[發明專利]一種在摻雜膜層上制備黑硅的方法

有效

• 申請號: 201610169139.8
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105742407B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 吳志明;李睿;杜玲艷;唐菲;胡征;李世彬;李偉;吳雪飛;姬春暉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0288;H01L31/0236
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

1.一種在摻雜膜層上制備黑硅的方法，其具體步驟為：

步驟1、對硅襯底進行清潔處理；

步驟2、采用硅靶上固定放置摻雜元素靶材的方式，用磁控濺射的方法在步驟1制得的硅襯底表面沉積一層厚度為50～500nm的摻雜硅膜，摻雜元素為硫系元素；

步驟3、將步驟2制得沉積有摻雜硅膜的硅襯底在0.2～0.8atm氮氣保護下用飛秒激光輻照，飛秒激光輻照的入射光波長為750～850nm，通量為1～10kJ/m²，掃描速度為0.5～10mm/s；

步驟4、將步驟3制得的硅襯底于百分比濃度為5％的HF溶液中浸泡1～5min后，置于管式爐中進行熱退火，退火溫度為500～1200K，退火時間為30～300min，保護氣氛為N₂或者Ar。

2.如權利要求1所述在摻雜膜層上制備黑硅的方法，其特征在于：所述步驟1具體為，將硅襯底依次在三種溶液中各超聲10～15min，洗去襯底表面的油污、顆粒和氧化物；三種溶液分別為：Ⅰ號清洗液是濃度15～18.4mol/L的濃硫酸H₂SO₄和濃度8～9.7mol/L的雙氧水H₂O₂的混合溶液，體積比為5:1；Ⅱ號清洗液是去離子水H₂O、濃度8～9.7mol/L的雙氧水H₂O₂和濃度10～13.3mol/L的氨水NH₃·H₂O的混合溶液，體積比為：5:2:1；Ⅲ號清洗液是去離子水H₂O、濃度為8～9.7mol/L雙氧水H₂O₂和濃度為10～12mol/L濃鹽酸HCl的混合溶液，體積比為：7:2:1；更換三種清洗溶液的間隙都需要用去離子水沖洗襯底；最后將洗凈的硅襯底在無水乙醇中浸泡密封備用；或者用無水乙醇沖洗后，再用純度99.99％的氮氣吹干立即使用。

3.如權利要求1所述在摻雜膜層上制備黑硅的方法，其特征在于：所述步驟2具體為，用無水乙醇清潔濺射機腔室后，將步驟1得到的清潔硅襯底用托盤固定在濺射機的行走單元上，使拋光面面對濺射的靶材；以貼片的方式在純硅靶材上放置碲Te元素靶材，并用擋板遮住靶材，碲靶尺寸不超過硅靶的1/20；關閉腔室，先使用機械泵將腔室氣壓抽至2.5～3pa，再用分子泵使腔室氣壓降至5.0×10^-4～7.0×10^-4pa；接下來通入氬氣Ar使腔室的氣壓回到4.5×10^-1～5.0×10^-1pa，打開射頻電源，待腔室內起輝后打開靶材上的擋板，運行行走單元，開始濺射；通過預設的濺射條件，在硅襯底表面沉積50～500nm厚含有雜質的硅膜層，即摻雜硅膜。

4.如權利要求1所述在摻雜膜層上制備黑硅的方法，其特征在于：所述步驟3具體為，將步驟2制得的硅襯底固定在二維平移臺的真空腔中，抽出空氣使真空度達到10^-2～10^-1pa，然后充入純度為99.99％的保護氣體N₂；開啟制冷、除濕設備，在溫度及濕度達到要求參數后，啟動激光器，預熱10分鐘；通過控制軟件調整激光器的中心波長及重復頻率，用出射光路的透鏡組調整出射光斑的位置；使用功率計檢測實際出射功率后，啟動平移臺完成飛秒激光將整個硅襯底輻照，關閉激光器，取出樣品。