[發(fā)明專利]一種具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011431664.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112680720B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪洋;余盛杰;劉佳寶;柴攀;萬強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南德智新材料有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/458
• 分類號(hào): C23C16/458;C23C16/32;C23C16/26;C23C16/52
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 劉向丹

本發(fā)明公開了一種具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤及其制備方法，其包括基體和基體表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層由內(nèi)到外依次包括C?SiC共沉積層、SiC涂層、SiC?TaC共沉積梯度層和TaC涂層，所述C?SiC共沉積層由SiC和熱解C組成，所述SiC?TaC共沉積梯度層從內(nèi)到外TaC含量從0到100％呈梯度變化分布。C?SiC共沉積層、純SiC涂層和SiC?TaC共沉積梯度層能夠有效緩解TaC涂層熱膨脹系數(shù)大而造成涂層中內(nèi)應(yīng)力大的影響，可有效避免TaC涂層在使用過程中出現(xiàn)開裂脫落等問題，延長了使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤及其制備方法。

背景技術(shù)

基座盤是MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng))設(shè)備用外延生長單晶InP、GaN、AlN半導(dǎo)體的關(guān)鍵耗材。在高溫環(huán)境下，碳素材料暴露在氮?dú)狻睔獾冗€原性氣體氣氛時(shí)，會(huì)因?yàn)榕c上述還原性氣體發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)變質(zhì)或損傷，因此必須要在石墨基座盤表面涂覆一層均勻致密的陶瓷涂層作為防護(hù)。目前，市場(chǎng)上的石墨基座盤涂層均以CVD SiC涂層為主。但傳統(tǒng)的CVD SiC涂層所面臨的主要問題是：在高溫真空環(huán)境下的穩(wěn)定性較差，1200～1400℃下開始緩慢分解，涂層的使用壽命短，已不能滿足新一代半導(dǎo)體材料的制備需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤及其制備方法，以提高涂層穩(wěn)定性，延長使用壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤，其包括基體和基體表面的復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層由內(nèi)到外依次包括C-SiC共沉積層、SiC涂層、SiC-TaC共沉積梯度層和TaC涂層，所述C-SiC共沉積層由SiC和熱解C組成，所述SiC-TaC共沉積梯度層從內(nèi)到外TaC含量從0到100％呈梯度變化分布。

進(jìn)一步的，所述基體為石墨、Si或SiC材料中的一種。

進(jìn)一步的，所述C-SiC共沉積層SiC摩爾含量為40-60％，厚度為1-10μm。

進(jìn)一步的，所述SiC涂層厚度為10-20μm，所述SiC-TaC共沉積梯度層厚度為5-20μm。

進(jìn)一步的，所述TaC涂層厚度為20-50μm。

本發(fā)明提供的一種所述具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤的其制備方法，包括下述的步驟：

(1)通過化學(xué)氣相沉積法在基體表面沉積C-SiC共沉積層；

(2)在C-SiC共沉積層上沉積SiC涂層；

(3)通過共沉積法制備SiC-TaC共沉積梯度層，控制Ta源物質(zhì)的通入量隨沉積時(shí)間而逐步加大，Si源物質(zhì)的通入量卻隨著沉積時(shí)間同比例減小；

(4)在表面沉積TaC涂層，得到所述具有復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的MOCVD設(shè)備用基座盤。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)沉積條件為：以四氯化硅為Si源物質(zhì)，以甲烷為碳源物質(zhì)，甲烷和四氯化硅氣體的摩爾比為2:(0.8～1.2)，沉積溫度為1000～1600℃，沉積時(shí)間1～5h。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)調(diào)整Si源物質(zhì)和碳源物質(zhì)比例后沉積純SiC涂層，沉積溫度為1000～1600℃，沉積時(shí)間5～10h。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)通入氣態(tài)五氯化鉭作為Ta源物質(zhì)，沉積溫度為1000～1600℃，沉積時(shí)間10～20h，直至Si源物質(zhì)的通入量降為0，碳源物質(zhì)通入量保持不變。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)維持碳源物質(zhì)與Ta源物質(zhì)比例沉積純TaC涂層，沉積溫度為1000～1600℃，沉積時(shí)間20～50h。