專利名稱：磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種制備碳化硅薄膜的工藝，特別是指一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝。
背景技術(shù)：
作為重要的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，碳化硅材料由于其寬帶隙、高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流子漂移速度等特點(diǎn)，在高溫、高頻、大功率以及抗輻射等方面的應(yīng)用潛力而得到光電子、微電子行業(yè)的重視，但是遲遲不能在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，部分原因是碳化硅材料的制備困難，同時(shí)在器件制作上與現(xiàn)在已經(jīng)成熟的硅器件制作工藝不兼容。本發(fā)明利用磁控濺射方法在硅襯底上制備可以采用硅器件制作工藝的應(yīng)用于微電子、光電子行業(yè)的碳化硅薄膜。碳化硅被認(rèn)為是比較有潛力的能夠應(yīng)用于高溫、高壓等極端條件下的第三代半導(dǎo)體材料，但是由于碳化硅材料制備和器件加工的困難，并且成本過高，其應(yīng)用始終受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，是以硅為襯底，利用磁控濺射方式制備非晶碳化硅薄膜或者3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC結(jié)構(gòu)的具有擇優(yōu)取向的晶體薄膜，在器件制造時(shí)就可以利用成熟的硅器件制作工藝制作光電子、微電子器件，也可以作為生長(zhǎng)GaN材料的襯底。
本發(fā)明一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化硅為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長(zhǎng)碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制備碳化硅薄膜工藝。
其中磁控濺射儀的工作氣體采用氬氣。
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(hù)氣體氣氛退火，退火溫度范圍200℃-1300℃，保護(hù)氣體為氫氣或氬氣。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1是磁控濺射方式得到的非晶碳化硅薄膜XRD圖象；圖2是ACP測(cè)試得到的磁控濺射薄膜成分圖；圖3是硅襯底磁控濺射制備碳化硅XRD圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的對(duì)象是利用磁控濺射與退火工藝相結(jié)合在硅襯底上制備碳化硅薄膜的工藝。碳化硅是極有發(fā)展前途的應(yīng)用于高溫、高頻、高速環(huán)境的第三代半導(dǎo)體材料，但是現(xiàn)在一般是在藍(lán)寶石襯底或者6H-SiC單晶基體上應(yīng)用有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或者分子束外延(MBE)方式生產(chǎn)碳化硅薄膜，而本發(fā)明采用磁控濺射方式，利用碳化硅靶，在Si襯底上制備碳化硅薄膜。通過控制生長(zhǎng)溫度、濺射功率以及工作氣體的成分、壓力等參數(shù)，可以得到非晶以及3C、4H、6H和15R等晶體薄膜，并且在器件制作中可以利用成熟的硅生產(chǎn)工藝，也可以作為生長(zhǎng)GaN材料的襯底。
本發(fā)明的一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化硅為靶材；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采用氬氣；3)加溫，生長(zhǎng)碳化硅薄膜，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(hù)氣體氣氛退火，退火溫度范圍200℃-1300℃，保護(hù)氣體為氫氣或氬氣。
實(shí)施例1.碳化硅非晶薄膜的生長(zhǎng)采用帶有射頻電源的磁控濺射儀和碳化硅靶材，在氬氣氣氛中加溫襯底，其溫度保持在20℃-1000℃范圍內(nèi)，進(jìn)行濺射生長(zhǎng)，可以得到非晶碳化硅薄膜，其X射線衍射曲線如圖1所示。利用俄歇電子能譜(AES)技術(shù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)C∶Si化學(xué)成分比例穩(wěn)定的接近1∶1，見圖2。
2.生長(zhǎng)碳化硅晶體薄膜采用帶有射頻電源的磁控濺射儀和碳化硅靶材，在氬氣氣氛中加溫襯底，其溫度保持在20℃-1000℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行濺射生長(zhǎng)；退火，退火溫度范圍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(quán)利要求
1.一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化硅為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長(zhǎng)碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制備碳化硅薄膜工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，其中磁控濺射儀的工作氣體采用氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，其中所述的加溫中的襯底溫度保持在02℃-1000℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，其中所述的退火是選擇在真空退火或者保護(hù)氣體氣氛退火，退火退退火溫度范圍200℃-1300℃，保護(hù)氣體為氫氣或氬氣。
全文摘要
一種磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝，其特征在于，包括如下步驟1)選擇Si單晶為襯底材料，選擇碳化硅為靶材；2)將Si單晶襯底材料送入磁控濺射儀；3)加溫，生長(zhǎng)碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制備碳化硅薄膜工藝。
文檔編號(hào)C23C14/06GK1594648SQ03158500
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者陳諾夫, 楊霏, 尹志崗, 柴春林, 吳金良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所