众所周知，单晶硅是当今微电子器件的主要基底材料。硅基器件占了IC和 分立器件的绝大部分份额。然而，作为电子器件用材料，单晶硅存在以下不足： （i）带隙相对太小（Eg＝1．1eV）； （ii）带隙是间接带隙； （iii）带隙不能通过合金化来 调节；（iv）由于带隙相对较小，硅的化学稳定性较一般。这些缺陷限制了硅基电 子器件只能在结温大致 150℃左右工作；限制了硅作为光学与光电子材料的应 用；也限制了它在腐蚀性环境中的应用。由于它的这些缺点都与其能带大小与 性质有关，人们开始在宽带隙的半导体材料，如碳化硅等，寻求对上述局限的 突破。 与硅相比，碳化硅具有更宽的禁带宽度，更高的击穿电场，高的热导率和 高的饱和速率。这些特性使它可望用于紫外传感器以及高温、高频、大功率电 子器件。此外，它的化学惰性以及抗辐射性能对于工作在恶劣环境下的传感器 来说也颇具吸引力。 本论文研究了利用直流磁控溅射法在硅和SOI上制备碳化硅薄膜的工艺， 研究了各种沉积参数对薄膜质量的影响，包括组分、结晶质量、表面形貌等。 研究发现衬底温度从850℃提高到900℃会较明显促进碳化硅薄膜的结晶。沉 积薄膜时系统中的甲烷分压则对薄膜的组分起着重要的影响，薄膜中碳的含量 随甲烷分压的增加而增加，在一定的甲烷分压范围，薄膜组分变化较小，而薄 膜的结晶状况变化较大，说明甲烷分压，也即气氛中活性反应粒子的浓度对碳 化硅薄膜的晶体结构也有一定的影响。最后我们通过优化的工艺过程，在相对 较低的沉积温度下（约900℃）制得了由一定的择优取向的立方碳化硅晶体组 成的薄膜。 使用有效介质方法，结合常规的传递矩阵法计算多层介质膜系的反射谱， 研究了磁控溅射碳化硅薄膜在中远红外波段的反射谱。用红外反射谱方法分析 了薄膜的相组成，也分析了SICOI结构的红外反射谱，结果表明，红外反射谱 对结构特征、薄膜组成等变化是敏感的。 对碳化硅的离子束刻蚀进行了研究。使用宽束考夫曼源，混合氩氧（氧含 量从0， 1／4到 1／2）离子束，以500eV的离子束能量，0．3mA／cm2的束流密度， 得到了较好的结果。实验表明，氧的引入大大降低了铝掩膜和碳化硅薄膜的刻 蚀速率，并且铝／碳化硅刻蚀速率比呈先下降后上升的趋势，表明铝在含氧离子 束的刻蚀速率首先受到明显影响并很快达到饱和，在氧含量超过一定限度后， 基本维持不变，而此时由于碳化硅刻蚀速率的下降而导致刻蚀速率比的上升。 碳化硅簿膜材料及其在高温传感器件中的应用 通过离子束溅射在碳化硅／硅和碳化硅／SOI薄膜上沉积金属镍，以及沉积后 退火，研究了碳化硅与金属镍之间的扩散等相互作用。研究发现，离子束沉积 的镍膜与碳化硅在300“C退火30分钟时无明显的扩散发生，背散射谱与未退火 样品一样；而在500”C退火30分钟的条件下，碳化硅和镍发生显著的相互渗透， 形成了成分连续变化、外层富镍而内层富硅的结构。 以上述工艺为基础，进行了碳化硅／SOI传感器的流片。成功地制备了硅和 绝缘体上硅衬底上的碳化硅微电阻。我们还将碳化硅电阻图形下面的氧化硅或 硅腐蚀掉，形成悬空的碳化硅电阻桥图形。这一结构的形成充分说明了碳化硅 ／SOI结构在微电子机械系统中应用的潜力。