一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法与流程

本发明属于半导体，尤其涉及一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，由于碳化硅(sic)具有优异耐磨性、耐腐蚀性和良好热稳定性，由碳化硅制作的工艺设备零部件得到了广泛应用，其中，其中化学气相沉积工艺(cvd)是比较常用的制备碳化硅的方法。

2、化学气相沉积工艺(cvd)基于甲基三氯硅烷(mts/ch3sicl3)作为主要原料，通过氢气(h2)和氩气(ar)的辅助，在高温条件下(如1500℃左右)，可以实现高质量碳化硅(sic)薄膜的沉积。原料气体(mts、h2、ar)被引入到cvd反应室中，通过自然对流或强制流动的方式混合，在高温作用下，mts发生热分解，生成ch3和sicl3等活性自由基，这些自由基随后与h2进行化学还原反应生成sic，这些sic最后在基材表面聚集，形成高纯度、高密度的碳化硅(sic)薄膜。

3、但是，在现有的碳化硅(sic)薄膜制备工艺中，由于沉积初期sic晶粒较难在基材表面形成，导致化学气相沉积工艺(cvd)的原料利用率较低(约在10％左右)；且由于碳化硅(sic)晶型与基材的晶型匹配难以控制，形成的碳化硅(sic)薄膜与基材的结合力也比较弱。

技术实现思路

1、本申请提供一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，先使用紫外激光在扫描路径上沉积形成特定晶型的碳化硅晶粒，再使用化学气相沉积工艺在形成有特定晶型的碳化硅晶粒的基材表面沉积碳化硅薄膜；碳化硅晶粒可有效提高化学气相沉积工艺的原材料的利用率并降低反应时间，帮助碳化硅薄膜更容易形成且与基材更牢固结合。

2、本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

3、为达上述之一或部分或全部目的或其他目的，本发明提供一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法。

4、一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，包括：

5、步骤s1：提供基材，通入原料气体，使用紫外激光束对基材表面进行扫描，使所述原料气体在扫描路径上沉积形成特定晶型的碳化硅晶粒；

6、步骤s2：采用化学气相沉积工艺在沉积有特定晶型的碳化硅晶粒的基材表面进行二次沉积，形成具有同一晶型的碳化硅薄膜。

7、所述原料气体包括甲基三氯硅烷和氢气，甲基三氯硅烷在所述紫外激光束的照射下进行裂解，与氢气反应，形成碳化硅晶粒并沉积在所述基材表面。

8、通过调整所述紫外激光束的扫描方向控制形成的氮化硅晶粒的晶型。

9、所述步骤s1中还需要通入氩气作为保护气体，形成保护膜保护所述紫外激光束。

10、所述步骤s1的工艺温度为20-50℃。

11、所述基材为石墨基材或硅基材。

12、所述紫外激光束的功率不小于1000w。

13、通过扫描光路对紫外激光光源进行处理，形成所述紫外激光束，所述紫外激光束为条形光束。

14、通过气体准分子激光器或固体激光器提供紫外激光光源。

15、所述化学气相沉积工艺的温度为1300-1500℃。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

17、本申请使用紫外激光在扫描路上沉积形成的碳化硅晶粒可有效提高化学气相沉积工艺的原材料的利用率并降低反应时间，帮助碳化硅薄膜更容易形成且与基材更牢固结合；

18、本申请通过调整所述紫外激光束的扫描方向控制形成的氮化硅晶粒的晶型，进而控制碳化硅薄膜的晶型，更容易形成理想晶型的碳化硅薄膜。

19、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述原料气体包括甲基三氯硅烷和氢气，甲基三氯硅烷在所述紫外激光束的照射下进行裂解，与氢气反应，形成碳化硅晶粒并沉积在所述基材表面。

3.根据权利要求2所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，通过调整所述紫外激光束的扫描方向控制形成的碳化硅晶粒的晶型；

4.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述步骤s1中还需要通入氩气作为保护气体，形成保护膜保护所述紫外激光束。

5.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述步骤s1的工艺温度为20-50℃。

6.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述基材为石墨基材或硅基材。

7.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述紫外激光束的功率不小于1000w。

8.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，通过扫描光路对紫外激光光源进行处理，形成所述紫外激光束，所述紫外激光束为条形光束。

9.根据权利要求8所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，通过气体准分子激光器或固体激光器提供紫外激光光源。

10.根据权利要求1所述的一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺的温度为1300-1500℃。

技术总结
一种激光辅助制备碳化硅薄膜的方法，包括：步骤S1：提供基材，通入原料气体，使用紫外激光束对基材表面进行扫描，使原料气体在扫描路径上沉积形成特定晶型的碳化硅晶粒；步骤S2：采用化学气相沉积工艺在沉积有特定晶型的碳化硅晶粒的基材表面进行二次沉积，形成具有同一晶型的碳化硅薄膜。本申请先使用紫外激光在扫描路径上沉积形成特定晶型的碳化硅晶粒，再使用化学气相沉积工艺在形成有特定晶型的碳化硅晶粒的基材表面沉积碳化硅薄膜；碳化硅晶粒可有效提高化学气相沉积工艺的原材料的利用率并降低反应时间，帮助碳化硅薄膜更容易形成且与基材更牢固结合。

技术研发人员：吴松
受保护的技术使用者：苏州精材半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27