[發明專利]一種具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤及其制備方法

有效

• 申請號: 202011278741.8
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112391675B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 汪洋;楊建;蘇凱;李權
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12;C30B29/36;C30B29/40
• 代理公司: 南京勤行知識產權代理事務所(普通合伙) 32397
• 代理人: 尹英

1.一種具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤，其特征在于，由內至外包括依次層疊的石墨基座盤基體、第一SiC界面層、Si過渡層、第二SiC界面層、熱解炭過渡層以及梯度SiC涂層；其中，第一SiC界面層、Si過渡層、第二SiC界面層、熱解炭過渡層以及梯度SiC涂層在石墨基座盤表面全覆蓋，所述梯度SiC涂層包括SiC組份和C組份，SiC組份含量從內至外從0％逐漸增加到100％，C組份含量從內至外從100％逐漸減少到0％，所述梯度SiC涂層的厚度為60-100μm，所述梯度SiC涂層的粗糙度低于2μm。

2.根據權利要求1所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤，其特征在于，所述Si過渡層的厚度為5-10μm，所述熱解炭過渡層厚度為1-5μm。

3.根據權利要求1所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤，其特征在于，所述第一SiC界面層以及第二SiC界面層的厚度為50-500nm。

4.一種采用如權利要求1-3任一所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S01、對石墨基座盤基體進行預處理，采用化學氣相沉積工藝在石墨基座盤基體的表面沉積Si過渡層；

步驟S02、采用化學氣相沉積工藝在步驟S01中形成的Si過渡層上沉積熱解炭過渡層；

步驟S03、采用化學氣相沉積工藝在步驟S02中形成的熱解炭過渡層上沉積梯度SiC涂層；其中，梯度SiC涂層采用四氯化硅為Si源物質，以甲烷為碳源物質，氬氣為稀釋氣，H₂為載氣，甲烷和四氯化硅氣體的摩爾比為從1:0逐步變為1:1，沉積溫度為1000～1200℃，沉積時間為5～50h，形成梯度SiC涂層；

步驟S04、將化學氣相沉積反應室內的溫度升高至1400-1600℃，隨后保溫1-5h，所述石墨基座盤基體與Si過渡層之間發生原位反應，形成第一SiC界面層，所述Si過渡層與熱解炭過渡層之間發生原位反應，形成第二SiC界面層；

步驟S05、將化學氣相沉積反應室內降溫至室溫，得到具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤。

5.根據權利要求4所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤的制備方法，其特征在于，所述步驟S01中，采用四氯化硅為前驅體，氬氣為稀釋氣，氫氣為載氣，沉積溫度1000～1400℃，沉積時間為1～20h，形成Si過渡層。

6.根據權利要求4所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤的制備方法，其特征在于，所述步驟S02中，采用甲烷為碳源物質，氬氣為稀釋氣，沉積溫度為900～1200℃，沉積時間為1～20h，形成熱解炭過渡層。

7.根據權利要求4所述的具有過渡層結構的半導體用石墨基座盤的制備方法，其特征在于，所述步驟S03中，保持步驟S02的工藝參數不變，通入不同含量的四氯化硅氣體形成梯度SiC涂層；所述四氯化硅氣體的通入量為y＝a·t，其中，y代表四氯化硅的通入量，a為大于0的正數，t代表時間。