[發明專利]一種納米絕緣體上硅結構材料及其制作方法

無效

• 申請號: 200910067164.5
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101587902A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 李紅東;呂憲義;盧冬;成紹恒;鄒廣田
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L23/552;H01L21/84;H01L21/762;H01L21/20;H01L21/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王恩遠

1.一種納米絕緣體上硅結構材料的制作方法，所述的納米絕緣體上硅結構 材料，按順序由硅表層(3)、絕緣層(8)和襯底(4)構成；絕緣層(8)是納 米金剛石膜、摻氮納米金剛石膜或納米氮化硼膜；襯底(4)為微米多晶金剛石 襯底或/和單晶或多晶硅襯底；有注氫、沉積絕緣層、襯底制作、熱處理的過程；

所述的注氫，是將單晶硅放入氫氟酸溶液處理，除去Si表面SiO₂，然后通 過離子注入方法將氫注入單晶硅表面深層；

所述的沉積絕緣層，是利用微波等離子體化學氣相沉積方法，在注氫單晶 硅表面生長納米金剛石膜或摻氮納米金剛石膜，具體的是將注氫單晶硅表面在金 剛石粉中研磨，然后在0.2μm粒徑和4～5nm粒徑的兩種金剛石粉按重量比4∶ 1比例混合形成的懸濁液中進行超聲處理，經酒精和丙酮超聲清洗放入沉積裝置 的反應腔，沉積所用氣體為CH₄、H₂和N₂，其中按流量比CH₄∶H₂∶N₂為5～20∶ 80～95∶0～30，氣體壓強為40～70torr，沉積襯底溫度為800～1000℃，沉積時 間0.5～3小時；或利用磁控濺射方法，在注氫單晶硅表面制得納米氮化硼膜；

所述的襯底制作，是在絕緣層上鍵合單晶或多晶Si作為襯底(4)，或在絕 緣層上沉積微米多晶金剛石作為襯底(4)，或先在絕緣層(8)上沉積微米多晶 金剛石膜層(9)再在其上面鍵合單晶或多晶Si作為襯底(4)；其中在納米氮化 硼膜絕緣層上沉積微米多晶金剛石膜層(9)的過程是，沉積所用氣體按流量比 CH₄∶H₂為1～7∶100，氣體壓強為40～70torr，在微波功率300～400W，沉積 襯底溫度為800～1000℃，沉積時間1～3小時；

所述的熱處理，是在400～600℃下將注氫后的單晶硅片從注H⁺氣泡層分開， 去除多余Si層形成硅表層(3)，最后表面拋光處理。

2.按照權利要求1所述的納米絕緣體上硅結構材料的制作方法，其特征在 于，在納米絕緣層上鍵合單晶或多晶Si作為襯底(4)之后，再進行退火處理，加 強鍵合強度；或在熱處理形成硅表層(3)之后，再進行退火處理，加強鍵合強 度；所述的退火處理，是在500～1000℃下處理2～3小時。

3.按照權利要求1或2所述的納米絕緣體上硅結構材料的制作方法，其特 征在于，所述的利用磁控濺射方法，在注氫單晶硅表面制得納米氮化硼膜，是將 注氫單晶硅片分別放入酒精、丙酮中超聲波清洗，最后經去離子水沖洗烘干放入 反應腔體內；以六角氮化硼粉或硼粉為濺射靶材，靶材與襯底之間距離在 40～60mm，反應氣氛為Ar和N₂，工作壓強1～5Pa，襯底溫度為15～900℃，濺 射時間0.25～5小時。