[發明專利]碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理方法

有效

• 申請號: 201711420112.2
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108183064B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 趙志飛;李赟;王翼;李忠輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C01B32/188
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

1.一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理方法，其特征是該方法包括如下述步驟：

(1)將清洗過的碳化硅襯底置于化學氣相沉積CVD設備內的基座上；

(2)設置反應室壓力為70-150 mbar，氫氣H₂流量50-150L/min，系統升溫至1400-1450℃；

(3)保持壓力和H₂流量不變，繼續升溫至刻蝕溫度1500-1600℃，升溫階段同時通入1-5sccm的碳源輔助刻蝕，條件為低溫時通入1-5sccm的小流量碳源輔助氫氣刻蝕；

(4)當升溫至刻蝕溫度1500-1600℃后，保持壓力、溫度和H₂流量不變，采用線性緩變的方式緩慢提高步驟(3)所采用的碳源流量至5-50sccm，輔助H₂刻蝕5-20min；

(5)關閉碳源通入反應室閥門，純H₂刻蝕5-20min；

(6)向反應室通入5-50sccm的硅烷輔助H₂刻蝕5-20min；

(7)保持反應室壓力和H₂流量不變，關閉硅烷通入反應室閥門，關閉射頻源，降溫至室溫，而后氬氣充填反應室至大氣壓，取出完成預處理的碳化硅襯底。

2.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(1)所述碳化硅襯底為正晶向的3~8英寸高純半絕緣碳化硅襯底。

3.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(3)所述碳源采用甲烷、乙烯、乙炔或丙烷。

4.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(4)采用線性緩變的方式緩慢提高步驟(3)所采用的碳源流量至5-50sccm的較大流量碳源輔助H₂刻蝕5-20min。

5.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(5)在完成步驟(4)碳源輔助氫氣刻蝕后采用純H₂刻蝕5-20min。

6.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(6)在完成步驟(5)純氫氣刻蝕后采用5-50sccm的硅烷輔助H₂刻蝕5-20min。

7.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是步驟(4)、(5)和(6)為一個完整的工藝氣體輔助氫氣刻蝕周期，根據實際需要進行多個周期的工藝氣體輔助刻蝕，以得到完美的可控臺階形貌。

8.根據權利要求1所述的一種應用于碳化硅熱解制備石墨烯的襯底可控臺階形貌預處理的方法，其特征是碳源輔助氫氣刻蝕、純氫氣刻蝕和硅烷輔助氫氣刻蝕的時間比例根據襯底廠家的不同和表面具體加工情況進行調整。