(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211154781.0 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 中国科学院微电子 研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 (72)发明人 侯煜　文志东　张昆鹏　李曼　 石海燕　张喆　宋琦　许子业　 岳嵩　王然　薛美　张紫辰　 (74)专利代理 机构 北京兰亭信通知识产权代理 有限公司 1 1667 专利代理师 苑晨超 (51)Int.Cl. B23K 26/082(2014.01) B23K 26/064(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 制备黑硅的方法及装置 (57)摘要 本发明提供一种制备黑硅的方法， 包括： 将 待处理材料设置在空气氛围中； 在待处理材料的 表面依据第一间距设置多个加工行； 采用方形平 顶光斑对所述多个加工行依次进行诱导加工； 其 中， 相邻两个加工行诱导加工过程中， 具有方形 平顶光斑边长十分之一以下的重复加工区域。 本 发明提供的制备黑硅的方法， 能够在空气氛围中 以高效率制备 出黑硅。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115446449 A 2022.12.09 CN 115446449 A 1.一种制备黑硅的方法， 其特 征在于， 包括： 将待处理材料设置在空气氛围中； 在待处理材料的表面依据第一间距设置多个加工行； 采用方形平顶光斑对所述多个加工行依次进行诱导加工； 其中， 相邻两个加工行诱导 加工过程中， 具有方 形平顶光斑边长 十分之一以下的重复加工区域。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方 形平顶光斑的能量密度为1 ‑2J/cm2。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 每个加工行具有多个加工点位， 单个加工 点位内， 采用10 0‑800个脉冲形成的光斑进行加工 。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在诱导加工过程中， 使用的激光器输出功 率5‑15W， 频率 为500‑700KHz， 波长范围在6 50nm以下。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方 形平顶光斑的边长为5 0 μm‑70 μm。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 将所述待处 理材料进行抛光， 以使所述待处 理材料具有平坦表面。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在诱导加工之前， 采用负离焦的方式调节 所述方形平顶光斑的边长 。 8.一种制备黑硅的装置， 其特 征在于， 包括： 激光器， 用于发出圆形高斯 光束； 整形透镜， 设置在所述圆形高斯光束的传播路径上， 以使所述圆形高斯光束转换为方 形平顶光束； 聚焦镜， 设置在所述方 形平顶光束的传播路径上， 以使所述方 形平顶光束聚焦； 载物平台， 设置在所述方形平顶光斑在所述聚焦镜之后的传播路径上， 以使方形平顶 光束在所述载物 平台承载的待处 理材料上形成方形平顶光斑。 9.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 所述载物平台承载待处理材料时， 所述待 处理材料的上表面与聚焦透 镜的距离， 大于所述聚焦镜的焦距。 10.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述载物平台能够在水平面内的两个垂 直方向上平 移， 以使所述方 形平顶光斑相对于待处 理材料运动。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115446449 A 2制备黑硅的方法及装置 技术领域 [0001]本发明涉及半导体技 术领域， 尤其涉及一种制备黑硅的方法及装置 。 背景技术 [0002]目前多采用800nm、 1030nm或1064nm的飞秒激光器和圆形高斯光斑对在SF6气体氛 围中的硅片直接进行诱导扫描， 可以获得对300nm ‑2500nm波段吸收率高于90％的黑硅材 料。 然而SF6气体是一种温室效应气体， 其对温室效应产生 的影响是二氧化碳分子的25000 倍， 同时排放在大气中的六氟化硫(SF6)气体寿命 特长， 约3400年。 六氟化硫 是一种窒息剂， 在高浓度下会造成人员呼吸困难、 喘息、 皮肤和黏膜变蓝、 全身痉挛。 吸入80％六氟化硫+ 20％的氧气的混合气体几分钟 后， 人体会出现四肢 麻木， 甚至窒息死亡。 同时六氟化硫的尾 气处理装置增加了激光设备的复杂性。 其次8 00nm的激光器多为科研级激光， 难以实现工程 化应用， 同时80 0nm激光器重复频率很低， 多为1kH z， 影响加工效率， 难以实现量产。 发明内容 [0003]本发明提供的制备黑硅的方法及装置， 能够 在空气氛围中以高效率制备 出黑硅。 [0004]第一方面， 本发明提供一种制备黑硅的方法， 包括： [0005]将待处理材料设置在空气氛围中； [0006]在待处理材料的表面依据第一间距设置多个加工行； [0007]采用方形平顶光斑对所述多个加工行依次进行诱导加工； 其中， 相邻两个加工行 诱导加工过程中， 具有方 形平顶光斑边长 十分之一以下的重复加工区域。 [0008]可选地， 所述方 形平顶光斑的能量密度为1 ‑2J/cm2。 [0009]可选地， 每个加工行具有多个加工点位， 单个加工点位内， 采用100 ‑800个脉冲形 成的光斑进行加工 。 [0010]可选地， 在诱导加工过程中， 使用的激光器输出功率5 ‑15W， 频率为500 ‑700KHz， 波 长范围在6 50nm以下。 [0011]可选地， 所述方 形平顶光斑的边长为5 0 μm‑70 μm。 [0012]可选地， 还 包括： [0013]将所述待处 理材料进行抛光， 以使所述待处 理材料具有平坦表面。 [0014]可选地， 在诱 导加工之前， 采用负离焦的方式调节所述方 形平顶光斑的边长 。 [0015]第二方面， 本发明提供一种制备黑硅的装置， 包括： [0016]激光器， 用于发出圆形高斯 光束； [0017]整形透镜， 设置在所述圆形高斯光束的传播路径上， 以使所述圆形高斯光束转换 为方形平顶光束； [0018]聚焦镜， 设置在所述方 形平顶光束的传播路径上， 以使所述方 形平顶光束聚焦； [0019]载物平台， 设置在所述方形平顶光斑在所述聚焦镜之后的传播路径上， 以使方形 平顶光束在所述载物 平台承载的待处 理材料上形成方形平顶光斑。说　明　书 1/5 页 3 CN 115446449 A 3