專利名稱：磁控濺射方法制備碳化硅薄膜工藝的制作方法
技術領域：
本發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：
作為重要的第三代寬帶隙半導體材料，碳化硅材料由于其寬帶隙、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，部分原因是碳化硅材料的制備困難，同時在器件制作上與現在已經成熟的硅器件制作工藝不兼容。本發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用于微電子、光電子行業的碳化硅薄膜。碳化硅被認為是比較有潛力的能夠應用于高溫、高壓等極端條件下的第三代半導體材料，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，其應用始終受到限制。
發明內容
本發明的目的在于，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結構的具有擇優取向的晶體薄膜，在器件制造時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GaN材料的襯底。
本發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氣體氣氛退火，退火溫度范圍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硅襯底上制備碳化硅薄膜的工藝。碳化硅是極有發展前途的應用于高溫、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)方式生產碳化硅薄膜，而本發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，并且在器件制作中可以利用成熟的硅生產工藝，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氣體氣氛退火，退火溫度范圍200℃-1300℃，保護氣體為氫氣或氬氣。
實施例1.碳化硅非晶薄膜的生長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，進行濺射生長，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℃的溫度范圍內進行濺射生長；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，生長碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制備碳化硅薄膜工藝。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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氣體氣氛退火，退火退退火溫度范圍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，生長碳化硅薄膜；4)退火；5)完成制備碳化硅薄膜工藝。
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