【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于表面工程，具體涉及一種增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法。
技術介紹
1、半導體外延工藝是制造高性能器件和芯片的關鍵步驟，通常在石英外延反應器中進行。由于高純石英在近紅外區(qū)的透光性較好，如果沒有適當的反射涂層，加熱基座產生的大部分熱量會以熱輻射的形式散佚到反應腔外。另外，外延基片上下表面的溫差越大，基片翹曲越嚴重，從而在外延層中引起晶體滑移，造成晶體缺陷，導致器件良品率下降。因此，通常在石英外延反應腔表面覆蓋一定厚度的金涂層，將基座產生的紅外輻射反射回反應腔內，減少能量損失，降低基片上下表面溫差，提高外延層質量。
2、在硅外延工藝中，反應腔側壁溫度在300-600℃，由于金與石英之間的熱膨脹系數差異較大，金在石英表面附著力較差，導致石英表面金涂層容易脫落，大大增加了設備運行成本。
3、一般通過表面處理增加石英表面的粗糙度，從而增大涂層接觸面積或形成機械咬合作用，來增強涂層附著力。噴砂處理是常用的表面處理技術，但會對石英基體產生較大的損傷，而且表面結構控制能力不足；化學腐蝕方法也能夠增強表面粗糙度，但會涉及到強酸、強堿，污染較為嚴重，而且表面結構的可控性較差。
4、公開號為cn104176943a的專利申請公開了一種增加石英片表面刻蝕粗糙度的方法，該方法首先在石英片表面蒸發(fā)金屬掩蔽層，然后采用反應離子蝕刻機對石英片表面進行刻蝕，得到表面粗糙的石英片，實現石英片表面刻蝕粗糙度的增加。
5、目前常用的表面結構處理方法多為自上而下的技術，結構控制能力較弱，只是增加基底的粗
6、公開號為ep0237206a2的專利申請公開了一種在石英上形成高反射金涂層的工藝。該申請在石英上氣相沉積一層薄薄的金-鉻涂層，然后氣相沉積純金層，再涂覆上一層聚合物保護層，然后加熱使鉻形成界面氧化物以增強金-鉻層對石英的粘附力并固化聚合物。該申請的金-鉻涂層在石英和金涂層結構之間具有極佳的附著力，而聚合物則可保護金涂層免受機械磨損、侵蝕(比如水和熱的侵蝕)，但在增強石英表面金涂層附著力方面還有提升的空間。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供一種增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，包括如下步驟：
2、(1)在清洗干凈的石英片上沉積催化金屬顆粒；
3、(2)去除步驟(1)所得石英片上催化金屬顆粒表面的氧化層；
4、(3)使用硅烷氣體，在步驟(2)所得石英片表面生長硅納米結構；
5、(4)將步驟(3)所得石英片高溫氧化，使硅納米結構變成氧化硅；
6、(5)將有機金漿涂覆在步驟(4)所得石英片表面；
7、(6)將步驟(5)所得石英片進行熱處理，使表面的有機金分解，形成金涂層。
8、優(yōu)選地，步驟(1)中所述催化金屬為錫、銦、鎵和金中的一種或幾種。
9、優(yōu)選地，步驟(1)中所述催化金屬通過熱蒸發(fā)沉積在所述石英片上。
10、優(yōu)選地，步驟(1)中所述催化金屬薄膜厚度為3-5nm，進一步優(yōu)選為3nm。催化金屬薄膜厚度通過鍍膜工藝參數調控。催化金屬薄膜厚度會影響催化金屬的顆粒直徑，進而影響硅納米結構的直徑和高度。
11、優(yōu)選地，步驟(2)和(3)在等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)中進行。
12、優(yōu)選地，步驟(2)中工藝條件：溫度為150-250℃，進一步優(yōu)選為200℃；氫氣流量為15-25sccm，進一步優(yōu)選為20sccm；射頻功率為5-15mw/cm2，進一步優(yōu)選為10mw/cm2；腔室壓強為20-50pa，進一步優(yōu)選為30pa；氫氣等離子體處理時間為5-10min，進一步優(yōu)選為5min。工藝參數的變化會影響生成的硅納米結構尺寸。
13、優(yōu)選地，步驟(3)中工藝條件：氫氣流量為50-70sccm，進一步優(yōu)選為60sccm；硅烷流量為5-10sccm，進一步優(yōu)選為6sccm；腔室溫度為300-400℃，進一步優(yōu)選為350℃；射頻功率密度為15-35mw/cm2，進一步優(yōu)選為20mw/cm2；腔室壓強為80-120pa，優(yōu)選為100pa；納米結構生長時間為5-10min，優(yōu)選為5min。這里工藝參數的變化也會影響生成的硅納米結構尺寸。通過控制氫氣流量可以控制反應速率和改善納米結構質量。
14、優(yōu)選地，步驟(3)中硅烷氣體為甲硅烷(sih4)氣體。
15、優(yōu)選地，步驟(4)中將所述樣品轉移到馬弗爐中，溫度設置為900-1000℃，進一步優(yōu)選為900℃；在空氣中退火50-100min，進一步優(yōu)選為60min；將硅納米結構氧化。溫度會影響納米結構的氧化時間，溫度越低需要的氧化時間越長。
16、優(yōu)選地，步驟(5)中所述有機金漿包括樹脂酸金、金屬添加劑、樹脂和溶劑，所述有機金漿通過刷涂或噴涂的方法被涂覆在處理后的樣品表面。
17、優(yōu)選地，步驟(6)中所述熱處理的方法為高溫退火或紅外加熱。
18、優(yōu)選地，步驟(6)中所述熱處理的方法為高溫退火，高溫退火溫度為750-850℃，進一步優(yōu)選為800℃；高溫退火時間為10-15min，進一步優(yōu)選為15min；升溫速率為10℃/min。
19、本專利技術具有的有益效果如下：
20、本專利技術提供一種增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，采用自下而上的納米結構生長技術，可以有效調控納米結構的形貌。在不影響涂層光學性能的前提下，在硅納米結構上形成大量機械咬合作用點，從而使石英表面生長的硅納米結構能與金涂層形成大量機械互鎖結構，有效增強了石英表面金涂層的附著力。
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1.一種增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬為錫、銦、鎵和金中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬通過熱蒸發(fā)沉積在所述石英片上。
4.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬薄膜厚度為3-5nm。
5.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(2)和(3)在等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)中進行。
6.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(2)中工藝條件：溫度為150-250℃，氫氣流量為15-25SCCM，射頻功率為5-15mW/cm2，腔室壓強為20-50Pa，氫氣等離子體處理時間為5-10min；
7.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在
8.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(5)中所述有機金漿包括樹脂酸金、金屬添加劑、樹脂和溶劑，所述有機金漿通過刷涂或噴涂的方法被涂覆在處理后的樣品表面。
9.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(6)中所述熱處理的方法為高溫退火或紅外加熱。
10.根據權利要求9所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(6)中所述熱處理的方法為高溫退火，高溫退火溫度為750-850℃，高溫退火時間為10-15min，升溫速率為10℃/min。
...【技術特征摘要】
1.一種增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬為錫、銦、鎵和金中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬通過熱蒸發(fā)沉積在所述石英片上。
4.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(1)中所述催化金屬薄膜厚度為3-5nm。
5.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(2)和(3)在等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)中進行。
6.根據權利要求1所述的增強石英表面金涂層附著力的表面處理方法，其特征在于，步驟(2)中工藝條件：溫度為150-250℃，氫氣流量為15-25sccm，射頻功率為...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬海光，余學功，余林蔚，李蝶，張少波，楊德仁，
申請(專利權)人：浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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