[發(fā)明專利]一種單晶硅鈍化接觸結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112349792B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 黃仕華;康橋;丁月珂;李林華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/18;H01L21/02
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

1.一種單晶硅鈍化接觸結(jié)構(gòu)，包括單晶硅片，其特征在于：單晶硅片的正反面均通過磁控濺射法交替沉積有n層HfO_x和HfN_y，n＝5-20；每一層HfO_x或HfN_y的厚度為3nm，其中最接近單晶硅片的為第1層，即HfO_x1和HfN_y1，最遠離單晶硅片的為第n層，即HfO_xn和HfN_yn；其中：2.0x₁x₂…x₉xn1.0，1.33y₁y₂…y₉yn0.67。

2.如權(quán)利要求1所述的一種單晶硅鈍化接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于：n＝10。

3.一種權(quán)利要求1或2所述單晶硅鈍化接觸結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：包括下述步驟：

1)清洗單晶硅片；

2)采用磁控濺射法生長組分漸變的氧化鉿/氮化鉿多層薄膜：

濺射用的靶材為金屬鉿(Hf)靶，純度大于99.999％；濺射工作氣體氬氣(Ar)、反應氣體氧氣(O₂)和氮氣(N₂)的純度大于99.999％；硅片襯底溫度為150～250℃，薄膜生長時腔內(nèi)的工作氣壓為0.5～1.0Pa，濺射功率為10～15W；每層薄膜的生長厚度設置為3nm；具體生長工藝如下：

a1)清洗后的單晶硅片用1％氫氟酸溶液浸泡，去除硅片表面的氧化層；

a2)對濺射腔體抽真空，直至真空度優(yōu)于5×10^-5Pa；

a3)鉿靶預濺射：濺射腔通入氬氣，濺射功率為50-100W，濺射時間為5-10min，去除靶材表面的污染物和氧化層；

a4)硅片正面濺射第一層氧化鉿(HfO_x1)薄膜：濺射腔通入反應氣體氧氣，

HfO_x1薄膜生長結(jié)束以后，關(guān)閉氬氣和氧氣閥門；

a5)硅片正面濺射第一層氮化鉿(HfN_y1)薄膜：當腔室的真空度優(yōu)于5×10^-3Pa時，重新打開氬氣閥門，并通入反應氣體氮氣，HfN_y1薄膜生長結(jié)束以后，關(guān)閉氬氣和氮氣閥門；

a6)重復上述a4)和a5)步驟，在硅片正面依次生長HfO_x2、HfN_y2、HfO_x3、HfN_y3、……、HfO_xn、HfN_yn薄膜；

a7)通過機械手在不破真空的情況下翻轉(zhuǎn)硅片，然后在硅片背面生長HfO_x和HfN_y多層薄膜，方法與正面相同；

3)退火處理：

在硅片前后表面生長完HfO_x和HfN_y多層薄膜以后，放入短波紅外線快速退火爐中，抽真空，以氬氣為保護氣體，爐膛溫度升溫至600～650℃，保溫60～120s，然后冷卻至室溫。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于：在步驟2)中，濺射過程中氬氣的流量保持為32sccm；氧氣和氮氣的流量在濺射第一層薄膜時為32sccm，然后每次減少3sccm。