专利名称：具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底及制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别指一种利用离子束外延设备制备的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底。
背景技术：
硅(Si)除具有品质好、价格低、大尺寸、器件工艺成熟及可集成等优点之外，还具有良好的导热、导电特性，因此常被作为大失配异质结构材料氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及氮化铝(AlN)等外延生长的衬底使用。可是由于存在大的晶格失配和热膨胀系数差异以及界面化学问题的影响，直接生长很难取得令人满意的结果。采用衬底制备技术是解决大失配外延问题的主要手段，即通过改变衬底表面的晶体结构、物理及化学性质来使衬底更适合异质外延生长，如传统缓冲层技术、常规可协变(柔性)衬底技术以及图形衬底技术等。虽然进行了许多尝试，然而现有的各种衬底制备技术一直难以从根本上解决上述重要的宽带隙化合物半导体材料的大失配问题，致使其商业化应用与推广受到极大制约和影响。因此，继续发展新的衬底制备技术仍然是大失配异质结构材料制备生长研究中的重要课题。
近年来在传统缓冲层技术和基于“无支撑衬底”模型的常规可协变衬底技术的基础上又发展了一种被称为超薄中间层可协变衬底的新可协变衬底技术。即在某一失配外延体系中的衬底和外延层之间引入满足一定条件的超薄中间层，而把包含具有失配应变协调作用强键合超薄中间层的衬底就称为超薄中间层可协变衬底。陈涌海等人在发表于2005年《半导体学报》第26卷第9期1740页的学术论文中，利用所提出的“超薄中间层衬底”模型对引入强键合超薄中间层的失配外延体系的失配应变作用机理进行了系统地理论探讨和分析，并给出了理想可协变超薄中间层应满足的基本条件(1)与支撑衬底和外延层之间的晶格失配度符号相反，即一正一负或者一负一正，并尽可能与支撑衬底和外延层都有更好的晶格匹配关系；(2)尽可能薄，最好小于其与衬底和外延层之间的最小临界厚度，且表面光滑平整。此外，考虑到实际的外延生长情况，还应尽可能符合如下条件(3)具有良好的热、化学稳定性。不易与衬底和外延层之间发生界面化学反应或者存在化学成分互扩散，致使中间层的失配应变协调作用减弱或丧失；(4)与现有的半导体技术兼容的材料；(5)制备工艺简单、低成本。这既为可协变超薄中间层的选择和制备提供了基本的理论依据和指导，还对一些利用超薄中间层解决大失配外延问题的实验结果给予了解释说明。比如，2001年美国摩托罗拉实验室的研究人员以与GaAs外延层有较大失配(3.2％)的12nm厚超薄SrTiO3为中间层成功的在Si衬底上制备生长得到接近零位错密度的大尺寸GaAs薄膜材料，而在此之前，许多人尝试以与GaAs外延层有更好匹配关系(-0.1％)的超薄Ge或GexSi1-x为中间层却都未在Si衬底上制备生长得到令人满意的GaAs薄膜材料。这是因为SrTiO3中间层与Si衬底和GaAs外延层的晶格失配度分别为-1.6％和3.2％，符号一负一正，而且仅有12nm厚，符合可协变超薄中间层的基本条件，而Ge或GexSi1-x为中间层与Si衬底和GaAs外延层的晶格失配度分别为-4.0％和-0.1％，符号都为负，不符合可协变超薄中间层的基本条件，因此难以取得很理想结果。可见，如何选择符合可协变超薄中间层基本条件的超薄中间层，是实现Si衬底上的大失配外延层高质量生长的重要前提。相比原有的各种基于“无支撑衬底”理论模型的常规可协变衬底，这类超薄中间层可协变衬底的制备工艺简单、重复性好且低成本，仅通过简单的超薄层生长就可获得结晶质量好且表面光滑平整的可协变层，而无需复杂的键合技术或者高能离子注入与纳米尺度的化学减薄技术，还可能避免二次外延过程中引入杂质污染。
对于Si衬底上制备生长具有近似晶格常数的宽带隙化合物半导体材料ZnO、GaN和AlN而言，具有立方结构的3C-SiC超薄中间层符合可协变中间层的基本条件，即与Si衬底的失配度为3.68％，与ZnO、GaN和AlN外延层的失配度分别为-5.40％、-3.44％和-0.95％，并且3C-SiC超薄中间层具有良好的热、化学稳定性和导热特性，此外，还与成熟的Si基半导体器件工艺兼容。然而，目前现有的常规SiC薄膜制备生长工艺，如化学气相沉积(CVD)、磁控溅射及等离子体辅助沉积等，都难以实现3C-SiC薄膜在Si衬底上的低温(1000℃以下)超薄(几到几十纳米)高纯优质生长，因而无法获得具有很高结晶质量和光滑平整表面的Si基超薄3C-SiC中间层可协变衬底。因此，发展新超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底制备技术具有重要的研究意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可协变衬底，特别是指一种利用离子束外延设备制备的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，利用离子束外延设备实现超薄3C-SiC薄膜材料在Si(111)衬底上的高质量生长，为大失配异质结构材料氧化锌、氮化镓及氮化铝等的外延生长提供一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，并为研制开发新型的光电子器件奠定基础。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，包括如下几部分一硅衬底，该硅衬底起支撑的作用；一超薄3C-SiC中间层，该超薄3C-SiC中间层制备在硅衬底上，起失配应变协调的作用，并与硅衬底一起构成硅基可协变衬底；一外延层，该外延层制备在超薄3C-SiC中间层上，并与底部硅衬底有较大晶格失配。
其中超薄3C-SiC中间层的厚度为5-30nm，材料为单晶和多晶碳化硅薄膜材料。
其中外延层与超薄3C-SiC中间层之间的晶格失配度符号和中间超薄3C-SiC中间层与硅衬底的晶格失配度符号相反，即一负一正，并且外延层与超薄3C-SiC中间层的晶格失配度数值为0-10％。
其中外延层的材料为氧化锌、氮化镓、氮化铝及碳化硅薄膜材料，该些材料是采用磁控溅射、金属有机气相沉积、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延及离子束外延方法制备的。
本发明一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，制备方法包含如下步骤取一硅衬底；采用离子束外延的方法，在硅衬底上制备超薄3C-SiC中间层；采用磁控溅射的方法，在超薄3C-SiC中间层上制备一外延层。
其中超薄3C-SiC中间层的制备步骤如下步骤1选用纯度要求不高的氩气作为低能双离子束外延设备I束离子源产生用于衬底表面干法溅射清洗的氩离子束原材料；步骤2选用纯度要求不高的一氧化碳气体作为低能双离子束外延设备II束离子源产生用于碳化硅薄膜制备生长的碳离子束原材料；步骤3将Si(111)衬底置入低能双离子束外延设备生长室；步骤4抽低能双离子束外延设备整个系统的真空；步骤5对两个离子源进行烘烤去气；步骤6对生长室内的硅衬底进行烘烤去气和表面高温脱氧处理；步骤7利用低能双离子束外延设备I束产生出的同位素纯低能氩离子束轰击溅射干法清洗硅衬底表面；步骤8关闭低能双离子束外延设备I束的氩离子束；步骤9利用低能双离子束外延设备II束产生出的同位素纯低能碳离子束在Si(111)衬底上进行超薄3C-SiC中间层2的低温高纯生长。
其中步骤5中烘烤去气前两个离子源内真空度达到5-9×10-4Pa，烘烤加热的温度为120-300℃。
其中步骤6中硅衬底烘烤去气和表面高温脱氧前生长室内的真空度应达到1-5×10-5Pa，加热温度为750-850℃，时间20-30分钟。
其中步骤7中用于硅衬底表面轰击溅射干法清洗的同位素纯低能氩离子束的束流密度应为50-100μA/cm2，氩离子能量为200-300eV，干法清洗时间为2-5分钟。
其中步骤9中得到的同位素纯低能碳离子束是通过调整II束的磁四极透镜装置与辅助的磁导向装置的磁场及静电偏转电极装置的电场来控制沉积在衬底上的低能碳离子束束斑形状和大小，辅助衬底小角度左右扫描摆动以提高所制备碳化硅薄膜的均匀性和增大成膜面积。
其中步骤9中的同位素纯低能碳离子束束流密度应为50-100μA/cm2，能量应为20-100eV，剂量应为1-8×1017dose，生长温度应为700-800℃。
其中在制备外延层氧化锌薄膜时，应采用60-100W交流射频溅射功率溅射纯度为99.99％-99.999％氧化锌靶材，工作气体氩气与辅助反应气体氧气流量配比应为4∶1-9∶1，总工作气压应为0.2-1.0Pa，生长温度应为450℃-550℃，无辅助反应气体氧气的预生长时间应为1-5分钟，有辅助反应气体氧气的生长时间应为120-240分钟。
本发明与现有技术相比具有如下的有益效果相比现有的常规SiC薄膜制备生长工艺，如化学气相沉积(CVD)、磁控溅射及等离子体辅助沉积等，本发明采用离子束外延方法在Si衬底上可以实现3C-SiC薄膜在1000℃以下的低温超薄高纯优质生长，几到几十纳米厚薄膜具有高结晶质量的单一3C-SiC(111)取向，且表面还比较光滑平整，因而获得了具有高质量超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底。
相比现有的各种基于“无支撑衬底”理论模型的常规可协变衬底，本发明的Si基超薄3C-SiC中间层可协变衬底的制备工艺简单、重复性好且低成本。仅通过简单的离子束外延超薄层低温高纯生长就可实现，而且可协变层的结晶质量好、表面光滑平整，而无需复杂的键合技术或者高能离子注入与纳米尺度的化学减薄技术，还可以避免杂质污染问题。
相比普通硅衬底和现有的各种传统缓冲层技术，本发明的Si基超薄3C-SiC中间层可协变衬底具有更好的失配应变协调作用，其上所制备生长的大失配外延层氧化锌材料生长质量提高，而残余张应力减小。该衬底同时也适用于大失配异质结构材料氮化镓和氮化铝的外延生长。因此为实现这些具有优越光电性能的重要宽带隙化合物半导体材料与成熟的Si基微电子器件工艺完美结合和研制开发新型的光电子器件奠定基础。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1、具有超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底结构示意图其中21为底部Si(111)衬底；22为超薄3C-SiC中间层，制备在21上，并与1一起构成Si基可协变衬底；23为大失配外延层，制备在22上，与21有较大晶格失配，并与21、22一起构成大失配异质结构材料。
图2、制备超薄3C-SiC中间层的低能双离子束外延设备示意图其中I束产生用于干法溅射清洗硅衬底表面的同位素纯低能氩离子束，II束产生用于碳化硅衬底表面外延生长超薄3C-SiC中间层的同位素纯低能碳离子束，1为离子源，2为离子源束流调控装置，3为磁分析器装置，4.1为氩离子(Ar+)束，4.2为碳离子(C+)束，5.1为电四极透镜装置，5.2为磁四极透镜装置，6为静电偏转电极装置，7为减速透镜装置，8为衬底，9为离子束束流监测装置，10为超高真空生长室。
图3、Si(111)衬底上采用离子束外延方法制备得到的超薄3C-SiC中间层测试分析结果a为原子力表面形貌测试(AFM)，b为X射线衍射测试(XRD)，c为俄歇能谱深度分析(AES)。
图4、在普通Si(111)衬底(a)和具有超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底(b)上，采用相同的磁控溅射生长工艺制备得到的ZnO薄膜样品的原子力表面形貌(AFM)测试分析结果。
图5、在普通Si(111)衬底(a)和具有超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底(b)上，采用相同的磁控溅射生长工艺制备得到的ZnO薄膜样品的X射线衍射(XRD)测试分析结果。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，包括如下几部分一硅衬底21，该硅衬底21起支撑的作用；一超薄3C-SiC中间层22，该超薄3C-SiC中间层22制备在硅衬底21上，起失配应变协调的作用，并与硅衬底21一起构成硅基可协变衬底；其中超薄3C-SiC中间层2的厚度为5-30nm，材料为单晶和多晶碳化硅薄膜材料；一外延层23，该外延层制备在超薄3C-SiC中间层22上，并与底部硅衬底21有较大晶格失配；该外延层23与超薄3C-SiC中间层22之间的晶格失配度符号和中间超薄3C-SiC中间层22与硅衬底21的晶格失配度符号相反，即一负一正，并且外延层3与超薄3C-SiC中间层22的晶格失配度数值为0-10％；该外延层23的材料为氧化锌、氮化镓、氮化铝及碳化硅薄膜材料，该些材料是采用磁控溅射、金属有机气相沉积、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延及离子束外延方法制备的。
请再参阅图1，本发明一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，制备方法包含如下步骤取一硅衬底21；采用离子束外延的方法，在硅衬底21上制备超薄3C-SiC中间层22；采用磁控溅射的方法，在超薄3C-SiC中间层22上制备一外延层23。
该超薄3C-SiC中间层22的制备步骤如下步骤1选用纯度要求不高的氩气作为低能双离子束外延设备I束离子源产生用于衬底表面干法溅射清洗的氩离子束原材料；步骤2选用纯度要求不高的一氧化碳气体作为低能双离子束外延设备II束离子源产生用于碳化硅薄膜制备生长的碳离子束原材料；步骤3将Si(111)衬底置入低能双离子束外延设备生长室；步骤4抽低能双离子束外延设备整个系统的真空；
步骤5对两个离子源进行烘烤去气，该烘烤去气前两个离子源内真空度达到5-9×10-4Pa，烘烤加热的温度为120-300℃；步骤6对生长室内的硅衬底进行烘烤去气和表面高温脱氧处理，该硅衬底烘烤去气和表面高温脱氧前生长室内的真空度应达到1-5×10-5Pa，加热温度为750-850℃，时间20-30分钟；步骤7利用低能双离子束外延设备I束产生出的同位素纯低能氩离子束轰击溅射干法清洗硅衬底表面，该用于硅衬底表面轰击溅射干法清洗的同位素纯低能氩离子束的束流密度应为50-100μA/cm2，氩离子能量为200-300eV，干法清洗时间为2-5分钟；步骤8关闭低能双离子束外延设备I束的氩离子束；步骤9利用低能双离子束外延设备II束产生出的同位素纯低能碳离子束在Si(111)衬底上进行超薄3C-SiC中间层22的低温高纯生长，得到的同位素纯低能碳离子束是通过调整II束的磁四极透镜装置与辅助的磁导向装置的磁场及静电偏转电极装置的电场来控制沉积在衬底上的低能碳离子束束斑形状和大小，辅助衬底小角度左右扫描摆动以提高所制备碳化硅薄膜的均匀性和增大成膜面积，该同位素纯低能碳离子束束流密度应为50-100μA/cm2，能量应为20-100eV，剂量应为1-8×1017dose，生长温度应为700-800℃。
其中在制备外延层氧化锌薄膜时，应采用60-100W交流射频溅射功率溅射纯度为99.99％-99.999％氧化锌靶材，工作气体氩气与辅助反应气体氧气流量配比应为4∶1-9∶1，总工作气压应为0.2-1.0Pa，生长温度应为450℃-550℃，无辅助反应气体氧气的预生长时间应为1-5分钟，有辅助反应气体氧气的生长时间应为120-240分钟。
实现发明的最好方式1.实现发明的主要设备半导体薄膜制备设备(如离子束外延(IBE)系统、分子束外(MBE)系统、磁控溅射(MS)设备、脉冲激光沉积(PLD)系统、金属有机气相沉积(MOCVD)系统及化学气相沉积(CVD)系统等)；真空设备(如机械真空泵、涡轮分子泵、低温冷凝泵、离子泵、升华泵等)；半导体衬底材料的清洗设备。
2.根据生长设备的功能特点和具体情况，对超薄3C-SiC中间层和大失配外延层的生长技术路线进行调整。
3.利用离子束外(IBE)系统进行超薄3C-SiC中间层的制备生长，利用磁控溅射(MS)设备、分子束外(MBE)系统、脉冲激光沉积(PLD)系统、金属有机气相沉积(MOCVD)系统及化学气相沉积(CVD)系统等设备进行大失配外延层的制备生长。
4.对于半导体薄膜制备系统的设备参数，视具体情况而定。
实施例具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的结构参见图1，其主要的技术参数见表1。
表1具有超薄碳化硅中间层硅基可协变衬底的主要技术参数
参照图1中的Si基可协变衬底示意图和图2中的低能双离子束外延(IBE)设备示意图及表2中的实验参数与试分析结果，叙述具有超薄3C-SiC中间层22的Si基可协变衬底的离子束外延(IBE)方法制备过程，具体包含如下步骤步骤1选用氩气作为低能双离子束外延设备I束离子源2产生用于衬底21表面干法溅射清洗的氩离子束4.1原材料；步骤2选用一氧化碳气体作为低能双离子束外延设备II束离子源2产生用于碳化硅薄膜制备生长的碳离子束4.2原材料；步骤3将硅衬底21置入离子束外延设备生长室10；步骤4抽整个离子束外延设备系统的真空；步骤5对两个离子源进行烘烤去气；步骤6对生长室10内的硅衬底21进行烘烤去气和表面高温脱氧处理；步骤7利用低能双离子束外延设备I束产生出的同位素纯低能氩离子束4.1轰击溅射干法清洗硅衬底21的表面；步骤8关闭低能双离子束外延设备I束的氩离子束4.1；步骤9利用低能双离子束外延设备II束产生出的同位素纯低能碳离子束4.2在衬底21上进行超薄3C-SiC中间层22的低温高纯生长。
步骤10对制备的超薄3C-SiC中间层22进行原子力表面形貌(AFM)、X射线衍射(XRD)及俄歇能谱(AES)测试分析。
表2离子束外延方法制备超薄3C-SiC中间层的实验参数与测试结果
利用交流射频磁控溅射方法，在所制备的具有超薄3C-SiC中间层22的Si基可协变衬底上进行大失配外延层氧化锌材料23的制备生长实验，并与普通Si(111)衬底上结果进行对比，主要的实验参数参见表3，氧化锌外延层样品的测试结果参见图4和图5。
表3交流射频磁控溅射方法制备氧化锌外延层的主要实验参数
由图4的原子力表面形貌(AFM)测试分析结果给出a、b两个ZnO薄膜样品在5×5μm尺度内的二维表面粗糙度(RMS)分别为6.4nm和3.9nm。表明具有3C-SiC薄中间层的Si基可协变衬底上的ZnO薄膜样品a表面更加光滑平整。普通Si(111)衬底上的ZnO薄膜样品b的表面形貌相对比较差，说明是膜层内积聚较大的应力。从图5的X射线衍射(XRD)测试结果可以看出，普通Si(111)衬底上的ZnO样品a没有实现C轴单一择优取向生长，XRD谱中除了观察到比较强的C轴取向ZnO(002)衍射峰34.403°和ZnO(004)衍射峰72.537°，还观察到比较弱的非C轴取向的ZnO(100)衍射峰31.743°、ZnO(101)衍射峰36.232°和ZnO(103)衍射峰62.840°，而且ZnO(002)衍射峰2θ角的半高宽(FWHM)为0.418°，计算得到ZnO(002)面面间距d值为2.6047，而标准值d0为2.6033，计算得到的晶粒尺寸(D)为19.7nm，表明该样品的结晶质量比较差，并且膜层内积聚较大的压应力。
相比较而言，具有超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底上的ZnO样品b实现了C轴单一择优取向生长，XRD谱中仅观察到很强的C轴取向ZnO(002)衍射峰34.450°和ZnO(004)衍射峰72.642°，并且ZnO(002)衍射峰的2θ角半高宽(FWHM)值也比较小0.351°，计算得到的ZnO(002)面间距的d值为2.6014，晶粒尺寸(D)为23.4nm。表明该样品具有比较好的结晶质量，且仅残存部分张应力。上述实验结果说明具有超薄3C-SiC中间层的Si基可协变衬底具有比较好的失配应变协调作用，其上采用交流射频磁控溅射方法制备生长的大失配外延层ZnO材料的晶质量提高、表面形貌大幅度改善，且膜层内残余应力减小。所以是一种提高ZnO薄膜材料生长质量的新型Si基衬底，并且也可用于GaN和AlN外延层的制备生长。
权利要求
1.一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，包括如下几部分一硅衬底，该硅衬底起支撑的作用；一超薄3C-SiC中间层，该超薄3C-SiC中间层制备在硅衬底上，起失配应变协调的作用，并与硅衬底一起构成硅基可协变衬底；一外延层，该外延层制备在超薄3C-SiC中间层上，并与底部硅衬底有较大晶格失配。
2.权利要求1所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，其中超薄3C-SiC中间层的厚度为5-30nm，材料为单晶和多晶碳化硅薄膜材料。
3.权利要求1所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，其中外延层与超薄3C-SiC中间层之间的晶格失配度符号和中间超薄3C-SiC中间层2与硅衬底的晶格失配度符号相反，即一负一正，并且外延层与超薄3C-SiC中间层的晶格失配度数值为0-10％。
4.权利要求1、3所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，其中外延层的材料为氧化锌、氮化镓、氮化铝及碳化硅薄膜材料，该些材料是采用磁控溅射、金属有机气相沉积、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延及离子束外延方法制备的。
5.一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，制备方法包含如下步骤取一硅衬底；采用离子束外延的方法，在硅衬底上制备超薄3C-SiC中间层；采用磁控溅射的方法，在超薄3C-SiC中间层上制备一外延层。
6.根据权利要求5所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中超薄3C-SiC中间层的制备步骤如下步骤1选用纯度要求不高的氩气作为低能双离子束外延设备I束离子源产生用于衬底表面干法溅射清洗的氩离子束原材料；步骤2选用纯度要求不高的一氧化碳气体作为低能双离子束外延设备II束离子源产生用于碳化硅薄膜制备生长的碳离子束原材料；步骤3将Si(111)衬底置入低能双离子束外延设备生长室；步骤4抽低能双离子束外延设备整个系统的真空；步骤5对两个离子源进行烘烤去气；步骤6对生长室内的硅衬底进行烘烤去气和表面高温脱氧处理；步骤7利用低能双离子束外延设备I束产生出的同位素纯低能氩离子束轰击溅射干法清洗硅衬底表面；步骤8关闭低能双离子束外延设备I束的氩离子束；步骤9利用低能双离子束外延设备II束产生出的同位素纯低能碳离子束在Si(111)衬底上进行超薄3C-SiC中间层的低温高纯生长。
7.根据权利要求6所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中步骤5中烘烤去气前两个离子源内真空度达到5-9×10-4Pa，烘烤加热的温度为120-300℃。
8.根据权利要求6所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中步骤6中硅衬底烘烤去气和表面高温脱氧前生长室内的真空度应达到1-5×10-6Pa，加热温度为750-850℃，时间20-30分钟。
9.根据权利要求6所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中步骤7中用于硅衬底表面轰击溅射干法清洗的同位素纯低能氩离子束的束流密度应为50-100μA/cm2，氩离子能量为200-300eV，干法清洗时间为2-5分钟。
10.根据权利要求6所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中步骤9中得到的同位素纯低能碳离子束是通过调整II束的磁四极透镜装置与辅助的磁导向装置的磁场及静电偏转电极装置的电场来控制沉积在衬底上的低能碳离子束束斑形状和大小，辅助衬底小角度左右扫描摆动以提高所制备碳化硅薄膜的均匀性和增大成膜面积。
11.根据权利要求6所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中步骤9中的同位素纯低能碳离子束束流密度应为50-100μA/cm2，能量应为20-100eV，剂量应为1-8×1017dose，生长温度应为700-800℃。
12.根据权利要求5所述的具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底的制备方法，其特征在于，其中在制备外延层氧化锌薄膜时，应采用60-100W交流射频溅射功率溅射纯度为99.99％-99.999％氧化锌靶材，工作气体氩气与辅助反应气体氧气流量配比应为4∶1-9∶1，总工作气压应为0.2-1.0Pa，生长温度应为450℃-550℃，无辅助反应气体氧气的预生长时间应为1-5分钟，有辅助反应气体氧气的生长时间应为120-240分钟。
全文摘要
一种具有超薄碳化硅中间层的硅基可协变衬底，其特征在于，包括如下几部分一硅衬底，该硅衬底起支撑的作用；一超薄3C－SiC中间层，该超薄3C－SiC中间层制备在硅衬底上，起失配应变协调的作用，并与硅衬底一起构成硅基可协变衬底；一外延层，该外延层制备在超薄3C－SiC中间层上，并与底部硅衬底有较大晶格失配。
文档编号H01L21/20GK101017864SQ20061000307
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月8日 优先权日2006年2月8日
发明者杨少延, 杨霏, 李成明, 范海波, 陈涌海, 刘志凯, 王占国 申请人:中国科学院半导体研究所