CN105543795A - 一种多晶碳化硅薄膜的生长方法 - Google Patents

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Abstract

一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，涉及碳化硅薄膜。提供可有效减少碳化硅薄膜内部的杂质和缺陷，避免薄膜中因为较大的张应力造成薄膜破裂现象，显著提高碳化硅薄膜质量的一种多晶碳化硅薄膜的生长方法。将清洗后的衬底送入磁控溅射仪溅射，溅射结束后降温，形成非晶碳化硅薄膜样品，退火后即得多晶碳化硅薄膜。采用磁控溅射设备在掺铝氧化锌衬底上制备多晶碳化硅薄膜样品，通过控制生长参数，得到尺寸均匀碳化硅薄膜，制备过程简单、工艺稳定、重复性好、无需使用有毒或危险气体，而且制得的多晶碳化硅薄膜沉积速率高、致密性好。可以应用于微电子、光伏行业。具有成本低、易于大面积生产、无污染等优点。

Description

一种多晶碳化硅薄膜的生长方法
技术领域
本发明涉及碳化硅薄膜，尤其是涉及一种多晶碳化硅薄膜的生长方法。
背景技术
自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。将碳化硅粉末烧结可得到坚硬的陶瓷状碳化硅颗粒，并可将之用于诸如汽车刹车片、离合器和防弹背心等需要高耐用度的材料中，在诸如发光二极管、早期的无线电探测器之类的电子器件制造中也有使用。碳化硅材料作为第三代半导体材料，由于具有宽带隙、高热导率、高临界击穿电场、高硬度等特点，在高温、高频、大功率、抗辐射以及刀具涂层等方面的应用潜力而得到光伏、微电子、机械行业的重视[1-5]。在器件制造时就可以利用成熟的碳化硅器件制作工艺制作光电子、微电子器件。在碳化硅中掺杂氮或磷，可以形成n型半导体。而掺杂铝、硼、镓或铍，可以形成p型半导体。SiC已经取代传统的Si,成为国际上新的研究热点之一。但是由于制造成本高以及部分制造工艺问题，迟迟不能在工业上大规模应用。
当前，产业界在制备碳化硅薄膜时主要以等离子体增强化学气相沉积(PECVD)为制备手段，硅烷、甲烷等气体为主要原料，生产过程中安全控制极为严格且工艺流程复杂，所制得的碳化硅薄膜其结构致密度欠佳。中国专利CN101985743A介绍了一种利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在高温条件下制作碳化硅薄膜的方法,但所用的硅烷的毒性强且生长缓慢。中国专利CN101508569介绍了一种在高温条件下加热可固化有机硅组合物制作碳化硅薄膜的方法，但是流程繁琐复杂，且需要催化剂。中国专利CN102304701A介绍一种原子层沉积设备制备碳化硅薄膜的方法，能够使长出的碳化硅薄膜结构具有完整的晶格，但是需要使用四氯化碳、硅烷等有毒有害气体，且生长缓慢、成本高。目前人们主要关注：如何能够高速、高质量地生长多晶硅薄膜。
参考文献：
[1]A.C.Fernandez-Pello,A.P.Pisano,K.Fu,D.C.Walther,A.Knobloch,F.Martinez,M.Senesky,C.Stoldt,R.Maboudian,S.Sanders,D.Liepmann,MEMSrotaryenginepowersystem,IEEJTrans.SM123-E(9)(2003)326–330.
[2]U.Schmid,H.Seidel,SensorsandActuatorsA130–131(2006)194.
[3]J.-M.Hsu,P.Tathireddy,L.Rieth,A.R.Normann,F.Solzbacher,ThinSolidFilms516(2007)34–41.
[4]C.Iliescu,B.Chena,D.P.Poenar,Y.Y.Lee,SensorsandActuatorsB129(2008)404.
[5]ToshiroFutagi,TakahiroMatsumoto,MasakazuKatsuno,YasumitsuOhta,HidenoriMimura,KoichKitamura.VisibleElectroluminescencefromP-TypeCrystallineSilicon/PorousSilicon/N-TypeMicrocrystallineSiliconCarbonPNJunctionDiodes.Jpn.J.Appl.Phys.1992,31:619～621.
发明内容
本发明的目的在于提供可有效减少碳化硅薄膜内部的杂质和缺陷，避免薄膜中因为较大的张应力造成薄膜破裂现象，显著提高碳化硅薄膜质量的一种多晶碳化硅薄膜的生长方法。
本发明的具体步骤如下：
将清洗后的衬底送入磁控溅射仪溅射，溅射结束后降温，形成非晶碳化硅薄膜样品，退火后即得多晶碳化硅薄膜。
所述衬底可采用掺铝氧化锌衬底，所述掺铝氧化锌衬底可采用导电玻璃，所述导电玻璃可采用合肥科晶材料技术有限公司生产的规格为20mm×20mm×2mm的AZO导电玻璃；所述磁控溅射仪的工作气体可采用氩气，氩气的流量可为120sccm，气压可为0.5Pa，磁控溅射的温度可为200～500℃，磁控溅射的功率可为100W；所述降温可采用自然降温；所述退火的方法可将非晶碳化硅薄膜样品放置于快速热退火炉内，然后抽真空，冲入氮气或氩气至10-3～10-4Pa；退火的温度可为200～500℃，退火的时间可为10min。
本发明的优点是：本发明采用磁控溅射设备在掺铝氧化锌衬底上制备多晶碳化硅薄膜样品，通过控制生长参数，得到尺寸均匀碳化硅薄膜，本发明的制备过程简单、工艺稳定、重复性好、无需使用有毒或危险气体，而且制得的多晶碳化硅薄膜沉积速率高、致密性好。可以应用于微电子、光伏行业。此外，具有成本低、易于大面积生产、无污染等优点，优化了多晶碳化硅薄膜制备方法，具有一定的经济价值。
附图说明
图1是掺铝氧化锌衬底上生长的多晶碳化硅薄膜的X射线衍射XRD图。
图2是掺铝氧化锌衬底上生长的非晶碳化硅薄膜的扫描电镜SEM图。
具体实施方式
以下给出采用磁控溅射方法制备多晶碳化硅薄膜的工艺，包括如下步骤：
1)选择掺铝氧化锌为衬底材料，将沉底切割成为1cm×1cm的正方形，将其放入酒精中超声波清洗15min，然后放入去离子水中超声波清洗5min。如此反复两次。在N2气氛下吹干。选择碳化硅为靶材；
2)将清洗好的掺铝氧化锌衬底材料送入磁控溅射仪，掺铝氧化锌衬底和靶材要平行放置，然后将磁控溅射室抽成真空，真空度在10-5Pa。通入氩气，流量为120sccm。并使磁控溅射室的气压保持在0.3Pa。等气压稳定以后，开启射频交流电源，调节功率源，使正向功率为50W，反向功率为3W左右。溅射开始，并计时。
3)加温，生长碳化硅薄膜，该所述的加温中的衬底温度保持在200～500℃；
4)将非晶碳化硅薄膜样品放置于快速热退火炉里，然后抽真空，冲入氮气或氩气至10-3～10-4Pa。退火的温度设定在200～500℃，时间为10min。取出样品，掺铝氧化锌衬底上多晶碳化硅薄膜样品的制作结束。
掺铝氧化锌衬底上生长的多晶碳化硅薄膜的X射线衍射XRD图参见图1，图中为51R-SiC；掺铝氧化锌衬底上生长的非晶碳化硅薄膜的扫描电镜SEM图参见图2。

Claims (7)

1.一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于其具体步骤如下：
将清洗后的衬底送入磁控溅射仪溅射，溅射结束后降温，形成非晶碳化硅薄膜样品，退火后即得多晶碳化硅薄膜。
2.如权利要求1所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述衬底采用掺铝氧化锌衬底。
3.如权利要求2所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述掺铝氧化锌衬底采用导电玻璃。
4.如权利要求3所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述导电玻璃采用规格为20mm×20mm×2mm的AZO导电玻璃。
5.如权利要求1所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述磁控溅射仪的工作气体采用氩气，氩气的流量为120sccm，气压为0.5Pa，磁控溅射的温度为200～500℃，磁控溅射的功率为100W。
6.如权利要求1所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述降温采用自然降温。
7.如权利要求1所述一种多晶碳化硅薄膜的生长方法，其特征在于所述退火的方法是将非晶碳化硅薄膜样品放置于快速热退火炉内，然后抽真空，冲入氮气或氩气至10-3～10-4Pa；退火的温度为200～500℃，退火的时间为10min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521443A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 宜昌南玻显示器件有限公司 碳化硅硬质膜的制备方法及玻璃
CN111809149A (zh) * 2020-06-08 2020-10-23 贵州民族大学 一种3C-SiC薄膜的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0952798A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Hoya Corp 炭化珪素薄膜製造方法並びに炭化珪素薄膜および積層基板
CN1594648A (zh) * 2003-09-10 2005-03-16 中国科学院半导体研究所 磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺
CN102051589A (zh) * 2010-11-25 2011-05-11 南京理工大学 低温制备碳化硅非晶薄膜及外延薄膜的方法
CN102134703A (zh) * 2010-11-16 2011-07-27 西安交通大学 一种具有多带特征的硅量子点薄膜的制备方法
CN104018124A (zh) * 2014-06-19 2014-09-03 贵州大学 一种半导体材料SiC薄膜的制备工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0952798A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Hoya Corp 炭化珪素薄膜製造方法並びに炭化珪素薄膜および積層基板
CN1594648A (zh) * 2003-09-10 2005-03-16 中国科学院半导体研究所 磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺
CN102134703A (zh) * 2010-11-16 2011-07-27 西安交通大学 一种具有多带特征的硅量子点薄膜的制备方法
CN102051589A (zh) * 2010-11-25 2011-05-11 南京理工大学 低温制备碳化硅非晶薄膜及外延薄膜的方法
CN104018124A (zh) * 2014-06-19 2014-09-03 贵州大学 一种半导体材料SiC薄膜的制备工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安霞等: ""在（111）Si衬底上磁控溅射纳米SiC薄膜的退火效应"", 《微钠电子技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521443A (zh) * 2016-12-05 2017-03-22 宜昌南玻显示器件有限公司 碳化硅硬质膜的制备方法及玻璃
CN106521443B (zh) * 2016-12-05 2020-04-21 宜昌南玻显示器件有限公司 碳化硅硬质膜的制备方法及玻璃
CN111809149A (zh) * 2020-06-08 2020-10-23 贵州民族大学 一种3C-SiC薄膜的制备方法
CN111809149B (zh) * 2020-06-08 2023-01-03 贵州民族大学 一种3C-SiC薄膜的制备方法

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