[发明专利]一种自支撑悬浮碳膜制备方法

权利要求书

1.一种自支撑悬浮碳膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法第一步是碳膜生长：

(1)首先将经过硅标准半导体工艺清洗后的硅晶圆衬底放置于真空管式炉恒温区中，利用真空泵对管式炉腔体抽真空；

(2)待真空度达到本底极限后，向管式炉腔体通入流量200～2000sccm的氩气，清洗管式炉腔体，清洗完毕，当气压到达气压0.1～10Pa时，运行管式炉，腔体开始升温；

(3)当管式炉内温度到达温度600～1000℃时，快速充入氢气，使得腔体内气压到达气压10～100kPa，此时保持腔体温度恒定，并保温时间0.5～3小时内，腔体内的高温还原性气体氢气，可以去除硅衬底表面自然氧化的薄层二氧化硅；

(4)保温时间结束，继续对管式炉加热，待管式炉腔内达到温度1000～1150℃后，快速充入高纯甲烷气体，待腔体温度达到气压10～100kPa后，同时停止含碳有机气体充入与抽真空，保温时间0.1～2小时；

(5)保温时间t2结束，停止加热，待管式炉腔内温度降低到温度1000～1100℃时，抽真空，排出残余甲烷气体，同时通入200～2000sccm流量高纯氩气作为保护气体；

(6)停止加热，待腔体降温至室温后，停止通入氩气，取出基片，完成包裹碳膜的生长；

所述制备方法第二步是对所述硅晶圆刻蚀：

(1)对硅衬底的两个表面中的某一表面的碳膜进行图形化开孔，以去除特定开孔区域表面上覆盖的碳膜；

(2)将衬底置于60～90℃的30％～50％的氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)溶液中进行湿法刻蚀，经过5h选择性刻蚀；

(3)刻蚀完成后，将样品置于去离子水中洗净，再取出自然晾干，得到硅衬底上具有自支撑结构的悬浮碳膜；

所述硅晶圆为单面或双面抛光的单晶或多晶硅，切割取向为[100]或[110]；所述图形化开孔技术包括：激光烧蚀、机械打磨和氧等离子体刻蚀；

所述碳膜最大厚度为2μm。

2.一种根据权利要求1所述自支撑悬浮碳膜的制备方法，其特征在于：如果需增加碳膜厚度，所述碳膜生长步骤如下：

(1)首先将经过硅标准半导体工艺清洗后的硅晶圆衬底放置于常压管式炉恒温区中；

(2)向管式炉腔体通入流量200～2000sccm的氩气，清洗管式炉腔体，清洗完毕，运行管式炉，腔体开始升温；

(3)当管式炉内温度到达温度600～1000℃时，通入流量10～100sccm的氢气，此时保持腔体温度恒定，并保温时间0.5～3小时，腔体内足量的高温还原性气体氢气，可以去除硅衬底表面自然氧化的薄层二氧化硅；

(4)保温时间结束，停止通入氢气，继续对管式炉加热，待管式炉腔内温度达到温度1000～1150℃后，通入流量10～1000sccm的高纯含碳有机气体，保温时间0.1～2小时；

(5)保温时间t结束，停止通入含碳有机物气体，停止加热，待管式炉腔内温度降低到温度1000～1100℃时，通入流量200～2000sccm的高纯氩气作为保护气体；

(6)停止加热，待腔体降温至室温后，停止通入氩气，取出基片，完成包裹碳膜的生长。