專利名稱：一種制備交叉分子電子器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子學(xué)與分子電子學(xué)中的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及 一種采用兩次定向蒸發(fā)金屬電極制備交叉分子電子器件的方法。
背景技術(shù)：
隨著大規(guī)模集成電路的特征尺寸進(jìn)入到納米級(jí)，傳統(tǒng)的硅基集成電路 技術(shù)面臨挑戰(zhàn)，新材料及新結(jié)構(gòu)的研究成為熱點(diǎn)，納米電子學(xué)分支之一的 分子電子器件正在蓬勃發(fā)展。
基于雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)特性的交叉分子電子器件(Chen Y， Jung G Y， Ohlberg DAAetal.Nanotechnology, 2003， 14:462)是目前分子電子器件的主要結(jié) 構(gòu)之一，受到廣泛關(guān)注。如圖1所示，圖1為目前交叉結(jié)構(gòu)分子電子器件 的結(jié)構(gòu)示意圖。
目前的交叉線結(jié)構(gòu)的制作流程(ChenY, Ohlberg D A A， Li X et al. Applied Physics Letter, 2003， 82:1610)， 一般為首先采用金屬剝離工藝制 備下電極，然后生長有機(jī)材料，接著覆蓋一層保護(hù)層，然后同樣利用金屬 玻璃工藝完成上電極的制備，最后利用上電極作為掩蔽刻蝕去除非圖形區(qū) 的保護(hù)層得到器件。其中，在上電極的制備過程中金屬剝離工藝會(huì)引入污 染以及對(duì)該有機(jī)材料造成損傷，其加工難度較大，并且不利于器件性能的 提高。因此有必要研究新的制備方法來避免器件制備工藝工程中對(duì)有機(jī)分 子材料造成的損傷。
較早前，我們基于分子自組裝的技術(shù)申請(qǐng)了相關(guān)專利(中國專利申請(qǐng) 號(hào)200510011990.x， 200510109338.1， 200510012171.7)，首先制備上下 電極，在上下電極間留出間隙，然后將分子自組裝生長填充在間隙之間， 達(dá)到分子無損傷的器件制備流程。但是這類技術(shù)對(duì)所用雙穩(wěn)態(tài)分子材料要 求其具有自組裝生長特性，并不是適用于所有雙穩(wěn)態(tài)分子材料，同時(shí)，對(duì)
上下電極間隙大小需要精確控制。因此，目前急需一種制備交叉分子電子器件的方法，以避免器件制備 工藝工程中對(duì)有機(jī)分子材料造成的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制備交叉分子電子器件的 方法，以有效避免器件制備工藝工程中對(duì)有機(jī)分子材料造成的損傷。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種制備交叉分子電子器件的方法，該方法包括 在基片上淀積一層絕緣介質(zhì)；
在該絕緣介質(zhì)層上旋涂抗蝕劑，在該抗蝕劑上光刻出交叉結(jié)構(gòu)圖形； 利用抗蝕劑作為掩蔽刻蝕該絕緣介質(zhì)層，將交叉結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到絕緣 介質(zhì)層上，然后去除多余的抗蝕劑；
沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成下電極; 在下電極上淀積雙穩(wěn)態(tài)分子薄膜；
沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成上電極。
上述方案中，所述的絕緣介質(zhì)為氮化硅或氧化硅。
上述方案中，所述的光刻采用光學(xué)光刻、電子束光刻或X射線光刻，
或采用圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)納米壓印。
上述方案中，所述刻蝕為干法或濕法刻蝕。 上述方案中，所述蒸發(fā)金屬包括熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或?yàn)R射。 上述方案中，所述蒸發(fā)金屬時(shí)一定角度為10度至80度。 上述方案中，所述淀積分子薄膜的方法為自組裝(Self-Assemble)、
LB (Langmuir-Blodgett)法、真空蒸鍍或旋涂。
(三) 有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有以下有益效果
1、 本發(fā)明提供的這種利用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電子器件 的方法，與之前的制備方法相比，有效地改避免金屬剝離工藝對(duì)有機(jī)分子 造成的損傷，同時(shí)具有工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)。
2、 本發(fā)明提供的這種利用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電子器件 的方法，能有效的解決器件制備工藝工程中對(duì)有機(jī)分子材料造成的損傷的 問題，具有較高的創(chuàng)新意義及實(shí)用價(jià)值。
3、 本發(fā)明提供的這種利用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電子器件 的方法，具有工藝簡便，在電極的制備過程中無需光刻，能有效避免對(duì)有 機(jī)功能分子造成的損傷，其制備的交叉分子電子器件，在分子存儲(chǔ)器方面 有著廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為目前交叉結(jié)構(gòu)分子電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明采用的定向蒸發(fā)原理的示意圖；其中，圖2—1為俯視
圖，圖2 — 2為主視圖3為本發(fā)明提供的制備交叉分子電子器件的方法流程圖； 圖4為本發(fā)明提供的采用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電子器件的
工藝流程圖5依照本發(fā)明實(shí)施例提供的釆用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電 子器件的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
首先介紹本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理。如圖2所示，圖2為定向蒸發(fā)原理示意 圖。圖2—1為俯視圖，在基片上有一個(gè)相互垂直交叉的凹槽結(jié)構(gòu)，兩個(gè) 方向分別為A、 B,蒸發(fā)源沿B方向蒸發(fā)，與A方向垂直；圖2—2為主 視圖，蒸發(fā)源與基片表面成一定角度a ，當(dāng)蒸發(fā)源開始蒸發(fā)時(shí)，金屬會(huì)被 A方向凹槽側(cè)壁擋住，而沉積不到A凹槽里。這樣就形成了 B凹槽中沉積了金屬電極，而A凹槽中沒有。
基于上述定向蒸發(fā)原理，本發(fā)明提供了一種采用兩次定向蒸發(fā)金屬制
備交叉分子電子器件的方法。如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的制備交叉
分子電子器件的方法流程圖，該方法包括 步驟301:在基片上淀積一層絕緣介質(zhì)；
步驟302:在該絕緣介質(zhì)層上旋涂抗蝕劑，在該抗蝕劑上光刻出交叉 結(jié)構(gòu)圖形；
步驟303:利用抗蝕劑作為掩蔽刻蝕該絕緣介質(zhì)層，將交叉結(jié)構(gòu)圖形 轉(zhuǎn)移到絕緣介質(zhì)層上，然后去除多余的抗蝕劑；
步驟304:沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬， 形成下電極；
步驟305:在下電極上淀積雙穩(wěn)態(tài)分子薄膜；
步驟306:沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬， 形成上電極。
基于圖3所示的制備交叉分子電子器件的方法流程圖，圖4示出了本 發(fā)明提供的采用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉分子電子器件的工藝流程圖， 具體包括以下步驟
步驟401:如圖4一1所示，在基片101上淀積一層絕緣介質(zhì)102;該 絕緣介質(zhì)為氮化硅或氧化硅等。
步驟402:如圖4一2所示，在絕緣介質(zhì)襯底上旋涂抗蝕劑103，并光 刻出交叉結(jié)構(gòu)圖形104，其俯視圖如圖4一3所示；其中所述的光刻包括光 學(xué)光刻，電子束光刻，X射線光刻，納米壓印等圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)。
步驟403:如圖4一4所示，利用抗蝕劑作為掩蔽刻蝕絕緣介質(zhì)層，將 交叉結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到絕緣介質(zhì)層上，得到絕緣介質(zhì)圖形105，然后去除多 余抗蝕劑層；其中所述刻蝕為干法或者濕法刻蝕；所述蒸發(fā)金屬時(shí)一定角 度為10度至80度。
步驟404:如圖4一5所示，沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定 角度蒸發(fā)金屬，形成下電極106，而另外一個(gè)方向則沒有金屬電極；其中 所述蒸發(fā)金屬包括熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，濺射等方法。
步驟405:如圖4一6所示，淀積雙穩(wěn)態(tài)分子薄膜107;其中所述淀積分子薄膜的方法包括，自組裝(Self-Assemble)、 LB (Langmuir-Blodgett) 法、真空蒸鍍以及旋涂等。
步驟406:如圖4一7所示，沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另外一個(gè)方向，按 一定角度蒸發(fā)金屬，形成上電極108，器件制備完成如圖4一8所示。
圖5示出了依照本發(fā)明實(shí)施例提供的采用兩次定向蒸發(fā)金屬制備交叉
分子電子器件的工藝流程圖，具體包括以下步驟
步驟501:如圖5 — 1所示，在硅片201上淀積一層lym厚的氮化硅 絕緣介質(zhì)202;
步驟502:如圖5—2所示，在202襯底上旋涂2um厚的9912抗蝕 劑203，并光刻出交叉結(jié)構(gòu)圖形204，其俯視圖如圖5—3所示；
步驟503:如圖5—4所示，利用抗蝕劑203作為掩蔽刻蝕202，刻蝕 深度400nm，將交叉結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到氮化硅上，得到氮化硅圖形205，然 后去出多余9912光刻膠；
步驟504:如圖5 — 5所示，沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定 角度蒸發(fā)金屬Au，形成下電極206;
步驟505:如圖5 — 6所示，采用LB方法淀積Rotaxane雙穩(wěn)態(tài)單分子 層207;
步驟506:如圖5 — 7所示，沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另外一個(gè)方向，按 一定角度蒸發(fā)金屬Au，形成上電極208，器件制備完成如圖5 — 8所示。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)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(shí)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、一種制備交叉分子電子器件的方法，其特征在于，該方法包括在基片上淀積一層絕緣介質(zhì)；在該絕緣介質(zhì)層上旋涂抗蝕劑，在該抗蝕劑上光刻出交叉結(jié)構(gòu)圖形；利用抗蝕劑作為掩蔽刻蝕該絕緣介質(zhì)層，將交叉結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到絕緣介質(zhì)層上，然后去除多余的抗蝕劑；沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成下電極；在下電極上淀積雙穩(wěn)態(tài)分子薄膜；沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成上電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述的絕緣介質(zhì)為氮化硅或氧化硅。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述的光刻采用光學(xué)光刻、電子束光刻或X射線光刻，或采用圖形轉(zhuǎn) 移技術(shù)納米壓印。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述刻蝕為干法或濕法刻蝕。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述蒸發(fā)金屬包括熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或?yàn)R射。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述蒸發(fā)金屬時(shí)一定角度為10度至80度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備交叉分子電子器件的方法，其特征在 于，所述淀積分子薄膜的方法為自組裝Self-Assemble、 Langmuir-Blodgett 法、真空蒸鍍或旋涂。
全文摘要
本發(fā)明涉及微電子學(xué)與分子電子學(xué)中的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種制備交叉分子電子器件的方法，包括在基片上淀積一層絕緣介質(zhì)；在該絕緣介質(zhì)層上旋涂抗蝕劑，在該抗蝕劑上光刻出交叉結(jié)構(gòu)圖形；利用抗蝕劑作為掩蔽刻蝕該絕緣介質(zhì)層，將交叉結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到絕緣介質(zhì)層上，然后去除多余的抗蝕劑；沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成下電極；在下電極上淀積雙穩(wěn)態(tài)分子薄膜；沿著交叉結(jié)構(gòu)中線條的另一個(gè)方向，按一定角度蒸發(fā)金屬，形成上電極。利用本發(fā)明，有效地改避免金屬剝離工藝對(duì)有機(jī)分子造成的損傷，同時(shí)具有工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L51/40GK101420014SQ200710176280
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者明 劉, 劉新華, 商立偉, 涂德鈺, 謝常青 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所