[发明专利]在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法

权利要求书

1.一种在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，采用HMDSO/HMDS-H₂-Ar体系，在硅基体上依次制备出多孔硅层、SiOC缓冲层、SiOC层和纯SiC层的复合涂层；该方法包括以下步骤：

（1）在硅基体上制备多孔硅层，通入H₂和Ar，H₂的流量为100~1000sccm，Ar的流量为1000~6000sccm，刻蚀温度区间为900~1350℃，工作压强为10~1000Pa，刻蚀时间为5min~1h；

（2）在多孔硅层上沉积SiOC缓冲层，HMDSO液体流量为0.3~1g/min，H₂的流量为100~1000sccm，Ar流量为1000~6000sccm，沉积温度为1025~1150℃，工作压强为100~1000Pa，沉积时间为0.5~1h；

（3）在SiOC缓冲层上沉积SiOC层，HMDSO液体流量为0.3~2g/min，H₂的流量为100~1000sccm，Ar流量为1000~6000sccm，沉积温度选择900~1350℃，工作压强为10~1000Pa，沉积时间为1~100h；

（4）在SiOC层上沉积纯SiC涂层，HMDS液体流量为0.3~2g/min，H₂的流量为100~1000sccm，Ar流量为1000~6000sccm，沉积温度选择900~1350℃，工作压强为10~1000Pa，沉积时间为3~300h；

步骤（1）制备出多孔硅层厚度为10~20μm，步骤（2）沉积出SiOC缓冲层的厚度小于2μm，步骤（3）沉积出SiOC层的厚度控制为50μm~350μm，步骤（4）沉积出的纯SiC涂层厚度大于1000μm；

制备出的复合涂层有明显的分层，总厚度在1500μm以上，纯SiC层表面光滑，硬度为25~35GPa，杨氏模量为200~300GPa；

制备出的复合涂层界面处结合良好，无裂纹缝隙，结合力为30~35MPa。

2.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，HMDSO/HMDS-H₂-Ar体系中，每种成分的纯度均为99%以上。

3.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，液体原料HMDSO和HMDS气化后，由Ar带入反应腔体。

4.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，步骤（1）中，H₂的流量为200~800sccm，Ar的流量为2000~5000sccm，刻蚀温度为1050~1250℃，工作压强为200~800Pa。

5.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，步骤（2）中，HMDSO液体流量为0.3~0.8g/min，H₂的流量为200~800sccm，Ar流量为2000~5000sccm，沉积温度选择1050~1150℃，工作压强为200~800Pa。

6.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，步骤（3）中，HMDSO液体流量为0.5~1.5g/min，H₂的流量为200~800sccm，Ar流量为2000~5000sccm，沉积温度选择1050~1250℃，工作压强为200~800Pa。

7.按照权利要求1所述的在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法，其特征在于，步骤（4）中，HMDS液体流量为0.5~1.5g/min，H₂的流量为200~800sccm，Ar流量为2000~5000sccm，沉积温度选择1050~1250℃，工作压强为200~800Pa。