本发明专利技术公开了一种可控清除石墨烯-金属接触区域残留光学光刻胶的方法，包括：在石墨烯表面白组装一层有机层，再沉积一层无机层作为石墨烯的双层保护层；在石墨烯的双层保护层之上旋涂一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、反转、泛曝及显影操作，形成制备金属电极所需的图形；采用O2等离子体将无机层表面残留的光刻胶清除，再采用湿法腐蚀掉石墨烯一金属接触区域的无机层，并使用有机腐蚀液对石墨烯-金属接触区域的有机薄膜进行可控清除，保证石墨烯-金属接触区域表面无残留光刻胶。本发明专利技术解决了光刻胶易于残留于石墨烯表面的问题，不会对石墨烯造成损伤，并且降低石墨烯的掺杂程度，构筑的石墨烯场效应晶体管能保持石墨烯材料的高载流子迁移率及器件性能。
【技术实现步骤摘要】
可控清除石墨婦-金属接触区域残留光学光刻胶的方法
本专利技术属于石墨帰场效应晶体管制造
，具体涉及一种可控清除石墨 帰-金属接触区域残留光学光刻胶的方法。
技术介绍
随着集成电路技术进入纳米尺度，关键技术正在逼近量子效应主导的物理极限， 工艺难度及工艺成本激增，集成电路的可持续发展正在面临前所未有的挑战。高速度和低 功耗是集成电路发展的关键技术瓶颈，而该两者都与载流子迁移率有关。寻找迁移率更高 的材料代替现有的娃沟道成为进一步延展摩尔定律的一项十分急迫的任务。W石墨帰为 代表的高迁移率碳材料引起人们广泛关注，在新一代高性能微电子件和电路中具有广阔的 应用前景，被认为是进一步延展摩尔定律最具潜力的材料。美国国防部高级研究计划局 (DARPA)于 2008年制定了 CERA(Carbon Electronics for RF Applications)计划，整合多 家著名研究机构进行石墨帰的微电子器件的研究，发展超高速、低功耗的石墨帰场效应晶 体管。 金属和石墨帰的接触是制约石墨帰场效应晶体管发展的重要影响因素。当金属 和石墨帰接触时，在接触界面处产生额外的接触电阻。那么当在石墨帰场效应晶体管的源 端/漏端加电压时，由于接触电阻的分压作用，使得源漏电压下降，降低了器件的电流驱动 能力，减小了器件的跨导。并且由于金属和石墨帰的接触，在接触界面处形成对石墨帰的惨 杂，当金属对石墨帰的惨杂类型与栅压对石墨帰的惨杂类型不同时，将在沟道区和接触界 面处产生p-n结，导致n型导电和P型导电区域接触电阻不同，从而破坏了石墨帰晶体管独 特的双极导电特性。石墨帰与金属的接触电阻，不仅仅受到金属种类的限制，而且与接触界 面处的石墨帰状态有密切关系。在石墨帰场效应晶体管制备工艺中，为了定义图形，不可避 免的在石墨帰表面使用光刻胶，通过曝光显影后在石墨帰表面残留大量的光刻胶，阻碍金 属与石墨帰的接触，在接触界面处引入额外的势垒，导致石墨帰的电学性能大打折扣，是限 制其进一步应用发展的瓶颈之一。如何降低石墨帰表面的光刻胶残留，减小石墨帰-金属 区域的接触电阻，降低光刻胶对石墨帰场效应性能的影响，尤其是光学光刻胶，从而取代价 格昂贵的电子束光刻胶，达到降低工艺成本的目的，是一项具有实际意义的工作。因此，一 种可控清除石墨帰-金属接触区域残留光学光刻胶的方法显得尤为重要。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种可控清除石墨帰-金属接触区域残留 光学光刻胶的方法。 [000引（二）技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供了一种可控清除石墨帰-金属接触区域残留光学光 刻胶的方法，包括： 步骤1 ;在石墨帰表面自组装一层有机层，再沉积一层无机层作为石墨帰的双层 保护层； 步骤2 ;在石墨帰的双层保护层之上旋涂一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、反转、 泛曝及显影操作，形成制备金属电极所需的图形； 步骤3 ;采用〇2等离子体将无机层表面残留的光刻胶清除，再采用湿法腐蚀掉石 墨帰-金属接触区域的无机层，并使用有机腐蚀液对石墨帰-金属接触区域的有机薄膜进 行可控清除，保证石墨帰-金属接触区域表面无残留光刻胶。 上述方案中，步骤1中所述石墨帰的双层保护层包括能够可控溶解的有机层和能 够处理表面残留光刻胶的无机层，用W避免石墨帰与光刻胶直接接触，其中，无机层保护 化等离子体处理残留光刻胶的石墨帰样品，有机层能够可控溶解且使光刻图形得到完美保 持，W可控清除石墨帰场效应晶体管工艺中的光刻胶。 上述方案中，步骤1中所述有机层是选用与光刻胶之间的溶解度参数相差较大， 能够在石墨帰表面形成致密薄膜，并且能够通过调节溶解速率达到可控溶解的有机聚合物 聚苯己帰；步骤1中所述无机层是选用既能耐碱性溶液腐蚀，又易于溶解酸腐蚀溶液的金 属媒。 上述方案中，所述有机层在石墨帰表面形成致密薄膜，薄膜厚度为5nm?30nm ;所 述无机层是采用电子束蒸发或者磁控姗射技术沉积的厚度为10?30nm的金属媒层。 上述方案中，步骤1中所述石墨帰是通过化学气相沉积法（CVD)生长的，采用基体 刻蚀法将石墨帰转移至目标衬底。 [001引上述方案中，步骤2中所述光刻胶为反转光刻胶，其中：该反转光刻胶为AZ胶，光 刻条件为；光刻胶厚度为1. 2?1. 7 y m，紫外光强度3?6,曝光时间4?7砂，反转110? 12(TC，泛曝50?70砂，显影40?70砂；该反转光刻胶为A巧214,光刻条件为；光刻胶厚 度为1. 4 y m，紫外光强度5,曝光时间5砂，反转115C，泛曝65砂，显影60砂。 上述方案中，步骤3中所述采用化等离子体将无机层表面残留的光刻胶清除，工 艺条件为〇2流量20?eOsccm，功率30?60W，刻蚀时间1?5分钟。优选地，所述工艺条 件中，化流量40sccm，功率20W，刻蚀时间3分钟。 上述方案中，步骤3中所述采用湿法腐蚀掉石墨帰-金属接触区域的无机层，腐蚀 液为是弱酸性的混合溶液，该弱酸性的混合溶液为按比例混合的磯酸和双氧水的稀释液， 腐蚀速率为10人I'min。优选地，所述按比例混合的磯酸和双氧水的稀释液，混合比例为 磯酸：双氧水：水=1 : 1 : 9,所述腐蚀速率为2 A/min。 [001引 （S)有益效果 本专利技术的优点在于，采用有机薄膜作为掩膜层，避免石墨帰与光刻胶直接接触，同 时，有机薄膜能够可控溶解，从而达到可控清除石墨帰场效应晶体管中残留光刻胶的目的。 本专利技术另一个优点在于不会对石墨帰造成损伤，并且降低石墨帰的惨杂程度，构筑的石墨 帰场效应晶体管能够保持石墨帰材料的高载流子迁移率及器件性能。 与现有技术比较，本专利技术具有如下特点： 1、本专利技术所使用的有机薄膜无毒、廉价，且在石墨帰表面无残留和吸附影响。 2、经可控溶解后石墨帰表面达到原子级清洁，并且能获取无光刻胶残留及低接触 电阻的大范围清洁表面。 3、本专利技术不会对石墨帰造成损伤，并且降低石墨帰的惨杂程度，构筑的石墨帰场 效应晶体管能够保持石墨帰材料的高载流子迁移率及器件性能。 【附图说明】 图1为本专利技术提供的可控清除石墨帰-金属接触区域残留光学光刻胶的方法流程 图； [00巧]图2为本专利技术提供的可控清除石墨帰-金属接触区域残留光学光刻胶的工艺流程 图； 图3为实施例1中清除过程中的光学照片； 图4为实施例1中腐蚀掩膜层后双层石墨帰-金属接触区域的原子力显微图； [002引图5为实施例1中的石墨帰场效应晶体管的电学特性； 图6为实施例2中清除过程中的光学照片； 图7为实施例3中石墨帰场效应晶体管的电学特性。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。 本专利技术是采用有机层加无机层双层掩膜工艺作为石墨帰的保护层，避免石墨帰 与光刻胶直接接触，同时，无机薄膜保护化等离子体（plasma)处理残留光刻胶的石墨帰 样品，有机薄膜能够可控溶解且光刻图形可W得到完美的保持，从而达到可控清除石墨 帰-金属接触区域残留光学光刻胶的目的。该方法不会本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可控清除石墨烯‑金属接触区域残留光学光刻胶的方法，其特征在于，包括：步骤1：在石墨烯表面自组装一层有机层，再沉积一层无机层作为石墨烯的双层保护层；步骤2：在石墨烯的双层保护层之上旋涂一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、反转、泛曝及显影操作，形成制备金属电极所需的图形；步骤3：采用O2等离子体将无机层表面残留的光刻胶清除，再采用湿法腐蚀掉石墨烯‑金属接触区域的无机层，并使用有机腐蚀液对石墨烯‑金属接触区域的有机薄膜进行可控清除，保证石墨烯‑金属接触区域表面无残留光刻胶。
【技术特征摘要】
1. 一种可控清除石墨烯-金属接触区域残留光学光刻胶的方法，其特征在于，包括： 步骤1 :在石墨烯表面自组装一层有机层，再沉积一层无机层作为石墨烯的双层保护 层； 步骤2 :在石墨烯的双层保护层之上旋涂一层光刻胶，对光刻胶进行曝光、反转、泛曝 及显影操作，形成制备金属电极所需的图形； 步骤3:采用O2等离子体将无机层表面残留的光刻胶清除，再采用湿法腐蚀掉石墨 烯-金属接触区域的无机层，并使用有机腐蚀液对石墨烯-金属接触区域的有机薄膜进行 可控清除，保证石墨烯-金属接触区域表面无残留光刻胶。2. 根据权利要求1所述的可控清除石墨烯-金属接触区域残留光学光刻胶的方法，其 特征在于，步骤1中所述石墨烯的双层保护层包括能够可控溶解的有机层和能够处理表面 残留光刻胶的无机层，用以避免石墨烯与光刻胶直接接触，其中，无机层保护O2等离子体处 理残留光刻胶的石墨烯样品，有机层能够可控溶解且使光刻图形得到完美保持，以可控清 除石墨烯场效应晶体管工艺中的光刻胶。3. 根据权利要求1所述的可控清除石墨烯-金属接触区域残留光学光刻胶的方法，其 特征在于， 步骤1中所述有机层是选用与光刻胶之间的溶解度参数相差较大，能够在石墨烯表面 形成致密薄膜，并且能够通过调节溶解速率达到可控溶解的有机聚合物聚苯乙烯； 步骤1中所述无机层是选用既能耐碱性溶液腐蚀，又易于溶解酸腐蚀溶液的金属镍。4. 根据权利要求3所述的可控清除石墨烯-金属接触区域残留光学光刻胶的方法，其 特征在于，所述有机层在石墨烯表面形成致密薄膜，薄膜厚度为5nm?30nm;所述无机层是 采用电子束蒸发或者磁控溅射技术沉积的厚度为10?30nm的金属镍层。5. 根据权利要求1所述的可控清...
【专利技术属性】
技术研发人员：金智，彭松昂，史敬元，王少青，王选芸，张大勇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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