[發(fā)明專利]利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910367381.X
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN109989048A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雪梅;陳佳麗;金成剛;季佩宇;諸葛蘭劍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: C23C16/32
• 分類號: C23C16/32;C23C16/517
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明涉及一種利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法，包括以下步驟：（1）將襯底置于真空沉積室內(nèi)的基片臺(tái)上；（2）將真空放電室和真空沉積室內(nèi)的真空抽至本底真空；（3）從螺旋波天線尾部將Ar氣通入到放電腔室內(nèi)，Ar氣的流量為20?100sccm，打開射頻電源和直流電源，調(diào)節(jié)射頻電源的射頻頻率為2MHz?60 MHz、射頻功率為200?3000W，調(diào)節(jié)直流電源使軸向磁場強(qiáng)度為200?5000 Gs；（4）將有機(jī)硅烷液體加熱蒸發(fā)成氣體，通入到真空沉積室內(nèi)，在襯底上沉積碳化硅薄膜。本發(fā)明碳化硅薄膜制備的速度非常快，達(dá)到了0.93 mm/h，且制備的碳化硅薄膜均勻致密，具有粗糙度低、高的楊氏模量及顯微硬度優(yōu)勢，且制備方法操作簡單，成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法。

背景技術(shù)

碳化硅（SiC）是一種具有獨(dú)特物理和化學(xué)特性的Ⅳ-Ⅳ族化合物材料。Si原子和C原子間的強(qiáng)化學(xué)鍵賦予了該材料非常高的硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和高的熱導(dǎo)率等。SiC高的熱穩(wěn)定性決定了它不會(huì)在常溫下熔化，而高溫下的SiC則可以直接升華并分解為C和Si。SiC材料的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，它還是一種高硬度其耐磨材料，其莫氏硬度處于9.2~9.3，克氏硬度為3000kg/mm²，硬度指標(biāo)僅次于金剛石。由于SiC為間接帶隙半導(dǎo)體，其發(fā)光能力較弱。帶間的光吸收可使SiC單晶的顏色發(fā)生變化。另外，SiC材料還具有良好的抗輻射性能，SiC器件的抗輻射能力是Si器件的10~100倍。但是現(xiàn)有制備碳化硅薄膜的方法存在步驟繁瑣、沉積時(shí)間長、沉積速度很慢、沉積的薄膜不均勻、成本高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法，包括以下步驟：

（1）將襯底置于真空沉積室內(nèi)的基片臺(tái)上；

（2）將真空放電室和真空沉積室內(nèi)的真空抽至本底真空；

（3）從螺旋波天線尾部將Ar氣通入到放電腔室內(nèi)，Ar氣的流量為20-100sccm，打開射頻電源和直流電源，調(diào)節(jié)射頻電源的射頻頻率為2MHz-60 MHz、射頻功率為200-3000W，調(diào)節(jié)直流電源使軸向磁場強(qiáng)度為200-5000 Gs；

（4）將有機(jī)硅烷液體加熱蒸發(fā)成氣體，通入到真空沉積室內(nèi)，在襯底上沉積碳化硅薄膜。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括加熱溫度為90-130℃。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（4）中，液體源通過油浴加熱。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（2）中，本底真空為1×10^-4Pa。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（3）中，射頻頻率為13.56 MHz、射頻功率為1500W。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（3）中，軸向磁場強(qiáng)度為1480Gs。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（3）中，Ar氣的流量為60 sccm。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，利用螺旋波等離子體技術(shù)制備碳化硅薄膜的方法進(jìn)一步包括所述步驟（1）中，襯底為316不銹鋼。