[发明专利]区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜镀制方法

说明书

本发明公开了一种区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜镀制方法，包括以下步骤：将区熔单晶硅基底采用超声波清洗，去除表面的抛光物残留；浸泡于化学溶液中，去除表面的氧化层；通过RF‑PECVD方法在高偏压条件下在其表面制备C：H保护膜，厚度不超过150nm；在低偏压条件下制备C：H保护膜，厚度不超过400nm，即可得到区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜；本发明针对性采用了镀膜前表面清洗处理、氧化层去除工艺，有效解决了区熔单晶硅基底残留物影响膜基结合力的问题；同时，基于PECVD的沉积原理，采用了高、低偏压相结合的镀膜工艺方法，降低了膜层沉积过程的温度分布梯度，解决了膜系镀制可靠性差难以成膜的问题，提升了其环境耐候性及可靠性。

技术领域

本发明属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜镀制方法。

背景技术

区熔单晶硅以其高纯度、高电阻率及高强度的特性，广泛应用于半导体行业领域内，发挥着重要的作用，与直拉单晶硅相比，其具备更加良好的电绝缘特性。将一定厚度(厚度≥25mm)区熔单晶硅作为耐压型光学窗口，放置于水下环境应用时，将呈现出更加稳定的抗电化学腐蚀特性。为提升区熔单晶硅基底的中波红外透过率及满足水下环境下长期使用的需求，采用区熔单晶硅基底上镀制致密中波红外保护膜的方法，同时满足光学及功能特性需求。

单晶硅基底中波红外保护膜材料常采用RF-PECVD镀制的C：H薄膜，C：H薄膜结构介于石墨相与金刚石相之间。采用PECVD方法沉积区熔单晶硅基底制备完成的耐压型中波红外保护膜膜层时，区熔单晶硅基底耐压型因材料特性及较高厚度，沉积膜层往往呈现出较高应力，易引起膜层脱落现象。

如何在区熔单晶硅基底采用PECVD方法制备出了光学性能良好、环境耐候性高及耐压特性良好的C：H保护膜成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种在厚度≥25mm区熔硅窗口基底沉积耐压型中波红外保护膜的制备工艺方法，通过深入优化改进区熔单晶硅基底镀制工艺链，在其表面制备出了光学性能良好、环境耐候性高及耐压特性良好的C：H保护膜，满足了耐压型区熔单晶硅的应用需求。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜镀制方法，包括以下步骤：

1)将区熔单晶硅基底采用超声波清洗，去除表面的抛光物残留；

2)浸泡于化学溶液中，去除表面的氧化层；

3)通过RF-PECVD方法在高偏压条件下在其表面制备C：H保护膜，厚度不超过150nm；在低偏压条件下制备C：H保护膜，厚度不超过400nm，即可得到区熔单晶硅基底的耐压型中波红外保护膜。

按上述方案，所述区熔单晶硅基底电阻率≥2000Ω.cm，直径或对角线长度≥300mm，厚度不低于25mm；

按上述方案，步骤1中超声波清洗剂包含但不限于KOH、盐酸、H₂O₂中的一种，并采用风干的方式进行干燥。

按上述方案，步骤2中所述化学溶液包含但不限于HF、NH₄HF₂、NH₄F中的一种。

按上述方案，步骤3高偏压条件的制备过程中功率1KW～2KW，沉积偏压不低于800V。

按上述方案，步骤3低偏压条件的制备过程功率1KW～2KW，沉积偏压不高于750V。

按上述方案，步骤3采用多次成膜的方式完成制备，每次镀制完成后降温至室温后取出；在低偏压条件下制备C：H保护膜分两次进行，每次厚度不超过200nm。

按上述方案，还包括步骤4：采用红外光谱仪测试中波红外光学透过率；