一种半导体材料表面的离子束处理方法技术

本发明专利技术属于半导体材料处理方法技术领域，且公开了一种半导体材料表面的离子束处理方法，包括如下步骤：S2：将保护膜覆好的直径为3英寸的半导体基片借助载玻片固定在圆锯的夹具上，沿着网格线把直径为3英寸的半导体基片切成10

【技术实现步骤摘要】
一种半导体材料表面的离子束处理方法


[0001]本专利技术属于半导体材料处理方法
，具体涉及一种半导体材料表面的离子束处理方法。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制备过程中，为了制作和其它部件相连接的电极以及调整其光学特性，对半导体材料表面的处理是一个必不可少的重要环节。表面处理包括净化、粗化、蚀刻等。半导体材料原子间通常有很强的化学键，传统的处理方法主要有感应耦合等离子体溅射、氩离子溅射、紫外光刻蚀等。这些方法对半导体材料表面处理时，各种低能离子溅射是利用离子的动能与半导体材料原子相互弹性碰撞，将半导体材料原子撞离表面。
[0003]现有处理半导体材料的方法在进行表面处理的同时，不可避免地对基体材料引入损伤；而紫外光刻是利用在紫外光的照射下，光刻胶与半导体材料发生化学反应，导致半导体材料表面被腐蚀，从而达到粗化、蚀刻的目的。这种方法不仅引入了光刻胶对表面的污染，还由于随着反应的持续进行，对光刻胶浓度的稀释，导致深度蚀刻很难完美实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种半导体材料表面的离子束处理方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有方法会使基体材料损伤，或使光刻胶对材料表面造成污染，并且会使光刻胶浓度稀释，导致深度蚀刻无法完美实现的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种半导体材料表面的离子处理方法，包括如下步骤：
[0006]S2：将保护膜覆好的半导体基片借助载玻片固定在圆锯的夹具上，沿着网格线把直径为3英寸的半导体基片切成10
×
10mm2的小片；
[0007]S3：把敷在10
×
10mm2半导体基片上的保护膜撕掉，并放入装有酒精的容器中浸泡，同时用清洗设备清洗；
[0008]S4：从装有酒精的容器中取出半导体基片，将半导体基片置于滤纸上，使半导体的表面朝上，自然风干；
[0009]S5：将切好的半导体基片用压片压在四棱柱样品架的四个面上，一次可以装入多个半导体基片样品；并且，在半导体基片样品的一角，压上透射电镜用的铜网，用以区别辐照区与未辐照区；
[0010]S6：将装有半导体基片样品的样品架置于靶室中，盖上靶盖，拧紧阀门，密封；
[0011]S7：对靶室进行抽真空，先用机械泵抽到低真空，接着开分子泵，直到真空度达到10
‑7mbar量级；
[0012]S8：先从离子源引出低能(约300keV)的高电荷态重离子(如Ar
q+
，q为离子的电荷态)；
[0013]S9:在Ar
q+
离子的能量(约300keV)不变的情况下，从低到高调整Ar
q+
离子的电荷态
(q＝6，11，14，16)，借助控制软件，在每一个电荷态下，调整样品架的高度和辐照面，辐照样品架上的一组半导体样品；
[0014]S10：在能量(约300keV)和每一电荷态不变(q＝6，11，14，16)的情况下，改变辐照剂量(1
×
10
13
，1
×
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，5
×
10
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，1
×
10
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，3
×
10
15
ions/cm2)，调整样品架的高度和辐照面，辐照样品架上的半导体样品，主要通过势能的沉积和剂量效应来处理半导体样品表面；
[0015]S11：进行高能量Ar
q+
离子辐照，在电荷态(q＝14)不变的情况下，将Ar
q+
离子的能量提供到3.0MeV，对半导体样品进行辐照；
[0016]S12：在能量(3.0MeV)和电荷态(q＝14)不变的情况下，从低到高改变Ar
q+
离子的辐照剂量(1
×
10
10
，1
×
10
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，1
×
10
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，5
×
10
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，1
×
10
13
ions/cm2)对半导体样品进行辐照，主要通过势能和电子能损沉积来处理半导体样品表面；
[0017]S13:辐照结束，用挡板阀挡掉束流，准备取出样品；
[0018]S14：停止分子泵运行，等到其转速降为0，停止机械泵，同时，缓缓打开放气阀；
[0019]S15：听不到放气阀发出的气流声后，打开靶室，取出样品架；
[0020]S16：从样品架上取下不同条件辐照的半导体样品，装袋，标记；
[0021]S17：借助原子力显微镜(AFM)，观测不同条件辐照的半导体样品的表面形貌；
[0022]S18:通过表面形貌的观测，判断不同辐照条件下，半导体样品表面的变化(蚀刻、肿胀、粗化、净化等)；
[0023]S19：总结低能(约300keV)高电荷态Ar
q+
离子辐照后，表面形貌对电荷态(q＝6，11，14，16)和剂量(1
×
10
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，1
×
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×
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，1
×
10
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，3
×
10
15
ions/cm2)的依赖性，得到Ar
q+
离子的核能损、势能沉积、剂量积累效应三者协调作用引起半导体表面形貌的变化规律；
[0024]S20：总结高能(约3MeV)高电荷态Ar
14+
离子辐照，表面形貌对剂量(1
×
10
10
，1
×
10
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，1
×
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，5
×
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12
，1
×
10
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ions/cm2)的依赖性，得到Ar
q+
离子的电子能损、势能沉积、剂量积累效应三者协调作用引起半导体表面形貌的变化规律。
[0025]优选的，所述网格纸的规格为10
×
10mm2。
[0026]优选的，所述清洗设备为超声波清洗机。
[0027]优选的，所述铜网的直径为3mm。
[0028]优选的，所述的将保护好的半导体基片固定在圆锯的夹具上，沿着网格线把直径为3英寸的半导体基片切成10
×
10mm2的小片之前包括步骤：
[0029]S1:将直径为3英寸的半导体基片的表面用保护膜覆上，并将网格纸敷在保护膜上。
[0030]优选的，所述半导体样品表面的变化包括蚀刻、肿胀、粗化、净化等。
[0031]优选的，所述原子力显微镜(AFM)的扫描面积从100
×
100、40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体材料表面的离子束处理方法，其特征在于：包括如下步骤：S2：将保护膜覆好的半导体基片借助载玻片固定在圆锯的夹具上，沿着网格线把直径为3英寸的半导体基片切成10
×
10mm2的小片；S3：把敷在10
×
10mm2半导体基片上的保护膜撕掉，并放入装有酒精的烧杯中一边浸泡，一边用清洗设备清洗；S4：从装有酒精的容器中取出半导体基片，将半导体基片置于滤纸上，使半导体的表面朝上，自然风干；S5：将切好的半导体基片用压片压在四棱柱样品架的四个面上，一次可以装入多个半导体基片样品；并且，在半导体基片样品的一角，压上透射电镜用的铜网，用以区别辐照区与未辐照区；S6：将装有半导体基片样品的样品架置于靶室中，盖上靶盖，拧紧阀门，密封；S7：对靶室进行抽真空，先用机械泵抽到低真空，接着开分子泵，直到真空度达到10
‑7mbar量级；S8：先从离子源引出低能(约300keV)的高电荷态重离子(如Ar
q+
，q为离子的电荷态)；S9:在Ar
q+
离子的能量(约300keV)不变的情况下，从低到高调整Ar
q+
离子的电荷态(q＝6，11，14，16)，借助控制软件，在每一个电荷态下，调整样品架的高度和辐照面，辐照样品架上的一组半导体样品；S10：在能量(约300keV)、每一电荷态(q＝6，11，14，16)下，由低到高改变辐照剂量(1
×
10
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ions/cm2)，调整样品架的高度和辐照面，辐照样品架上的半导体样品，主要通过势能的沉积和剂量效应来处理半导体样品表面；S11：进行高能量Ar
q+
离子辐照，在电荷态(q＝14)不变的情况下，将Ar
q+
离子的能量提高到3.0MeV，对半导体样品进行辐照，主要通过势能和电子能损沉积来处理半导体样品表面；S12：在能量(3.0MeV)和电荷态(q＝14)不变的情况下，由低到高改变Ar
q+
离子的辐照剂量(1
×
10
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ions/cm2)对半导体样品进行辐照；S13:辐照结束，用挡板阀挡掉束流，准备取出样品；S14：停止分子泵运行，等到其转速降为0，停止机械泵，同时，缓缓打开放气阀；S15：听不到放气阀发出的气流声后，打开靶室，取出样品架；S16：从样品架上取下不同条件辐照的半导体样品，装袋，标记；S17：借助原子力显微镜(AFM)，观测不同条件辐照的半导体样品的表面形貌；S18:通过表面形貌的观测，判断不同辐照条件下，半导体样品表面的变化(蚀刻、肿胀、粗化、净化等)；S19：总结低能(约300keV)高电荷态Ar
q+
离子辐照后，表面形貌对电荷态(q＝6，11，14，16)和剂量(1
×
10
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，5

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽卿，钟雯，李瑞，郝辰春，周鑫，龙春琼，陈元攀，周磊，周强，李卓毅，邱荣，唐永建，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：