[发明专利]在蓝宝石衬底上异质外延生长碳化硅薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种在蓝宝石衬底上异质外延生长半导体碳化硅薄膜的方法。主要解决在蓝宝石衬底上直接生长碳化硅薄膜时薄膜与衬底之间粘附性差,不易核生长的缺陷。提出一种在蓝宝石衬底与SiC薄膜之间介入一层缓冲层作为过渡,以减少晶格失配的生长碳化硅薄膜的方法,即在蓝宝石衬底上先淀积一层AlN材料作为缓冲层,形成复合衬底,再在其复合衬底上外延生长SiC薄膜,形成蓝宝石－缓冲层－碳化硅三层结构,在蓝宝石AlN复合衬底上得到单结晶的6H－SiC薄膜。本发明在蓝宝石－氮化铝复合衬底上已经得到的单结晶碳化硅薄膜,具有明显优于在硅衬底上得到的薄膜质量,其应力低于在硅衬底上得到SiC应力的5倍,折射率在正常的SiC薄膜范围内之优点,是制作SiCOICMOS器件的重要技术,且可保证器件的稳定性和可靠性。

主权项

1.一种在蓝宝石衬底异质外延生长碳化硅薄膜的方法，采用氮化铝(AlN)作为在蓝宝石衬底上生长碳化硅(SiC)薄膜的缓冲层。即在蓝宝石衬底上先淀积一层AlN材料作为缓冲层形成复合衬底，再在其复合衬底上外延生长SiC薄膜，形成蓝宝石-缓冲层-碳化硅多层结构，在蓝宝石-AlN复合衬底上得到单结晶的6H-SiC薄膜。其工艺过程如下：(1)蓝宝石衬底采用C面，抛光表面；(2)对蓝宝石单晶衬底进行预处理；①用H2SO4∶H3PO4＝3∶1进行腐蚀处理12min，去离子水冲洗，烘干待用②在H2气流中，1150℃的高温下热处理10min，除去表面损伤(3)用CVD方法在蓝宝石衬底上生长AlN缓冲层；源物质为：三甲基铝TMA和氨气NH3；源物质通人时间：30～60秒生长温度：700～1000℃淀积的AlN缓冲层形态与结构：单结晶六方结构，厚度为50nm～150nm，(4)用CVD方法在该“蓝宝石-AlN缓冲层”复合衬底上外延生长SiC薄膜；气体源为：硅烷SiH4，和丙烷C3H8，稀释及输运气体为：H2；生长温度为：1300～1400℃；反应室压力为：常压。