CN110739205A - 一种半导体材料的表面钝化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体材料的表面钝化方法，涉及材料科学技术领域。该半导体材料的表面钝化方法，包括以下步骤：S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡15‑30min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1000‑1200℃范围内，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却。通过将形成的热氧化膜去除，然后再低温形成二氧化硅钝化层，使得二氧化硅钝化层可以更好的附着在半导体材料的表面，同时通过HCl溶液与HF溶液的处理，进一步去除了Na离子对半导体材料的影响，使得半导体材料的钝化效果大大提升。

Description

一种半导体材料的表面钝化方法
技术领域
本发明涉及材料科学技术领域，具体为一种半导体材料的表面钝化方法。
背景技术
在集成电路中，在一块单晶基片上需要组装很多器件，这些器件之间需要互相布线连接，而且随着集成度的提高和特征尺寸的减小，布线密度必须增加，所以用于器件之间以及布线之间电气隔离的绝缘钝化膜是非常重要的。此外，由于半导体表面与内部结构的差异(表面晶格原子终止而存在悬挂键,即未饱和的键)，导致表面与内部性质的不同，而其表面状况对器件的性能有重要作用。表面只要有微量的沾污(如有害的杂质离子Na+、水汽、尘埃等)，就会影响器件表面的电学性质，如表面电导及表面态等。为提高器件性能的稳定性和可靠性，必须把器件与周围环境气氛隔离开来，以增强器件对外来离子沾污的阻挡能力，控制和稳定半导体表面的特征，保护器件内部的互连以及防止器件受到机械和化学损伤，为此就提出了半导体器件表面钝化的要求。
传统的半导体材料表面一般都只是形成一层二氧化硅热氧化膜，在短时间内的确能够具有很好防腐蚀性，但是时间一长，半导体材料表面的钝化层仍会受到一定程度上的影响，为了解决这一问题，后来在半导体材料的表面钝化多层，从而达到提高防腐蚀的效果，但其纯化工艺仍需进一步提高。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体材料的表面钝化方法，解决了现有技术中存在的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半导体材料的表面钝化方法，包括以下步骤：
S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡15-30min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；
S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1000-1200℃范围内，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却；
S3.准备好HF溶液，将形成有热氧化膜的半导体材料用HF溶液浸泡，浸泡时间为10-20min，去除半导体材料表面的热氧化膜，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，利用氮气对半导体材料进行干燥处理；
S4.将半导体材料置于真空装置中，然后在半导体材料表面喷洒正硅酸乙酯，然后调节真空装置中的温度在600-800℃范围内，在半导体材料的表层形成第一层二氧化硅钝化层；
S5.准备氮化硅、碳化硅与硫化锌，将三者充分混合，然后对其进行烧结制成靶材，再利用溅射法对半导体材料进行处理，在半导体材料上形成第二层钝化层；
S6.最后在第二层钝化层上制备一层低温二氧化硅介质膜，得到第三层钝化层，在制备第三层钝化层的过程中，通入少量的HCl气体。
优选的，所述HCl溶液的浓度为10-20％，所述HF溶液的浓度为15-25％。
优选的，所述氮化硅、碳化硅与硫化锌的摩尔比为0.6:0.3:0.1，所述氮化硅、碳化硅与硫化锌混合物的烧结温度为400-600℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种半导体材料的表面钝化方法。具备以下有益效果：
1、该半导体材料的表面钝化方法，通过将形成的热氧化膜去除，然后再低温形成二氧化硅钝化层，使得二氧化硅钝化层可以更好的附着在半导体材料的表面，同时通过HCl溶液与HF溶液的处理，进一步去除了Na离子对半导体材料的影响，使得半导体材料的钝化效果大大提升。
2、该半导体材料的表面钝化方法，通过氮化硅、碳化硅与硫化锌制成的第二层钝化层，使得半导体材料表面的抗腐蚀能力进一步得到了提升。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种半导体材料的表面钝化方法，包括以下步骤：
S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡15min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；
S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1200℃，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却；
S3.准备好HF溶液，将形成有热氧化膜的半导体材料用HF溶液浸泡，浸泡时间为10min，去除半导体材料表面的热氧化膜，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，利用氮气对半导体材料进行干燥处理；
S4.将半导体材料置于真空装置中，然后在半导体材料表面喷洒正硅酸乙酯，然后调节真空装置中的温度在800℃，在半导体材料的表层形成第一层二氧化硅钝化层；
通过将形成的热氧化膜去除，然后再低温形成二氧化硅钝化层，使得二氧化硅钝化层可以更好的附着在半导体材料的表面，同时通过HCl溶液与HF溶液的处理，进一步去除了Na离子对半导体材料的影响，使得半导体材料的钝化效果大大提升；
S5.准备氮化硅、碳化硅与硫化锌，将三者充分混合，然后对其进行烧结制成靶材，再利用溅射法对半导体材料进行处理，在半导体材料上形成第二层钝化层；
通过氮化硅、碳化硅与硫化锌制成的第二层钝化层，使得半导体材料表面的抗腐蚀能力进一步得到了提升；
S6.最后在第二层钝化层上制备一层低温二氧化硅介质膜，得到第三层钝化层，在制备第三层钝化层的过程中，通入少量的HCl气体。
其中HCl溶液的浓度为20％，所述HF溶液的浓度为25％；氮化硅、碳化硅与硫化锌的摩尔比为0.6:0.3:0.1，氮化硅、碳化硅与硫化锌混合物的烧结温度为400℃。
实施例二：
本发明实施例提供一种半导体材料的表面钝化方法，包括以下步骤：
S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡25min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；
S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1100℃，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却；
S3.准备好HF溶液，将形成有热氧化膜的半导体材料用HF溶液浸泡，浸泡时间为15min，去除半导体材料表面的热氧化膜，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，利用氮气对半导体材料进行干燥处理；
S4.将半导体材料置于真空装置中，然后在半导体材料表面喷洒正硅酸乙酯，然后调节真空装置中的温度在700℃，在半导体材料的表层形成第一层二氧化硅钝化层；
S5.准备氮化硅、碳化硅与硫化锌，将三者充分混合，然后对其进行烧结制成靶材，再利用溅射法对半导体材料进行处理，在半导体材料上形成第二层钝化层；
S6.最后在第二层钝化层上制备一层低温二氧化硅介质膜，得到第三层钝化层，在制备第三层钝化层的过程中，通入少量的HCl气体。
其中HCl溶液的浓度为15％，所述HF溶液的浓度为20％；氮化硅、碳化硅与硫化锌的摩尔比为0.6:0.3:0.1，氮化硅、碳化硅与硫化锌混合物的烧结温度为500℃。
实施例三：
本发明实施例提供一种半导体材料的表面钝化方法，包括以下步骤：
S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡30min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；
S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1000℃，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却；
S3.准备好HF溶液，将形成有热氧化膜的半导体材料用HF溶液浸泡，浸泡时间为20min，去除半导体材料表面的热氧化膜，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，利用氮气对半导体材料进行干燥处理；
S4.将半导体材料置于真空装置中，然后在半导体材料表面喷洒正硅酸乙酯，然后调节真空装置中的温度在600℃，在半导体材料的表层形成第一层二氧化硅钝化层；
S5.准备氮化硅、碳化硅与硫化锌，将三者充分混合，然后对其进行烧结制成靶材，再利用溅射法对半导体材料进行处理，在半导体材料上形成第二层钝化层；
S6.最后在第二层钝化层上制备一层低温二氧化硅介质膜，得到第三层钝化层，在制备第三层钝化层的过程中，通入少量的HCl气体。
其中HCl溶液的浓度为10％，所述HF溶液的浓度为15％；氮化硅、碳化硅与硫化锌的摩尔比为0.6:0.3:0.1，氮化硅、碳化硅与硫化锌混合物的烧结温度为600℃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种半导体材料的表面钝化方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.准备好HCl溶液，将半导体材料置于HCl溶液中浸泡15-30min，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，将半导体材料送入到真空环境中进行干燥处理；
S2.将半导体材料置于高温炉中，调节高温炉内的温度在1000-1200℃范围内，在半导体材料的表面形成热氧化膜，然后利用氮气对半导体材料进行冷却；
S3.准备好HF溶液，将形成有热氧化膜的半导体材料用HF溶液浸泡，浸泡时间为10-20min，去除半导体材料表面的热氧化膜，然后取出半导体材料使用蒸馏水对其表面进行清洗，清洗干净之后，利用氮气对半导体材料进行干燥处理；
S4.将半导体材料置于真空装置中，然后在半导体材料表面喷洒正硅酸乙酯，然后调节真空装置中的温度在600-800℃范围内，在半导体材料的表层形成第一层二氧化硅钝化层；
S5.准备氮化硅、碳化硅与硫化锌，将三者充分混合，然后对其进行烧结制成靶材，再利用溅射法对半导体材料进行处理，在半导体材料上形成第二层钝化层；
S6.最后在第二层钝化层上制备一层低温二氧化硅介质膜，得到第三层钝化层，在制备第三层钝化层的过程中，通入少量的HCl气体。
2.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化方法，其特征在于：所述HCl溶液的浓度为10-20％，所述HF溶液的浓度为15-25％。
3.根据权利要求1所述的一种半导体材料的表面钝化方法，其特征在于：所述氮化硅、碳化硅与硫化锌的摩尔比为0.6:0.3:0.1，所述氮化硅、碳化硅与硫化锌混合物的烧结温度为400-600℃。
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