[发明专利]一种通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法

说明书

本发明实施例公开了一种通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法，涉及半导体薄膜材料技术领域，本发明包括：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。本发明适用于在蓝宝石衬底上制备多晶SiC薄膜。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜材料技术领域，尤其涉及一种通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法。

背景技术

Si是第一代窄禁带半导体材料的代表，在所有半导体材料中其使用量占据绝对优势，几乎所有的功率及电力电子器件都使用Si材料来制造，但Si材料并不是完全理想的。例如：Si材料所制成的温度传感器，其有效测温区间仅为0～150℃，无法适应部分高温环境下的测量。因此，近年来也逐步开始研究第三代宽禁带半导体材料，即SiC材料。SiC材料具有优越的电学性能，特别适合制成高压、高温、耐辐照、高功率型半导体器件。

蓝宝石(Sapphire)是在刚玉宝石中，对除了红宝石(Ruby)以外颜色的其他刚玉宝石的通称，是一种非常优良的绝缘材料，具有硬度大，熔点很高，致密性非常好，抗辐射性非常好，并且化学稳定性很高等诸多特点。在人工制造的蓝宝石上制作一系列半导体器件，产生的寄生电极和漏电容都会非常小，而且蓝宝石衬底(1)是绝缘的，还不需要进一步额外的隔离工艺，从而实现了半导体器件的高度集成。

但是从基本参数上来看，蓝宝石衬底(1)和SiC薄膜的晶格失配很大，高达9％-15％，并且SiC在蓝宝石衬底(1)上的附着性很差，难以成核生长。因此，如何在蓝宝石衬底(1)上稳定地生长出具有一定取向的晶态SiC薄膜，是目前业内主要的研究方向。

发明内容

本发明的实施例提供一种通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法，能够实现在蓝宝石衬底上制备多晶SiC薄膜。

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。

本发明实施例提供的通过蓝宝石衬底制备多晶SiC薄膜的方法，通过加入Si-O-C中间过渡层后，薄膜材料形成初期成核更加容易，SiC薄膜沉积速率会有所提高，经快速热退火后，薄膜与衬底的晶格畸变程度有所减缓，且加入Si-O-C中间过渡层后，薄膜与蓝宝石衬底的结合力变强。同时并未影响薄膜的电阻随温度变化的稳定性，具有工作温度高，热稳定性好，工作可靠性高，所制备出的材料的应用范围广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的在蓝宝石衬底上制备多晶SiC薄膜的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的在蓝宝石衬底上制备多晶SiC薄膜的方法流程图；