件為:正性光刻膠厚1.2-17 μ m，紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間10-15秒，顯影40-70秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟2中所述將圖形化的石墨烯再次浸入顯影液中，浸泡時間為10-30秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟3中所述有機(jī)物保護(hù)層通過旋涂的方式形成，厚度為5?20nm ;所述無機(jī)金屬保護(hù)層通過電子束蒸發(fā)或者磁控濺射技術(shù)沉積，厚度為5?20納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)物保護(hù)層采用聚苯乙烯，所述無機(jī)金屬保護(hù)層采用金屬鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟4中所述光學(xué)光刻的條件為:光刻膠厚度為1.2-1.7 μ m，紫外光強(qiáng)度3-6，曝光時間4-7秒，反轉(zhuǎn)110-120。。，泛曝50-70秒，顯影40-70秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟5中所述將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，是選擇合適的溶劑將石墨烯-金屬接觸區(qū)域的保護(hù)層進(jìn)行可控清除，該合適的溶劑滿足對步驟4中的光刻膠完全不溶，但對保護(hù)層的溶解性良好，溶解速率為l-10A/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟6中所述源漏電極采用鈦或金，厚度為10-400nm。
10.一種無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的原位表征方法，其特征在于，包括: 步驟1:利用靜電力顯微術(shù)或?qū)щ娫恿︼@微術(shù)表征在微觀上研宄在外加電場的變化范圍內(nèi)對石墨烯中載流子迀移率在器件中變化狀況； 步驟2:在靜電力顯微術(shù)或?qū)щ娫恿︼@微術(shù)表征的基礎(chǔ)上，將原子力顯微術(shù)的針尖當(dāng)作測試探針，利用襯底本身的氧化層作為介質(zhì)，實時監(jiān)測石墨烯的柵控特性進(jìn)行原位表征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的原位表征方法，其特征在于，步驟I中所述的外加電場的變化范圍為-3?+3V。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無殘留光學(xué)光刻膠石墨烯場效應(yīng)晶體管的原位表征方法，其特征在于，步驟2中所述襯底為Si襯底，所述襯底本身的氧化層是厚度為300nm S12。
【文檔編號】H01L21/66GK104465400SQ201410763616
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】金智, 彭松昂, 史敬元, 王少青, 王選蕓, 張大勇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所