[发明专利]一种制备nc-Si/SiOx薄膜MIS结构器件的方法

摘要

本发明提供一种制备nc-Si/SiOx薄膜MIS结构器件的方法，所述方法包括：样品制备步骤、样品准备步骤、抽真空步骤、通气步骤、射频发生步骤、加偏压步骤、薄膜生长步骤等。本发明通过加衬底负偏压控制等离子体的能量和离子流密度，增大了N₂O分解的氧离子和Si结合速率同时抑制了氮粒子和Si的结合，避免和衬底上的硅活性基团生成Si-N键，减少膜中载流子陷阱的形成，从而提高薄膜的载流子输运效率。

主权项

一种制备nc‑Si/SiOx薄膜MIS结构器件的方法，其中，MIS结构器件的M层为电极层，I层为nc‑Si/SiOx薄膜，S层为P型晶体硅，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)样品制备步骤：将双面抛光的P型(100)晶相单晶硅片裁成3cm×3cm见方小片，作为待生长薄膜的衬底，所述单晶硅的电阻率为5‑10Ω·cm；(2)样品准备步骤：将单晶硅片先用丙酮和甲醇混合液浸泡3分钟，然后烘干，再用体积比为1:2:5的NH₄OH:H₂O₂:H₂O混合液浸泡5分钟，经去离子水处理后，再放入体积比为1:10的HF:H₂O溶液中1分钟，然后取出，用去离子水清洗，最后烘干；(3)抽真空步骤；将单晶硅片衬底放在下电极上，进行抽真空，腔内真空度达到10^‑4pa时加热下电极，加热温度为200‑500℃；(4)通气步骤：通入纯度为99.9999％的SiH₄气体、纯度为99.999％的H₂气体和纯度99.999％的N₂O气体的混合气体，其中SiH₄、H₂和N₂O总流量90sccm‑150sccm，流量比为2:98:2‑2:98:10，反应气压为100‑300pa；(5)射频发生步骤：开启射频电源，调节最佳匹配，其中射频电源频率为13.56Mz，功率为80‑200w；(6)加偏压步骤：开启下电极偏压源，直流负偏压，电压值为10‑100v；(7)薄膜生长步骤：生长nc‑Si/SiOx薄膜，生长时间为1‑2小时，膜厚为200nm‑300nm；以及(8)将生长有nc‑Si/SiOx薄膜的单晶硅片取出，放入高真空电阻蒸发镀膜机，并将铝条放入所述镀膜机，打开机械泵，腔内压强先抽到5.5pa然后打开分子泵和冷却水将压强抽到10^‑4帕，再继续抽1小时后开始镀电极膜层，蒸发电压1.45V，镀膜时间为5分钟，镀膜完成后，将nc‑Si/SiOx薄膜MIS结构器件取出，测量器件的电学性质。