[發(fā)明專利]一種碳化硅薄膜的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110287216.7
• 申請(qǐng)日: 2011-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN102304701A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒志鵬;萬軍;夏洋;李超波;劉鍵;陳波;黃成強(qiáng);石莎莉;李勇滔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): C23C16/44
• 分類號(hào): C23C16/44;C23C16/32;C23C16/02
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及碳化硅薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用原子層沉積設(shè)備制備碳化硅薄膜的方法。

背景技術(shù)

阿奇遜在1891?年發(fā)現(xiàn)SiC?材料以來，SiC已成為人們廣為利用的非氧化物陶瓷材料。它有許多特性，如硬度高、耐磨削、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕、高熱導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性、寬帶隙以及高電子遷移率等，被作為磨料、耐火材料、電熱元件、黑色有色金屬冶煉等應(yīng)用的原料。其常見晶體結(jié)構(gòu)有六方和立方體兩種結(jié)構(gòu)，把它用做襯底可以較好地解決器件的散熱問題，因此在半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占有著重要的地位。其次，在近期的研究熱門石墨烯中，熱處理SiC襯底是一種制備石墨烯的方法，這一發(fā)現(xiàn)又促使了碳化硅材料的運(yùn)用。目前制備碳化硅的方法主要是還原SiO₂的方法，碳?xì)浠衔锖凸璧穆然锏暮铣煽梢缘玫捷^高純物質(zhì)，在藍(lán)寶石襯底上外延生長SiC也是在研究的方法。但是，目前的方法都面臨著生產(chǎn)成本較高的難題，SiC襯底的價(jià)格都居高不下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅薄膜的制備方法，所述方法制備出的碳化硅薄膜薄膜具有完整的晶格。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種碳化硅薄膜的制備方法，包括如下步驟：

將硅襯底放置于原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中；

向所述原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入含碳物質(zhì)，所述含碳物質(zhì)與所述硅襯底表面發(fā)生碳化學(xué)吸附，使得所述含碳物質(zhì)中的碳原子吸附在所述硅襯底表面；

向所述原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入含硅物質(zhì)，所述含硅物質(zhì)與所述硅襯底表面發(fā)生鹵代反應(yīng)，所述含硅物質(zhì)中的硅原子與所述硅襯底表面的碳原子形成碳硅鍵，待反應(yīng)完全后，所述硅襯底表面即生成碳化硅薄膜結(jié)構(gòu)。

上述方案中，所述將硅襯底放置于原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中的步驟之前還包括：所述硅襯底的表面經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)液和氫氟酸處理，所述硅襯底處理后的表面含有硅氫鍵。

上述方案中，所述含碳物質(zhì)為四氯化碳。

上述方案中，所述四氯化碳的流速為10sccm-400sccm，進(jìn)氣時(shí)間為0.5s-1s。

上述方案中，所述含硅物質(zhì)為硅烷。

上述方案中，所述硅烷的流速為10sccm-100sccm，時(shí)間為0.5s-1s。

上述方案中，所述在向所述原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入含碳物質(zhì)或含硅物質(zhì)的步驟之前還包括：向原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔通入氬氣或氮?dú)狻?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下：

本發(fā)明使用原子層沉積設(shè)備，利用襯底的晶格結(jié)構(gòu)對(duì)生長的影響，使得長出的碳化硅薄膜結(jié)構(gòu)具有完整的晶格，同時(shí)也使得在硅基上生長的薄膜的結(jié)構(gòu)性能得到提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中硅襯底表面經(jīng)過處理的形成Si-H鍵的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中向原子層沉積反應(yīng)腔通入四氯化碳并與硅襯底發(fā)生反應(yīng)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中硅襯底表面完全被碳吸附后的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中向原子層沉積反應(yīng)腔通入硅烷并于硅襯底表面碳原子發(fā)生反應(yīng)的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中硅襯底表面碳原子反應(yīng)完全后的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)施例提供一種碳化硅薄膜的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟101，通過標(biāo)準(zhǔn)液和氫氟酸處理單晶硅（111）襯底的表面，在硅襯底表面形成硅氫鍵，如圖1所示，其中，標(biāo)準(zhǔn)液是指：1號(hào)液，濃硫酸:雙氧水=4:1；2號(hào)液，氨水:純凈水:雙氧水=1:5:1；3號(hào)液，鹽酸:雙氧水:純凈水=1:1:6；

步驟102，向原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入氮?dú)?0秒，對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗；

步驟103，開啟設(shè)備，調(diào)整工作參數(shù)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需工作環(huán)境；向原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入四氯化碳CCl₄，四氯化碳是以飽和蒸發(fā)的方式通過載氣進(jìn)入到反應(yīng)腔中，載氣流量為30sccm，時(shí)間為0.5s，四氯化碳中的碳原子與硅襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，碳原子吸附在硅襯底表面，如圖2所示，反應(yīng)式為：???????????????????????????????????????????????；反應(yīng)時(shí)間為5s，反應(yīng)完全后的結(jié)果如圖3所示；

步驟104，向原子層沉積設(shè)備反應(yīng)腔中通入氮?dú)?0秒，對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗；