CN1594648A - 磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺 - Google Patents
磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺 Download PDFInfo
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Abstract
一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)选择Si单晶为衬底材料，选择碳化硅为靶材；2)将Si单晶衬底材料送入磁控溅射仪；3)加温，生长碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制备碳化硅薄膜工艺。
Description
技术领域
本发明提供一种制备碳化硅薄膜的工艺，特别是指一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺。
背景技术
作为重要的第三代宽带隙半导体材料，碳化硅材料由于其宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子漂移速度等特点，在高温、高频、大功率以及抗辐射等方面的应用潜力而得到光电子、微电子行业的重视，但是迟迟不能在工业上大规模应用，部分原因是碳化硅材料的制备困难，同时在器件制作上与现在已经成熟的硅器件制作工艺不兼容。本发明利用磁控溅射方法在硅衬底上制备可以采用硅器件制作工艺的应用于微电子、光电子行业的碳化硅薄膜。碳化硅被认为是比较有潜力的能够应用于高温、高压等极端条件下的第三代半导体材料，但是由于碳化硅材料制备和器件加工的困难，并且成本过高，其应用始终受到限制。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，是以硅为衬底，利用磁控溅射方式制备非晶碳化硅薄膜或者3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC结构的具有择优取向的晶体薄膜，在器件制造时就可以利用成熟的硅器件制作工艺制作光电子、微电子器件，也可以作为生长GaN材料的衬底。
本发明一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)选择Si单晶为衬底材料，选择碳化硅为靶材；
2)将Si单晶衬底材料送入磁控溅射仪；
3)加温，生长碳化硅薄膜；
4)退火；
5)完成制备碳化硅薄膜工艺。
其中磁控溅射仪的工作气体采用氩气。
其中所述的加温中的衬底温度保持在02℃-1000℃。
其中所述的退火是选择在真空退火或者保护气体气氛退火，退火温度范围：200℃-1300℃，保护气体为氢气或氩气。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是磁控溅射方式得到的非晶碳化硅薄膜XRD图象；
图2是ACP测试得到的磁控溅射薄膜成分图；
图3是硅衬底磁控溅射制备碳化硅XRD图。
具体实施方式
本发明的对象是利用磁控溅射与退火工艺相结合在硅衬底上制备碳化硅薄膜的工艺。碳化硅是极有发展前途的应用于高温、高频、高速环境的第三代半导体材料，但是现在一般是在蓝宝石衬底或者6H-SiC单晶基体上应用有机化学气相沉积(MOCVD)或者分子束外延(MBE)方式生产碳化硅薄膜，而本发明采用磁控溅射方式，利用碳化硅靶，在Si衬底上制备碳化硅薄膜。通过控制生长温度、溅射功率以及工作气体的成分、压力等参数，可以得到非晶以及3C、4H、6H和15R等晶体薄膜，并且在器件制作中可以利用成熟的硅生产工艺，也可以作为生长GaN材料的衬底。
本发明的一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，包括如下步骤：
1)选择Si单晶为衬底材料，选择碳化硅为靶材；
2)将Si单晶衬底材料送入磁控溅射仪，该磁控溅射仪的工作气体采用氩气；
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20℃-1000℃；
4)退火，所述的退火是选择在真空退火或者保护气体气氛退火，退火温度范围：200℃-1300℃，保护气体为氢气或氩气。
实施例
1.碳化硅非晶薄膜的生长
采用带有射频电源的磁控溅射仪和碳化硅靶材，在氩气气氛中加温衬底，其温度保持在20℃-1000℃范围内，进行溅射生长，可以得到非晶碳化硅薄膜，其X射线衍射曲线如图1所示。利用俄歇电子能谱(AES)技术测试，发现C∶Si化学成分比例稳定的接近1∶1，见图2。
2.生长碳化硅晶体薄膜
采用带有射频电源的磁控溅射仪和碳化硅靶材，在氩气气氛中加温衬底，其温度保持在20℃-1000℃的温度范围内进行溅射生长；退火，退火温度范围：200℃-1300℃，可以得到6H-SiC晶体薄膜，其X射线衍射曲线如图3所示。
Claims (4)
1、一种磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)选择Si单晶为衬底材料，选择碳化硅为靶材；
2)将Si单晶衬底材料送入磁控溅射仪；
3)加温，生长碳化硅薄膜；
4)退火；
5)完成制备碳化硅薄膜工艺。
2、根据权利要求1所述的磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，其中磁控溅射仪的工作气体采用氩气。
3、根据权利要求1所述的磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，其中所述的加温中的衬底温度保持在02℃-1000℃。
4、根据权利要求1所述的磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺，其特征在于，其中所述的退火是选择在真空退火或者保护气体气氛退火，退火退退火温度范围：200℃-1300℃，保护气体为氢气或氩气。
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| CN 03158500 CN1594648A (zh) | 2003-09-10 | 2003-09-10 | 磁控溅射方法制备碳化硅薄膜工艺 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN100369200C (zh) * | 2005-06-24 | 2008-02-13 | 中国科学院半导体研究所 | 在硅衬底上磁控溅射制备铁磁性锰硅薄膜的方法 |
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2003
- 2003-09-10 CN CN 03158500 patent/CN1594648A/zh active Pending
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