[发明专利]一种通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法

权利要求书

1.一种通过蓝宝石衬底(1)制备多晶SiC薄膜的方法，其特征在于，包括：

将清洗好的蓝宝石衬底(1)与SiC靶材置于真空反应腔体中，并将所述真空反应腔体抽至高真空状态，并对蓝宝石衬底(1)进行升温；

往所述真空反应腔体中通入氩气和氧气，并维持气压；

执行磁控溅射过程，得到过渡层(2)和过渡层(3)，其中，所述溅射过程包括先预溅射和正式溅射；

关闭氧通道，只通入氩气并维持气压，再次执行磁控溅射过程得到SiC薄膜(4)，待所述真空反应腔体冷却至室温后取出样品；

将所取出的样品置于快速退火炉中进行热退火；

将所述真空反应腔体中通入氩气和氧气，并维持气压，包括：打开与所述真空反应腔体连接的氧气和氩气的阀门，并通入这两种气体，其中，所通入的氩/氧比例为20/5，并调整分子泵的连接阀，控制所述真空反应腔体内气压为大于等于0.5且小于等于10Pa；

所述执行磁控溅射过程，包括：

在预溅射过程后执行正式溅射过程：

调整蓝宝石衬底(1)位置与所述SiC靶材对准，保持氩/氧气体的比例为20/5，在蓝宝石衬底(1)上进行持续时长大于等于30且小于等于60min的正式溅射，获得100至300nm厚的Si-O-C过渡层(2)；

保持溅射功率和蓝宝石衬底(1)位置不变，调整氩/氧气体的比例为20/1，调整分子泵的连接阀，使所述真空反应腔体内的气压继续稳定在大于等于0.5且小于等于10Pa；

在蓝宝石衬底(1)上进行大于等于30且小于等于60min的正式溅射，获得100至300nm厚的Si-O-C*过渡层(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，蓝宝石衬底(1)采用单晶蓝宝石衬底(1)的抛光C面，取向为<0001>。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SiC靶材的纯度为99.0％～99.9％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述真空反应腔体抽至高真空状态，并对蓝宝石衬底(1)进行升温，包括：

打开与所述真空反应腔体连接的机械泵，将所述真空反应腔体抽真空至小于等于8Pa；

继而打开与所述真空反应腔体连接的分子泵，将所述真空反应腔体抽真空至真空度小于等于2×10^-4Pa；

将蓝宝石衬底(1)加热至500～800℃并保温10min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行磁控溅射过程，包括：

执行预溅射过程：

打开射频电源，并调节功率为大于等于50且小于等于300W，进行持续时长大于等于5且小于等于20min的预溅射，以去除靶材表面附着的杂质。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，再次执行磁控溅射过程得到SiC薄膜(4)，包括：

保持溅射功率和蓝宝石衬底(1)位置不变，关闭所述氧气的阀门，只往所述真空反应腔体内通入氩气；

并调整分子泵的连接阀，使所述真空反应腔体内的气压继续稳定在大于等于0.5且小于等于10Pa；

在蓝宝石衬底(1)上再次执行持续时间为大于等于2且小于等于6h的正式溅射，获得大于等于1且小于等于5μm厚的SiC薄膜(4)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所取出的样品置于快速退火炉中进行热退火，包括：

待蓝宝石衬底(1)及薄膜冷却至室温后，往所述真空反应腔体中通入氮气；

直至所述真空反应腔体内外气压一致，打开腔体并取出样品；

所述样品放置于快速退火炉中，通入氩气作为保护气，以大于等于80且小于等于200℃/s的速率从室温升至大于等于800且小于等于1000℃，并进行热退火10min，再以大于等于10且小于等于20℃/s的速率降温至室温。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在磁控溅射制备过渡层(2)、(3)与SiC薄膜(4)之前清洗蓝宝石衬底(1)：

将蓝宝石衬底(1)放入丙酮中超声清洗10min，以去除衬底表面的油脂；

然后将蓝宝石衬底(1)放入酒精中超声清洗10min洗去丙酮有机溶剂，再放入去离子水中超声清洗10min；

再将蓝宝石衬底(1)放入为10％的氢氟酸中，浸泡15s以去除表面附着的氧化物杂质；

最后将蓝宝石衬底(1)放入去离子水中超声清洗10min，之后取出用氮气枪吹干并封存。