磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝的製作方法
2023-07-07 06:30:26 2
專利名稱：磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝的製作方法
技術領域：
本發明提供一種製備碳化矽薄膜的工藝，特別是指一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝。
背景技術：
作為重要的第三代寬帶隙半導體材料，碳化矽材料由於其寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導率、高載流子漂移速度等特點，在高溫、高頻、大功率以及抗輻射等方面的應用潛力而得到光電子、微電子行業的重視，但是遲遲不能在工業上大規模應用，部分原因是碳化矽材料的製備困難，同時在器件製作上與現在已經成熟的矽器件製作工藝不兼容。本發明利用磁控濺射方法在矽襯底上製備可以採用矽器件製作工藝的應用於微電子、光電子行業的碳化矽薄膜。碳化矽被認為是比較有潛力的能夠應用於高溫、高壓等極端條件下的第三代半導體材料，但是由於碳化矽材料製備和器件加工的困難，並且成本過高，其應用始終受到限制。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，是以矽為襯底，利用磁控濺射方式製備非晶碳化矽薄膜或者3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC結構的具有擇優取向的晶體薄膜，在器件製造時就可以利用成熟的矽器件製作工藝製作光電子、微電子器件，也可以作為生長GaN材料的襯底。
本發明一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化矽為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長碳化矽薄膜；4)退火；5)完成製備碳化矽薄膜工藝。
其中磁控濺射儀的工作氣體採用氬氣。
其中所述的加溫中的襯底溫度保持在02℃-1000℃。
其中所述的退火是選擇在真空退火或者保護氣體氣氛退火，退火溫度範圍200℃-1300℃，保護氣體為氫氣或氬氣。
為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如後，其中圖1是磁控濺射方式得到的非晶碳化矽薄膜XRD圖象；圖2是ACP測試得到的磁控濺射薄膜成分圖；圖3是矽襯底磁控濺射製備碳化矽XRD圖。
具體實施例方式
本發明的對象是利用磁控濺射與退火工藝相結合在矽襯底上製備碳化矽薄膜的工藝。碳化矽是極有發展前途的應用於高溫、高頻、高速環境的第三代半導體材料，但是現在一般是在藍寶石襯底或者6H-SiC單晶基體上應用有機化學氣相沉積(MOCVD)或者分子束外延(MBE)方式生產碳化矽薄膜，而本發明採用磁控濺射方式，利用碳化矽靶，在Si襯底上製備碳化矽薄膜。通過控制生長溫度、濺射功率以及工作氣體的成分、壓力等參數，可以得到非晶以及3C、4H、6H和15R等晶體薄膜，並且在器件製作中可以利用成熟的矽生產工藝，也可以作為生長GaN材料的襯底。
本發明的一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化矽為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀，該磁控濺射儀的工作氣體採用氬氣；3)加溫，生長碳化矽薄膜，該所述的加溫中的襯底溫度保持在20℃-1000℃；4)退火，所述的退火是選擇在真空退火或者保護氣體氣氛退火，退火溫度範圍200℃-1300℃，保護氣體為氫氣或氬氣。
實施例1.碳化矽非晶薄膜的生長採用帶有射頻電源的磁控濺射儀和碳化矽靶材，在氬氣氣氛中加溫襯底，其溫度保持在20℃-1000℃範圍內，進行濺射生長，可以得到非晶碳化矽薄膜，其X射線衍射曲線如圖1所示。利用俄歇電子能譜(AES)技術測試，發現C∶Si化學成分比例穩定的接近1∶1，見圖2。
2.生長碳化矽晶體薄膜採用帶有射頻電源的磁控濺射儀和碳化矽靶材，在氬氣氣氛中加溫襯底，其溫度保持在20℃-1000℃的溫度範圍內進行濺射生長；退火，退火溫度範圍200℃-1300℃，可以得到6H-SiC晶體薄膜，其X射線衍射曲線如圖3所示。
權利要求
1.一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化矽為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長碳化矽薄膜；4)退火；5)完成製備碳化矽薄膜工藝。
2.根據權利要求1所述的磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，其中磁控濺射儀的工作氣體採用氬氣。
3.根據權利要求1所述的磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，其中所述的加溫中的襯底溫度保持在02℃-1000℃。
4.根據權利要求1所述的磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，其中所述的退火是選擇在真空退火或者保護氣體氣氛退火，退火退退火溫度範圍200℃-1300℃，保護氣體為氫氣或氬氣。
全文摘要
一種磁控濺射方法製備碳化矽薄膜工藝，其特徵在於，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化矽為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長碳化矽薄膜；4)退火；5)完成製備碳化矽薄膜工藝。
文檔編號C23C14/06GK1594648SQ03158500
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月10日 優先權日2003年9月10日
發明者陳諾夫, 楊霏, 尹志崗, 柴春林, 吳金良 申請人:中國科學院半導體研究所