納米對(duì)電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米對(duì)電極及其制備方法。包括：設(shè)置襯底并在其上設(shè)置抗蝕劑；確定曝光版圖，曝光版圖具有用于形成納米對(duì)電極的納米對(duì)電極圖案，納米對(duì)電極圖案由沿一直線延伸的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分構(gòu)成，并且呈軸對(duì)稱布置；每一長(zhǎng)條形部分包括一個(gè)長(zhǎng)方形和一個(gè)三角形，長(zhǎng)方形的短邊與三角形的一條邊重合；兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的三角形相互面對(duì)；按照曝光版圖對(duì)抗蝕劑電子束曝光、顯影、定影，形成刻蝕凹槽；在具有刻蝕凹槽的襯底上沉積金屬，溶解殘留的抗蝕劑，得到納米對(duì)電極。該納米對(duì)電極具有點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)，性能更加穩(wěn)定可靠，接觸面積和輻射較小，減弱了近鄰效應(yīng)，更好地調(diào)控微區(qū)曝光劑量，提高了曝光分辨率，得到了間距3～10nm的納米對(duì)電極。
【專利說(shuō)明】納米對(duì)電極及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納器件加工與量子信息【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種納米對(duì)電極及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電子同時(shí)具有粒子性和波動(dòng)性，材料中自由電子的德布羅意波長(zhǎng)在納米量級(jí)，當(dāng)元件尺寸達(dá)到電子波長(zhǎng)量級(jí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的量子效應(yīng)。例如在半導(dǎo)體集成電路中，當(dāng)電路尺寸接近電子波長(zhǎng)時(shí)，電子會(huì)通過(guò)隧道效應(yīng)溢出器件，使器件無(wú)法正常工作。同樣在納米尺度元器件中，電子傳遞過(guò)程會(huì)像光波一樣發(fā)生干涉，不僅能量耗散非常少，而且能保存和傳遞電子相位信息，是理想的信息處理元件。因此納電子器件即相位電子器件是微電子器件進(jìn)一步小型化的必然結(jié)果。納米對(duì)電極和點(diǎn)接觸是納米電子器件基本結(jié)構(gòu)，是研宄量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也是制備超低功耗單電子晶體管等器件的基本結(jié)構(gòu)。在納米電子器件的制作中，尺寸小、導(dǎo)電性好、具有納米量級(jí)間隙的納米對(duì)電極的制作是一個(gè)關(guān)鍵，也是一個(gè)難點(diǎn)。
[0003]專利⑶200410095163.9中公開(kāi)了采用化學(xué)方法結(jié)合高分子材料的運(yùn)用來(lái)制備電極，但這種電極并未達(dá)到納米尺度。專利⑶200410010181.2中公開(kāi)了采用原子力顯微鏡(八1?)刻蝕納米線結(jié)合化學(xué)方法制備銀納米電極，存在效率低、不能大規(guī)模生產(chǎn)的缺點(diǎn)。專利(^99116576.4中公開(kāi)了采用火焰熔融和蝕刻法制備碳纖維納米電極，電極材料單一，而且只用于生物領(lǐng)域。光學(xué)光刻由于其高效率成為目前制作電極的主流技術(shù)，但光學(xué)光刻的分辨率受曝光波長(zhǎng)的限制，很難達(dá)到納米級(jí)分辨率。
[0004]電子束光刻由于電子束波長(zhǎng)很短，衍射效應(yīng)基本可以忽略，具有很高的分辨率，因此，電子束曝光成為微納米加工常用的方法。其原理是在聚焦電子束輻照下，電子敏感抗蝕劑發(fā)生分子交聯(lián)固化或者解離反應(yīng)，經(jīng)顯影后得以保留或溶解，成為微納加工掩?！，F(xiàn)代電子束曝光設(shè)備的電子束斑可以達(dá)到幾個(gè)納米，頻率達(dá)到幾十兆赫茲，因此，是一種高效納米圖形掩模的直寫(xiě)方法。
[0005]此外，采用電子束曝光技術(shù)制備納米對(duì)電極的過(guò)程比較簡(jiǎn)單。首先和普通光學(xué)曝光制備抗蝕掩模過(guò)程一樣，通過(guò)電子束曝光形成抗蝕劑掩模，經(jīng)熱蒸發(fā)真空蒸鍍沉積金屬，然后用去膠液溶解剝離抗蝕就得到了圖案化金屬結(jié)構(gòu)電極。因此，采用電子束曝光結(jié)合高分辨的電子抗蝕劑，并輔以金屬薄膜材料的沉積和玻璃工藝，可以制備出各種間距小于10011111的金屬納米對(duì)電極。因此，采用電子束曝光方法制備納米對(duì)電極具有工藝步驟少、簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、用途多、能與傳統(tǒng)￠^03(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝兼容的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]雖然采用電子束曝光具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是在電子束曝光的過(guò)程中，高能電子束在入射過(guò)程中在抗蝕劑內(nèi)被抗蝕劑原子散射，即在抗蝕劑中會(huì)產(chǎn)生小角度的前散射，在襯底上也會(huì)產(chǎn)生大角度的背散射，使得在曝光區(qū)域的臨近區(qū)域上產(chǎn)生附加的曝光，導(dǎo)致實(shí)際曝光區(qū)域變大或者在沒(méi)有版圖的區(qū)域曝光，這種作用稱為近鄰效應(yīng)。雖然近鄰效應(yīng)的存在可以在曝光顯影后的斷面上形成“底切”結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)膠層的剝離，有助于輔助制作納米電極。但是近鄰效應(yīng)的存在使得最終顯影后曝光圖形的實(shí)際寬度要大于原始版圖設(shè)計(jì)的寬度，降低了版圖制作的精度，使得制作過(guò)程變得復(fù)雜。
[0007]目前采用正性電子抗蝕劑制備金屬納米電極，由于近鄰效應(yīng)的存在，制備的金屬納米對(duì)電極的間距達(dá)到30?100納米，該間距較大，還不能滿足納米電子器件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的要求。近鄰效應(yīng)的強(qiáng)弱是與電子敏感抗蝕劑有關(guān)的，且其是無(wú)法消除的，因此，如何在近鄰效應(yīng)存在的情況下制備出高精度的納米對(duì)電極，從能得到的金屬納米對(duì)電極能夠具有較小的間距，成為目前亟需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的旨在提供一種納米對(duì)電極及其制備方法，該制備方法可以得到一種間距達(dá)3?1011111的點(diǎn)接觸的納米對(duì)電極，具有較高的穩(wěn)定和可靠性。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種納米對(duì)電極的制備方法，包括:設(shè)置襯底并在襯底上設(shè)置抗蝕劑；確定曝光版圖，曝光版圖具有用于形成納米對(duì)電極的納米對(duì)電極圖案，納米對(duì)電極圖案由沿一直線延伸的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分構(gòu)成，并且沿與直線垂直的方向呈軸對(duì)稱布置；每一長(zhǎng)條形部分包括一個(gè)長(zhǎng)方形和一個(gè)三角形，長(zhǎng)方形的短邊與三角形的一條邊重合；兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的三角形相互面對(duì)；按照曝光版圖對(duì)抗蝕劑進(jìn)行電子束曝光、顯影、定影，形成與曝光版圖對(duì)應(yīng)的刻蝕凹槽；在具有刻蝕凹槽的襯底上沉積金屬，溶解殘留的抗蝕劑，從而在襯底上與曝光版圖的納米對(duì)電極圖案對(duì)應(yīng)的位置處得到納米對(duì)電極。
[0010]進(jìn)一步地，三角形為等腰三角形。
[0011]進(jìn)一步地，三角形的頂角為8，20。彡8彡120。，優(yōu)選為70。彡8彡80。。
[0012]進(jìn)一步地，長(zhǎng)方形的寬度為3，18彡￡1彡2211111 ；三角形的高度為11，11 = 1.5? ；兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的間距為山0彡(1彡57咖。
[0013]進(jìn)一步地，電子束曝光的條件為:電壓為1001(6^，電子束流為0.1“，電子束斑尺寸為1011111，電子掃描步長(zhǎng)為2.511111。
[0014]進(jìn)一步地，電子束曝光的曝光劑量為3500?5500 V以挪2。
[0015]進(jìn)一步地，形成在襯底上的抗蝕劑的厚度111，40彡=1彡12011111。
[0016]進(jìn)一步地，刻蝕凹槽的寬高比彡1/10。
[0017]進(jìn)一步地，經(jīng)沉積鍍后，形成在襯底上的納米對(duì)電極的厚度為112，10彡112彡3011111。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種納米對(duì)電極，該納米對(duì)電極為采用上述任一種的制備方法制備而成。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在采用電子束曝光時(shí)創(chuàng)造性地提出了一種用于曝光的曝光版圖，該曝光版圖為沿一直線延伸且具有長(zhǎng)方形和三角形的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分構(gòu)成，該兩個(gè)長(zhǎng)條形部分呈軸對(duì)稱布置；長(zhǎng)方形的短邊與三角形的一條邊重合，并且兩個(gè)三角形相互面對(duì)。由于采用上述的曝光版圖，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0020]1)相對(duì)于現(xiàn)有的納米對(duì)電極中的矩形結(jié)構(gòu)或者其他結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的納米對(duì)電極的曝光版圖由于具有三角形的尖對(duì)尖結(jié)構(gòu)，使得納米對(duì)電極形成點(diǎn)接觸，接觸面積和輻射均較小，有利于調(diào)控距離，同時(shí)也減弱了納米對(duì)電極的接觸部分在曝光過(guò)程中的近鄰散射電子干擾，近鄰效應(yīng)減小，更好地調(diào)控微區(qū)曝光劑量，有助于提高曝光分辨率，從而有利于制備出幾個(gè)納米的間隙電極。
[0021]2)本發(fā)明制備的間距達(dá)3?1011111的寬度的納米對(duì)電極，基本上可以滿足納米電子器件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求，可用于制作量子點(diǎn)器件、納米線、納米管器件、單電子器件等多種器件或電路，并且該納米對(duì)電極由于采用了點(diǎn)接觸的方式，更加穩(wěn)定可靠。
[0022]3)具有廣泛適用性，適用于制備多種功能材料的量子結(jié)構(gòu)。
[0023]4)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，與半導(dǎo)體工藝兼容，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0024]根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中納米對(duì)電極和引線電極的結(jié)構(gòu)示意圖，11是納米對(duì)電極的橫切線，12是準(zhǔn)接觸部分的縱切線；
[0027]圖2為本發(fā)明的典型實(shí)施例中納米對(duì)電極的版圖設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3八-0示意出了本發(fā)明實(shí)施例中納米對(duì)電極中納米線部分的制備過(guò)程示意圖，其對(duì)應(yīng)圖1中11橫切線觀察；其中，
[0029]圖3-八為本發(fā)明實(shí)施例中在襯底表面旋涂一定厚度的抗蝕劑后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3-8為本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)電子束矩形線曝光，顯影定影后由于電子束曝光鄰近效應(yīng)形成的抗蝕劑拱形凹槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖34為本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)真空熱蒸鍍金屬后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3-0為本發(fā)明實(shí)施例中溶解剝離抗蝕劑后形成的金屬對(duì)電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4八-0示意出了本發(fā)明實(shí)施例中納米對(duì)電極準(zhǔn)接觸部分制備過(guò)程，對(duì)應(yīng)附圖1中12縱切線觀察；
[0034]圖4-八為本發(fā)明的實(shí)施例中在襯底表面旋涂一定厚度的抗蝕劑后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4-8為本發(fā)明的實(shí)施例中通過(guò)電子束角度緩沖曝光，顯影定影后形成的相對(duì)兩個(gè)抗蝕劑凹槽的抗蝕劑橋連結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖44為本發(fā)明的實(shí)施例中通過(guò)真空熱蒸鍍金屬后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4-0為本發(fā)明的實(shí)施例中溶解剝離抗蝕劑后形成的納米線準(zhǔn)接觸部分的金屬結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5為本發(fā)明的一種典型實(shí)施例中在50011111氧化硅(301)襯底上制作的納米對(duì)電極的3剛照片；以及
[0039]圖6為本發(fā)明的一種典型實(shí)施例中在氧化硅襯底單層石墨烯表面制作的納米對(duì)電極的321照片。

【具體實(shí)施方式】
[0040]為了解決目前傳統(tǒng)的零線寬或者矩形線框曝光制作納米對(duì)電極的方法中所存在的近鄰效應(yīng)導(dǎo)致的納米對(duì)電極的間距較大，并且納米對(duì)電極不夠穩(wěn)定可靠的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種納米對(duì)電極的制備方法，包括以下步驟:首先，設(shè)計(jì)并確定曝光版圖，進(jìn)而根據(jù)曝光版圖進(jìn)行電子束曝光得到納米對(duì)電極。
[0041]圖1為納米對(duì)電極的結(jié)構(gòu)圖。從圖1中可以看出，納米對(duì)電極50還連接有引線電極51。引線電極51主要用于過(guò)渡到其他電子結(jié)構(gòu)，可以和整體導(dǎo)線布線工藝一起完成。因此，除了在曝光版圖上設(shè)計(jì)出用于形成納米對(duì)電極50的納米對(duì)電極圖案外，還需要在曝光版圖中設(shè)計(jì)出引線電極的版圖，一般分成納米對(duì)電極和引線電極兩層曝光，引線電極根據(jù)電子器件設(shè)計(jì)而定。
[0042]圖2為制備納米對(duì)電極的曝光版圖。在該曝光版圖中具有一對(duì)納米對(duì)電極圖案。在其他曝光版圖(圖中未示出)中還可以設(shè)計(jì)有多對(duì)用于曝光的納米對(duì)電極圖案。從圖2中可以看出，該曝光版圖中的納米對(duì)電極圖案是由沿一直線延伸的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分構(gòu)成。兩個(gè)長(zhǎng)條形部分沿與直線垂直的方向呈軸對(duì)稱布置。每一長(zhǎng)條形部分包括一個(gè)長(zhǎng)方形和一個(gè)三角形，在下文中長(zhǎng)方形也可以稱為納米線部分，三角形也可以稱為電極尖端部分(或接觸部分長(zhǎng)方形的短邊與三角形的一條邊重合。兩個(gè)三角形的尖端部分相對(duì)設(shè)置，也就是說(shuō)兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的三角形的相互面對(duì)。
[0043]優(yōu)選地，兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的三角形為等腰三角形。在其他的實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易能夠想象得出其它形狀的三角形(圖中未示出只要三角呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)即可。如圖2所示，3是設(shè)計(jì)的納米線線寬(長(zhǎng)方形的寬度)，8是設(shè)計(jì)的接觸角度，1！是設(shè)計(jì)的三角形的高度，(1是設(shè)計(jì)的納米對(duì)電極的間距。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，納米對(duì)電極的長(zhǎng)方形的寬度為3，18彡￡1彡2211111。三角形的高度為卜，卜=1.53。當(dāng)長(zhǎng)方形的寬度￡1 =20110時(shí)，三角形的高11 =兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的間距為山間距(1可以從0連續(xù)變化到5711111，步長(zhǎng)為311111。三角形的頂角8可以從20。連續(xù)變化到120。，步長(zhǎng)為10。。優(yōu)選三角形的頂角8為70。? 6 ?80。。
[0044]由于本發(fā)明所提供的曝光版圖采用了三角形的頂端部分點(diǎn)接觸方式，可以更好地減弱近鄰散射電子干擾，可以更好地調(diào)控微區(qū)曝光劑量，提高曝光分辨率，從而得到了一種間距達(dá)3?1011111的寬度的納米對(duì)電極，基本上可以滿足納米電子器件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求。此外，由于本發(fā)明的納米對(duì)電極采用了點(diǎn)接觸的方式，使得其更加穩(wěn)定可靠。
[0045]本發(fā)明正是通過(guò)將曝光版圖中的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分的間距(1設(shè)置為0 ? (1 ? 57^,通過(guò)調(diào)整曝光版圖中三角形的頂角8的角度，進(jìn)對(duì)納米對(duì)電極的間距進(jìn)行修正，最終得到間距達(dá)3?1011111的寬度的納米對(duì)電極，使其基本上滿足納米電子器件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明采用圖2所示的長(zhǎng)方形加三角形的曝光版圖，設(shè)計(jì)納米對(duì)電極的接觸角度為一定角度，相比傳統(tǒng)零線寬，或者矩形線框曝光制作納米對(duì)電極方法，可以減弱近鄰散射電子干擾，更好的調(diào)控微區(qū)曝光劑量，提高曝光分辨率。
[0046]上面詳細(xì)介紹了本發(fā)明所設(shè)計(jì)的曝光版圖，下面詳細(xì)介紹制備納米對(duì)電極的具體過(guò)程:
[0047]首先設(shè)置襯底10，在襯底10上設(shè)置抗蝕劑20。采用如上所述的曝光版圖對(duì)抗蝕劑20進(jìn)行電子束曝光、顯影、定影，形成與曝光版圖對(duì)應(yīng)的刻蝕凹槽30。其中，電子束曝光的條件為:電壓為1001(6^，電子束流為0.1“，電子束斑尺寸為1011111，電子掃描步長(zhǎng)為2.5111電子束曝光的曝光劑量為3500?5500 V以⑽2?？刮g劑作為掩模其厚度不能太大，如果抗蝕劑的太厚，會(huì)使得圖3-8中所形成的凹槽寬高比會(huì)因過(guò)小而塌縮，圖4-8中所形成的納米對(duì)電極的抗蝕劑橋連部分會(huì)因?qū)捀弑冗^(guò)小不能很好地自支撐。為了得到本發(fā)明所需的間距為3?1011111的納米對(duì)電極，優(yōu)選地，形成在襯底上的抗蝕劑的厚度111，40彡111彡120111110刻蝕凹槽30的寬高比彡1/10。
[0048]形成刻蝕凹槽30后，在具有刻蝕凹槽30的襯底10上沉積金屬40。一般采用真空熱蒸鍍的方式形成金屬層。金屬層的厚度以薄膜連續(xù)且方便剝離為準(zhǔn)。蒸鍍完金屬后，使用有機(jī)溶劑加熱溶解去除殘留的抗蝕劑20，從而在襯底10上與曝光版圖的納米對(duì)電極圖案對(duì)應(yīng)的位置處得到納米對(duì)電極50。
[0049]其中，圖3八-0為納米對(duì)電極的納米線部分(長(zhǎng)方形)的制備過(guò)程，對(duì)應(yīng)于圖1中的11橫切線觀察。圖3-八為在襯底10的表面旋涂一定厚度的抗蝕劑。圖3-8為通過(guò)電子束矩形線曝光、顯影、定影后由于電子束曝光鄰近效應(yīng)形成的抗蝕劑拱形凹槽結(jié)構(gòu)。圖34為通過(guò)真空熱蒸鍍金屬后結(jié)構(gòu)，抗蝕劑凹槽不能被金屬層完全覆蓋。圖3-0為溶解剝離抗蝕劑后形成的金屬納米對(duì)電極的結(jié)構(gòu)。
[0050]圖4八-0為納米對(duì)電極的接觸部分(三角形)的制備過(guò)程，對(duì)應(yīng)于圖1中12縱切線觀察。圖4-八為在襯底10的表面旋涂一定厚度的抗蝕劑。圖3-8為通過(guò)電子束角度緩沖曝光，顯影定影后形成的相對(duì)兩個(gè)抗蝕劑凹槽的抗蝕劑橋連結(jié)構(gòu)?？刮g劑凹槽可能通過(guò)該橋連底部隔開(kāi)或者連通。圖44為通過(guò)真空熱蒸鍍金屬后結(jié)構(gòu)，抗蝕劑凹槽內(nèi)沉積了金屬層，抗蝕劑橋連部分阻擋了凹槽內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)連通。圖4-0為溶解剝離抗蝕劑后形成的納米線接觸部分的金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)實(shí)際納米線部分的縱切面。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種納米對(duì)電極，該納米對(duì)電極由上述任一種的方法制備而成。為了方便剝離納米對(duì)電極，沉積金屬的厚度要小于抗蝕劑厚度的一半。如果沉積的金屬層的厚度太小，其結(jié)晶形核不能連續(xù)成膜，熱穩(wěn)定性也差。優(yōu)選地，形成在襯底10上的納米對(duì)電極50的厚度為112，10? 112 ? 3011111。
[0052]下面結(jié)合更具體的實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。
[0053]下面以使用正性抗蝕劑？1嫩為掩模，以方向性較好的熱蒸發(fā)真空鍍膜技術(shù)蒸發(fā)雙層金屬電極薄膜來(lái)制備電極材料。本實(shí)施例也通過(guò)最小間距的制備和測(cè)量實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找減弱鄰近效應(yīng)的最合適對(duì)電極接觸角，具體實(shí)施步驟如下:
[0054]步驟1)納米對(duì)電極的曝光版圖的設(shè)計(jì)。
[0055]如圖1所示，由于納米對(duì)電極具有與其連接的引線電極，在設(shè)計(jì)曝光版圖時(shí)，可以將納米對(duì)電極和引線電極分層制作。引線電極的版圖設(shè)計(jì)部分根據(jù)電子器件設(shè)計(jì)而定。
[0056]納米對(duì)電極部分的版圖設(shè)計(jì)如圖2所示，其包括納米線部分(長(zhǎng)方形)和點(diǎn)接觸部分(三角形)。其中[1是納米對(duì)電極的納米線部分的橫切線，12是點(diǎn)接觸部分的縱切線。3是設(shè)計(jì)納米線的線寬，8是設(shè)計(jì)的接觸角度，卜是設(shè)計(jì)點(diǎn)接觸部分三角形的高度，(1是設(shè)計(jì)的兩組對(duì)電極間距。
[0057]設(shè)計(jì)矩形框線寬￡1 = 2011111，三角形的高11 = 3011111，三角形對(duì)頂角5從20。連續(xù)變化到120°，步長(zhǎng)為10。。納米對(duì)電極的間距(1從0連續(xù)變化到5711111，步長(zhǎng)為3111110
[0058]步驟2)涂膠與前烘。
[0059]選用正性抗蝕劑？1嫩495，以50001^111的轉(zhuǎn)速在500=111氧化硅(301)表面旋涂厚度約為6011111的抗蝕劑?；蛘甙眩勘閬?95旋涂在表面生長(zhǎng)有致密連續(xù)石墨烯的301襯底上。將旋涂有正性抗蝕劑的襯底放入180 V的烘箱中，前烘60秒，去除殘余溶劑，堅(jiān)膜。襯底表面的抗蝕劑如圖3-八或圖4-八所示。
[0060]步驟3)曝光。
[0061]電子束曝光過(guò)程使用1001(6^電壓，電子束流為0.1“，電子束斑尺寸約1011%電子掃描步長(zhǎng)2.511111。曝光劑量設(shè)定從3500 V以挪2連續(xù)變化到5500 V 0/01112。
[0062]步驟4)顯影定影。
[0063]室溫下，使用11冊(cè)\1？八顯影液顯影40秒，用I？八定影液定影30秒，用氮?dú)鈽尨蹈?。由于近鄰效?yīng)，顯影后實(shí)際曝光結(jié)果長(zhǎng)方形部分沿11方向如附圖3-8所示，三角形部分如圖4-8所示。
[0064]步驟5)真空蒸鍍金屬
[0065]使用熱蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)在〈5X10—4？3真空下，先蒸鍍31^厚度的金屬鉻作為過(guò)渡層，后蒸鍍1311111厚度的金作為納米對(duì)電極材料。沉積完金屬后結(jié)構(gòu)如圖34或圖44所示。圖34為通過(guò)真空熱蒸鍍金屬后結(jié)構(gòu)，可以看出，抗蝕劑凹槽不能被金屬層完全覆蓋。為了制備1011111量級(jí)納米對(duì)電極的間距，抗蝕劑掩模的厚度需要控制在40?12011111的范圍內(nèi)，金屬層的厚度可以控制在10?3011111的范圍內(nèi)。
[0066]步驟6)去膠
[0067]使用丙酮作為去膠液，在601:下溶解抗蝕，同時(shí)剝離去掉多余金屬結(jié)構(gòu)，得到納米對(duì)電極。沿[1切線觀察納米線示意圖如附圖3-0所示。沿12切線觀察納米對(duì)電極結(jié)構(gòu)如附圖4-0所示。
[0068]步驟7)制備引線電極。
[0069]使用多層對(duì)準(zhǔn)曝光工藝，制作納米對(duì)電極的引線電極等其他電子線路。
[0070]步驟8)得到納米對(duì)電極器件。
[0071]在本實(shí)施例中，得到的納米對(duì)電極的間隙全部都小于3011111。
[0072]采用厚度為6011111的？ 1嫩做掩模，用晶振片精確控制真空蒸鍍了厚度為1611111的金屬層，間隔2 VIII，制備納米對(duì)電極。
[0073]以70°接觸角，對(duì)電極間隙設(shè)計(jì)為911111在氧化娃(301)表面制備了 3.3=111間距，3011111線寬的納米對(duì)電極。該納米對(duì)電極的321照片如圖5所示。
[0074]以80°接觸角，3311111對(duì)電極間隙在石墨稀表面制備了 5.511111間距，5011111線寬的對(duì)電極。該納米對(duì)電極的321照片如圖6所示。
[0075]實(shí)驗(yàn)表明，電極接觸角度為70?；?0。能形成超小電極間隙。
[0076]分析如下:首先，版圖接觸角度較小時(shí)，曝光劑量不足以使抗蝕劑完全曝光，即使零間隙((1 = 0)版圖曝光制作的電極間距也超過(guò)了 10！?。。。?。其次，版圖接觸角度太大時(shí)，趨近于矩形曝光，近鄰效應(yīng)比較明顯，很難形成10納米以下的電極間隙，背離了最初設(shè)計(jì)接觸角度調(diào)整鄰近效應(yīng)的初衷。
[0077]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種納米對(duì)電極的制備方法，包括: 設(shè)置襯底(10)并在所述襯底(10)上設(shè)置抗蝕劑(20); 確定曝光版圖，所述曝光版圖具有用于形成納米對(duì)電極的納米對(duì)電極圖案，所述納米對(duì)電極圖案由沿一直線延伸的兩個(gè)長(zhǎng)條形部分構(gòu)成，并且沿與所述直線垂直的方向呈軸對(duì)稱布置；每一所述長(zhǎng)條形部分包括一個(gè)長(zhǎng)方形和一個(gè)三角形，所述長(zhǎng)方形的短邊與所述三角形的一條邊重合；兩個(gè)所述長(zhǎng)條形部分的所述三角形相互面對(duì)； 按照所述曝光版圖對(duì)所述抗蝕劑(20)進(jìn)行電子束曝光、顯影、定影，形成與所述曝光版圖對(duì)應(yīng)的刻蝕凹槽(30)； 在具有所述刻蝕凹槽(30)的所述襯底(10)上沉積金屬(40)，溶解殘留的所述抗蝕劑(20)，從而在所述襯底(10)上與所述曝光版圖的所述納米對(duì)電極圖案對(duì)應(yīng)的位置處得到所述納米對(duì)電極(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述三角形為等腰三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述三角形的頂角為δ，20。( δ彡120。，優(yōu)選為70°彡δ彡80°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于， 所述長(zhǎng)方形的寬度為a，18彡a彡22nm ； 所述三角形的高度為h，h = 1.5a ; 兩個(gè)所述長(zhǎng)條形部分的間距為d，0 < d < 57nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述電子束曝光的條件為:電壓為lOOKev，電子束流為0.1nA,電子束斑尺寸為10nm，電子掃描步長(zhǎng)為2.5nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述電子束曝光的曝光劑量為 3500 ?5500 μ C/cm2 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，形成在所述襯底上的所述抗蝕劑的厚度nl，40 ^ nl ^ 120nmo
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述刻蝕凹槽(30)的寬尚比多I/10
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，經(jīng)沉積鍍后，形成在所述襯底(10)上的所述納米對(duì)電極(50)的厚度為n2，10彡n2彡30nm。
10.一種納米對(duì)電極，采用權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104465327SQ201410738817
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】唐成春, 顧長(zhǎng)志, 李俊杰, 楊海方, 全保剛, 姜倩晴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所