[發明專利]一種制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法

在審

• 申請號: 201610044708.6
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105679652A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 徐艷梅;張貴銀;趙占龍;王永杰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/285;H01L29/423;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市清華源律師事務所 11441
• 代理人: 沈泳;李贊堅

1.一種制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法，其中，MIS結構器件 的M層為電極層，I層為nc-Si/SiOx薄膜，S層為P型晶體硅，其特征 在于，所述方法包括以下步驟：

(1)樣品制備步驟：將雙面拋光的P型(100)晶相單晶硅片裁成 3cm×3cm見方小片，作為待生長薄膜的襯底，所述單晶硅的電阻率為 5-10Ω·cm；

(2)樣品準備步驟：將單晶硅片先用丙酮和甲醇混合液浸泡3分鐘，然 后烘干，再用體積比為1:2:5的NH₄OH:H₂O₂:H₂O混合液浸泡5分鐘，經去 離子水處理后，再放入體積比為1:10的HF:H₂O溶液中1分鐘，然后取出， 用去離子水清洗，最后烘干；

(3)抽真空步驟；將單晶硅片襯底放在下電極上，進行抽真空，腔內 真空度達到10^-4pa時加熱下電極，加熱溫度為200-500℃；

(4)通氣步驟：通入純度為99.9999％的SiH₄氣體、純度為99.999％的 H₂氣體和純度99.999％的N₂O氣體的混合氣體，其中SiH₄、H₂和N₂O總流 量90sccm-150sccm，流量比為2:98:2-2:98:10，反應氣壓為100-300pa；

(5)射頻發生步驟：開啟射頻電源，調節最佳匹配，其中射頻電源頻率 為13.56Mz，功率為80-200w；

(6)加偏壓步驟：開啟下電極偏壓源，直流負偏壓，電壓值為10-100v；

(7)薄膜生長步驟：生長nc-Si/SiOx薄膜，生長時間為1-2小時，膜 厚為200nm-300nm；以及

(8)將生長有nc-Si/SiOx薄膜的單晶硅片取出，放入高真空電阻蒸發 鍍膜機，并將鋁條放入所述鍍膜機，打開機械泵，腔內壓強先抽到5.5pa 然后打開分子泵和冷卻水將壓強抽到10^-4帕，再繼續抽1小時后開始鍍 電極膜層，蒸發電壓1.45V，鍍膜時間為5分鐘，鍍膜完成后，將 nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件取出，測量器件的電學性質。

2.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述抽真空步驟中，下電極的加熱溫度為350℃。

3.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述通氣步驟中，SiH₄、H₂和N₂O總流量為104sccm。

4.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述通氣步驟中，SiH₄、H₂和N₂O的流量比為2:98:4。

5.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述通氣步驟中，所述反應氣壓為230pa。

6.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述加偏壓步驟中，直流負偏壓的電壓值為65v。

7.根據權利要求1所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述射頻發生步驟中，射頻電源的功率為120w。

8.根據權利要求1-7所述的制備nc-Si/SiOx薄膜MIS結構器件的方法， 其特征在于，在所述生長步驟中，氫化納米晶硅薄膜的厚度控制為200 納米，生長時間為1小時。