阅读说明：本技术 半导体晶面镀膜工艺 (Semiconductor crystal face coating process ) 是由 沈文齐 王文爽 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种半导体晶面镀膜工艺,包括以下步骤：S1：预处理：将半导体基片浸于清洗液中,45～60℃超声处理5～10min,洗涤、干燥；S2：等离子体沉积TiO<Sub>2</Sub>膜：将半导体基片置于射频等离子体装置内,抽真空至10<Sup>-2</Sup>～10<Sup>-1</Sup>Pa,通入氩气至气压为20～30Pa,放电3～5min,再以60～120sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气的混合气体,沉积8～12s,350～400℃热处理1～2h；S3：气相沉积MgF<Sub>2</Sub>膜：将半导体基片置于真空磁控溅射装置内,以金属镁作为靶材,抽真空至10<Sup>-4</Sup>～3×10<Sup>-3</Sup>Pa,设置靶材温度为200℃,溅射电流为10～13A,以100～500sccm流量通入SiF<Sub>4</Sub>、水蒸气、氩气的混合气体,溅射25～50nm。本发明克服对靶材自身特性的要求,实现在较低温度下镀制TiO<Sub>2</Sub>膜和MgF<Sub>2</Sub>膜,镀膜效率高,膜层结构稳定,厚度均匀,适合工业化批量生产。(The invention discloses a semiconductor crystal face coating process, which comprises the following steps: s1: pretreatment: immersing the semiconductor substrate in a cleaning solution, carrying out ultrasonic treatment at 45-60 ℃ for 5-10 min, washing and drying; s2: plasma deposition of TiO 2 Film formation: placing the semiconductor substrate in a radio frequency plasma device, and vacuumizing to 10 DEG ‑2 ～10 ‑1 Pa, introducing argon gas until the pressure is 20-30PDischarging for 3-5 min, introducing mixed gas of tetraethyl titanate steam and oxygen at the flow rate of 60-120 sccm, depositing for 8-12 s, and performing heat treatment at 350-400 ℃ for 1-2 h; s3: vapor deposition of MgF 2 Film formation: placing a semiconductor substrate in a vacuum magnetron sputtering device, taking metal magnesium as a target material, and vacuumizing to 10 DEG ‑4 ～3×10 ‑3 Pa, setting the target material temperature at 200 ℃, sputtering current at 10-13A, and introducing SiF at the flow rate of 100-500 sccm 4 Sputtering the mixed gas of water vapor and argon gas for 25-50 nm. The invention overcomes the requirement on the self characteristics of the target material and realizes the TiO plating at lower temperature 2 Film and MgF 2 The film has high film coating efficiency, stable film structure and uniform thickness, and is suitable for industrial batch production.)

半导体晶面镀膜工艺

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种半导体晶面镀膜工艺。

背景技术

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，其中，硅单晶和锗单晶主要应用于光学领域，如太阳能电池、红外光学镜头及窗口等。为了提高半导体的光能性能，提高光转化效率，减少光反射，通常在硅、锗等半导体晶体表面镀上一到数层光学薄膜。目前，半导体镀膜方法主要包括蒸发镀膜法、溅射镀膜法、化学气相沉积法，蒸发镀膜不适用于高熔点的材料，高熔点材料耗能高，蒸发慢，而溅射镀膜溅射不适用于低硬度材料和绝缘材料，由于直流溅射要求靶材能够将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极，从而该方法只能溅射导体材料，不适于绝缘材料，而对于大多数非金属材料的导电性都比较差。

基于以上所述，本发明提供一种在半导体晶面高效率镀制氧化钛防护膜、氟化镁增透膜的新方法。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种半导体晶面镀膜工艺。

本发明的技术方案概述如下：

一种半导体晶面镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将半导体基片浸于清洗液中，45～60℃超声处理5～10min，除去表面油污和杂质，清水冲洗3～4次，进行干燥；

S2：等离子体沉积TiO₂膜：将预处理后半导体基片置于射频等离子体装置内，抽真空至10^-2～10^-1Pa，通入氩气至气压为20～30Pa，以50～70W功率放电3～5min，再以60～120sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气的混合气体，沉积8～12s后，于350～400℃热处理1～2h；

S3：气相沉积MgF₂膜：将预镀膜后半导体基片置于真空磁控溅射装置内，以金属镁作为靶材，抽真空至10^-4～3×10^-3Pa，设置靶材温度为200℃，溅射电流为10～13A，以100～500sccm流量通入SiF₄、水蒸气、氩气的混合气体，溅射25～50nm。

优选的是，所述半导体基片材料为硅单晶、碳化硅单晶、锗单晶中的一种。

优选的是，所述清洗液包括以下质量百分比组分：氨基磺酸2.5～5％、氢氟酸1～3％、聚天冬氨酸3～6％、聚氧乙烯脂肪酸酯1～2％、水补足余量。

优选的是，所述钛酸四乙酯蒸汽、氧气的体积比为1：(1.2～2.4)。

优选的是，所述SiF₄、水蒸气、氩气体积比为1：(3～4)：(40～65)。

本发明的有益效果：

1、本发明预先利用清洗液去除半导体表面污渍和钝化膜，再利用射频等离子体气相沉积TiO₂膜，对半导体形成保护膜，避免在沉积MgF₂膜过程中出现对半导体晶面的化学腐蚀，同时，TiO₂具有优良的光催化性质，提高半导体的抗污自清洁性能，最后，结合直流磁控溅射法和气相沉积法镀制MgF₂膜，有效减少光反射，提高半导体的光电转化效率和性质。

2、相比于传统蒸镀和溅射工艺，本发明克服对靶材自身特性的要求，实现在较低温度下镀制TiO₂膜和MgF₂膜，镀膜效率高，膜层结构紧密稳定，厚度均匀，适合工业化批量生产。

附图说明

图1为本发明利用半导体晶面镀膜工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

一种半导体晶面镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将硅单晶基片浸于清洗液中，45℃超声处理10min，除去表面油污和杂质，清水冲洗3次，进行干燥；

所述清洗液包括以下质量百分比组分：氨基磺酸2.5％、氢氟酸1％、聚天冬氨酸3％、聚氧乙烯脂肪酸酯1％、水补足余量；

S2：等离子体沉积TiO₂膜：将预处理后硅单晶基片置于射频等离子体装置内，抽真空至10^-2Pa，通入氩气至气压为20Pa，以50～70W功率放电3min，再以60sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气按1：1.2体积比组成的混合气体，沉积8s后，于350℃热处理2h；

S3：气相沉积MgF₂膜：将预镀膜后硅单晶基片置于真空磁控溅射装置内，以金属镁作为靶材，抽真空至1×10^-3Pa，设置靶材温度为200℃，溅射电流为10A，以100sccm流量通入SiF₄、水蒸气、氩气按1：3：40体积比组成的混合气体，溅射30nm，烘干。

实施例2

一种半导体晶面镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将硅单晶基片浸于清洗液中，50℃超声处理10min，除去表面油污和杂质，清水冲洗4次，进行干燥；

所述清洗液包括以下质量百分比组分：氨基磺酸4％、氢氟酸2％、聚天冬氨酸4.5％、聚氧乙烯脂肪酸酯1.5％、水补足余量；

S2：等离子体沉积TiO₂膜：将预处理后硅单晶基片置于射频等离子体装置内，抽真空至10^-2Pa，通入氩气至气压为25Pa，以60W功率放电5min，再以80sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气按1：1.8体积比组成的混合气体，沉积10s后，于350℃热处理2h；

S3：气相沉积MgF₂膜：将预镀膜后硅单晶基片置于真空磁控溅射装置内，以金属镁作为靶材，抽真空至6×10^-3Pa，设置靶材温度为200℃，溅射电流为12A，以300sccm流量通入SiF₄、水蒸气、氩气按1：3.5：50体积比组成的混合气体，溅射40nm，烘干。

实施例3

一种半导体晶面镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将硅单晶基片浸于清洗液中，60℃超声处理10min，除去表面油污和杂质，清水冲洗4次，进行干燥；

所述清洗液包括以下质量百分比组分：氨基磺酸5％、氢氟酸13％、聚天冬氨酸6％、聚氧乙烯脂肪酸酯2％、水补足余量；

S2：等离子体沉积TiO₂膜：将预处理后硅单晶基片置于射频等离子体装置内，抽真空至10^-1Pa，通入氩气至气压为30Pa，以70W功率放电5min，再以120sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气按1：2.4体积比组成的混合气体，沉积12s后，于400℃热处理2h；

S3：气相沉积MgF₂膜：将预镀膜后硅单晶基片置于真空磁控溅射装置内，以金属镁作为靶材，抽真空至3×10^-3Pa，设置靶材温度为200℃，溅射电流为13A，以500sccm流量通入SiF₄、水蒸气、氩气按1：4：60体积比组成的混合气体，溅射35nm，烘干。

实施例1～3镀膜单晶硅应用于太阳能电池，性能如下表所示：

	实施例1	实施例2	实施例3
				可见光透过率/％	92.8	92.1	92.5
太阳能电池转化率/％	20.2	19.7	19.4

实施例4

一种半导体晶面镀膜工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将锗单晶基片浸于清洗液中，50℃超声处理10min，除去表面油污和杂质，清水冲洗4次，进行干燥；

所述清洗液包括以下质量百分比组分：氨基磺酸4％、氢氟酸2％、聚天冬氨酸4.5％、聚氧乙烯脂肪酸酯1.5％、水补足余量；

S2：等离子体沉积TiO₂膜：将预处理后锗单晶基片置于射频等离子体装置内，抽真空至10^-2Pa，通入氩气至气压为25Pa，以60W功率放电5min，再以80sccm流量通入钛酸四乙酯蒸汽、氧气按1：1.8体积比组成的混合气体，沉积10s后，于350℃热处理2h；

S3：气相沉积MgF₂膜：将预镀膜后锗单晶基片置于真空磁控溅射装置内，以金属镁作为靶材，抽真空至6×10^-3Pa，设置靶材温度为200℃，溅射电流为12A，以300sccm流量通入SiF₄、水蒸气、氩气按1：3.5：50体积比组成的混合气体，溅射40nm，烘干。

该镀膜锗单晶应用于红外窗口，红外线透过率达94.6％，可见光透光率达93.1％。

相比于传统蒸镀和溅射工艺，本发明克服对靶材自身特性的要求，对于高熔点、导电性较差的TiO₂和MgF₂，镀膜效果良好，制膜温度低，生产效率高，膜层结构紧密稳定，厚度均匀，适合工业化批量生产。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。