[发明专利]采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法

权利要求书

1.一种采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法，其特征在于，通入反应腔体的气体体系选用SiH₄-CH₃SiCl₃-CH₄-H₂，首先在硅基体上沉积Si/SiC梯度涂层，然后在Si/SiC梯度涂层上沉积纯SiC涂层，或者在Si/SiC梯度涂层上依次沉积SiC/C梯度涂层、纯SiC涂层，或者在Si/SiC梯度涂层上依次沉积纯SiC涂层、SiC/C梯度涂层、纯C涂层、C/SiC梯度涂层和纯SiC涂层；其中：

（1）在硅基材上沉积Si/SiC梯度涂层时，SiH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为：在90~0sccm范围内线性均匀递减、在10~100sccm范围内线性均匀递增，且SiH₄和CH₃SiCl₃气体的总流量为100sccm保持不变，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为10~30h；

（2）沉积纯SiC涂层时，H₂/ CH₃SiCl₃的流量比控制在6~25，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为3~30h；

（3）沉积SiC/C梯度涂层时，CH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为：在0~90sccm范围内线性均匀递增、在100~10sccm范围内线性均匀递减，且CH₄和CH₃SiCl₃气体的总流量为100sccm保持不变，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为10~30h；

（4）沉积纯C涂层时，CH₄的气体流量控制为90~100sccm，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为3~10h；

（5）沉积C/SiC梯度涂层时，CH₄和CH₃SiCl₃气体流量分别控制为90~0sccm、10~100sccm，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为10~30h；

为了实现SiC涂层与Si基体的有效结合，沉积由富Si向化学计量比的SiC涂层成分过渡的梯度涂层，即Si/SiC梯度涂层——纯SiC涂层：先沉积Si/SiC梯度涂层，厚度控制在250μm~350μm；然后沉积纯SiC涂层，厚度控制在300μm以上；

或者，SiC与C的热膨胀系数差异较小，考虑纯SiC涂层与C的结合，实现Si/SiC梯度涂层——SiC/C梯度涂层——纯SiC涂层：先沉积Si/SiC梯度涂层，厚度控制在250μm~350μm；然后沉积SiC/C梯度涂层，厚度控制在250~350μm；最后沉积纯SiC涂层，厚度控制在300μm以上；

或者，为了沉积较厚的SiC梯度涂层，采用多层梯度的方式，在硅基体上依次沉积Si/SiC梯度涂层、纯SiC涂层、SiC/C梯度涂层、纯C涂层、C/SiC梯度涂层和纯SiC涂层：先沉积SiC/Si梯度涂层，厚度控制在250μm~350μm；然后沉积纯SiC涂层，涂层厚度控制在150μm~250μm；接着沉积SiC/C梯度涂层，厚度控制在250μm~350μm；再沉积纯C涂层，涂层厚度控制在150μm~250μm；接着沉积C/SiC梯度涂层，涂层厚度控制在250μm~350μm；最后沉积纯SiC涂层，涂层厚度控制在300μm以上。

2.按照权利要求1所述的采用化学气相沉积工艺在硅基体上制备超厚碳化硅梯度涂层的方法，其特征在于，在Si/SiC梯度涂层上沉积纯SiC涂层时，H₂/CH₃SiCl₃的流量比控制在10~25，沉积温度选择1050~1350℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为3~20h。