[发明专利]一种镀膜硅基材料及其制备方法和镀膜处理液

说明书

技术领域

本发明属于硅材料技术领域，具体涉及一种镀膜硅基材料及其制备方法和镀膜处理液。

背景技术

硅基材料是以硅材料为基础发展起来的新型材料，在半导体、太阳能等领域，发挥着越来越重要的作用，而硅基材料表面结构的研究，对硅基材料综合性能的提高有较大的参考意义，而扫描电子显微镜(SEM)是一种较常用的研究材料表面形态的仪器，它利用极细的高能入射电子束去扫描样品，主要通过样品表面产生的二次电子实现对样品表面信息的获取。

由于扫描电镜的高能电子束是通过样品表面导电层到金属样品台而流入大地，而硅基材料通常为半导体，不导电或导电性较差，在电子束作用下会产生电荷堆积，影响入射电子束斑和样品发射的二次电子运动轨迹，使图像质量下降。因此，必须对硅基材料进行导电处理，使其成为导电体，提高检测精度。目前普遍是采用离子溅射或真空电镀的方法对样品表面进行镀重金属处理，黄金和白金有很高的二次电子产出率，不改变样品表面二次电子的产生方向，故一般地选择黄金或白金做镀膜机的靶材，但这些处理方法需要较昂贵的镀膜设备(如真空镀膜仪、溅射仪等)的投入。

发明内容

针对半导体硅基材料的导电性不佳导致需要投入离子溅射仪或真空电镀仪等设备对样品表面进行镀重金属处理后才能进行SEM检测的问题，本发明提供了一种镀膜硅基材料，所述镀膜硅基材料导电性能好，因此能够直接用于SEM检测且精度高。本发明还相应提供了该镀膜硅基材料的制备方法和镀膜处理液。

第一方面，本发明提供了一种镀膜硅基材料，其特征在于，所述镀膜硅基材料包括硅基材料层和金属层，所述金属层沉积在所述硅基材料层的表面，所述金属层的电负性大于硅。

优选地，所述硅基材料层为硅片或硅芯片。

优选地，所述金属层的材质为铜、银、金、钯和铂中的一种。

优选地，所述金属层的厚度为5-50nm。

所述金属层是覆盖在硅基材料层的表面，所述金属层较薄，其厚度为5-50nm，所述金属膜层是依附硅基材料表面形貌而沉积，不影响对硅基材料形貌的观测。若金属层太厚，则会遮盖住硅基材料表面的形貌，影响观测。

所述金属层不改变原有硅基材料表面二次电子的产生方向，所述镀膜硅基材料的导电性好，可直接用于SEM检测，得到清晰度高的SEM图像。

第二方面，本发明提供了一种镀膜硅基材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制镀膜处理液：

将氢氟酸、金属盐和水混合，得到镀膜处理液，其中，所述镀膜处理液中，氢氟酸的浓度为1-22mol/L，金属离子的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L；

(2)镀膜处理：

取硅基材料，置于所述镀膜处理液中进行处理，处理温度为15-50℃，处理时间为2-50s；

(3)将步骤(2)处理后的硅基材料取出，进行清洗、烘干处理，得到镀膜硅基材料，所述镀膜硅基材料包括硅基材料层和金属层，所述金属层沉积在所述硅基材料层的表面，所述金属层的电负性大于硅的电负性。

优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，金属盐包括硝酸铜、硝酸银、氯化铜、草酸铜、草酸银、氯化银、碳酸铜、碳酸银、硝酸钯、氯金酸和氯铂酸中的一种。

更优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，金属盐为硝酸银。

优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，金属离子的摩尔浓度为0.005-0.054mol/L。

更优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，金属离子的摩尔浓度为0.005mol/L。

优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，氢氟酸的浓度为10-19mol/L。

更优选地，步骤(1)所述镀膜处理液中，氢氟酸的浓度为19mol/L。

优选地，步骤(2)中，所述硅基材料为硅片或硅芯片，但不限于此。

更优选地，步骤(2)中，所述硅基材料为多晶硅片。

进一步优选地，步骤(2)中，所述硅基材料为常规制绒后的多晶硅片。

优选地，步骤(2)中，所述处理温度为常温。

更优选地，所述处理温度为15-24℃。

优选地，步骤(2)中，所述处理时间为5-20s。

如本发明所述的，所述镀膜处理硅基材料的形貌是由镀膜处理液的浓度、处理时间、处理温度共同决定。处理时间过长，硅基材料就会腐蚀过多，影响原有的形貌，再用SEM检测，不能正常反映硅基材料的原有的形貌特征。处理时间过短，又不能均匀地沉积一层金属层。

如本发明所述，步骤(3)中，所述清洗，是采用去离子水进行清洗，去除硅片表面残留的镀膜处理液。