原位刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種本發(fā)明提供了一種原位刻蝕方法，方法包括：將利用正軸4H或6H的原始碳化硅SiC襯底加工成的加工SiC襯底利用超聲進行清洗；利用堿性混合劑將加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘；利用5％的氫氟酸溶液將加工SiC襯底浸浴10分鐘；利用外延爐對零偏角的加工SiC襯底進行原位刻蝕；當外延爐溫度降低到700℃以后，停止通入氫氣；使長有碳化硅外延層的加工SiC襯底在氬氣環(huán)境下繼續(xù)冷卻；使加工SiC襯底自然冷卻至室溫，取出SiC外延片。本發(fā)明原位刻蝕方法能夠刻蝕出最佳襯底表面形貌的原位刻蝕工藝，提升SiC異質外延生長質量。
【專利說明】
原位刻蝕方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體材料技術領域，尤其涉及一種原位刻蝕方法。
【背景技術】
[0002]碳化硅SiC作為寬禁帶半導體材料的代表之一，具有禁帶寬度大，擊穿電場高，熱導率大，電子飽和漂移速度高，抗輻射能力強和良好的化學穩(wěn)定性等優(yōu)越性質，成為繼鍺、硅、砷化鎵之后制造新一代微電子器件和電路的關鍵半導體材料。SiC/Si和AlGaN/GaN等其他異質結，是傳統(tǒng)的通過化學組分變化形成，而碳化硅多型異質結是通過化學成分不變，晶型突變來制備。因此碳化硅多晶型的異質結具有以下優(yōu)點:
[0003]I)具有可忽略的熱匹配和晶格匹配:3C-SiC和6H-SiC在(0001)面的晶格失配小于0.1%，在襯底準備、處理和以后的器件工藝中，二者的熱失配小于0.1%。相比于SiC/Si和GaN/AlGaN等其他異質結器件，碳化硅多型異質結具有更好的界面結構，其器件具有更好的穩(wěn)定性和可靠性；
[0004]2)相同的化學性質，不存在異質結單晶間的相互元素擴散；
[0005]3) 3C/6H-SiC異質結可以達到與AlGaN/GaN可比的約2000cm2/V s的室溫迀移率和3*1012cm 2的面電子密度。
[0006]基于碳化硅多型異質結的特點，加上碳化硅本身和其多型異質結特有的性質，使其在大功率LED制備和微波功率器件應用方面有一定的優(yōu)勢和前景。
[0007]然而SiC襯底內存在著各種缺陷，而碳化硅異質外延過程中通常會繼承這些缺陷，對器件性能產生嚴重影響。如何降低缺陷的影響成為目前研究的熱點。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現有技術的缺陷，提出一種原位刻蝕方法，以減少SiC外延中的缺陷。
[0009]為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種原位刻蝕方法，所述方法包括:
[0010]步驟1，將利用正軸4H或6H的原始碳化硅SiC襯底加工成的加工SiC襯底利用超聲進行清洗；
[0011]步驟2，利用堿性混合劑將所述加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗；
[0012]步驟3，利用5%的氫氟酸溶液將所述加工SiC襯底浸浴10分鐘，然后用熱去離子水和冷去離子水沖洗；
[0013]步驟4，利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C ;壓強為 50-200mbar ;氫氣流量為 60_200L/min ;刻蝕時間為 5_30min ；
[0014]步驟5，當所述外延爐溫度降低到700°C以后，停止通入氫氣，并抽取真空到低于I X 10-7mbar ;向所述外延爐通入流量為12_20L/min的氬氣，使長有碳化娃外延層的所述加工SiC襯底在氬氣環(huán)境下繼續(xù)冷卻；
[0015]步驟6，緩慢提高所述外延爐氣壓到常壓，使所述加工SiC襯底自然冷卻至室溫，取出SiC外延片。
[0016]進一步的，所述步驟2之后還包括:
[0017]利用濃硫酸混合液將所述加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗；
[0018]利用酸性混合液將所述加工SiC襯底在85度溫度下浸泡20分鐘，然后用去離子水沖洗。
[0019]進一步的，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400°C、1500°C或1600°C;壓強為50-200mbar ;氫氣流量為60_200L/min ；刻蝕時間為5-30min。
[0020]進一步的，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C;壓強為50-200mbar ;氫氣流量為60_200L/min ;刻蝕時間為5min、1min 或 15min。
[0021]進一步的，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1500°C ;壓強為10mbar ;氫氣流量為82L/min ;刻蝕時間為15min。
[0022]進一步的，所述步驟4之后還包括，在1400°C下通入丙烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較，在1500°C下通入硅烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較。
[0023]本發(fā)明原位刻蝕方法能夠刻蝕出最佳襯底表面形貌的原位刻蝕工藝，提升SiC異質外延生長質量。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明原位刻蝕方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0026]圖1為本發(fā)明原位刻蝕方法的流程圖，如圖所示，本發(fā)明的方法包括:
[0027]步驟1，將利用正軸4H或6H的原始碳化硅SiC襯底加工成的加工SiC襯底利用超聲進行清洗；
[0028]步驟2，利用堿性混合劑將加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗；
[0029]優(yōu)選的，本步驟之后還可以包括:利用濃硫酸混合液將加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗；利用酸性混合液將加工SiC襯底在85度溫度下浸泡20分鐘，然后用去離子水沖洗。
[0030]步驟3，利用5%的氫氟酸溶液將加工SiC襯底浸浴10分鐘，然后用熱去離子水和冷去離子水沖洗；
[0031 ] 步驟4，利用外延爐對零偏角的加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C ;壓強為 50-200mbar ;氫氣流量為 60_200L/min ;刻蝕時間為 5_30min ；
[0032]在本步驟的原位刻蝕處理中，一種優(yōu)選的方式是利用外延爐對零偏角的加工SiC襯底進行原位刻蝕；壓強為50-200mbar ;氫氣流量為60_200L/min ;刻蝕時間為5_30min ；刻蝕溫度為可以為1400°C、1500°C或1600°C。
[0033]另一種優(yōu)選的方式是利用外延爐對零偏角的加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C ;壓強為50-200mbar ;氫氣流量為60_200L/min ;刻蝕時間為5min、1min或 15min。
[0034]再一種優(yōu)選的方式是利用外延爐對零偏角的加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1500°C ;壓強為10mbar ;氫氣流量為82L/min ;刻蝕時間為15min。
[0035]步驟4之后還可以包括，在1400°C下通入丙烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較，在1500 °C下通入硅烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較。
[0036]步驟5，當外延爐溫度降低到700°C以后，停止通入氫氣，并抽取真空到低于1X10 7mbar ;向外延爐通入流量為12_20L/min的氬氣，使長有碳化硅外延層的加工SiC襯底在氬氣環(huán)境下繼續(xù)冷卻；
[0037]步驟6，緩慢提高外延爐氣壓到常壓，使加工SiC襯底自然冷卻至室溫，取出SiC外延片。
[0038]本發(fā)明原位刻蝕方法能夠刻蝕出最佳襯底表面形貌的原位刻蝕工藝，提升SiC異質外延生長質量。
[0039]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種原位刻蝕方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1，將利用正軸4H或6H的原始碳化硅SiC襯底加工成的加工SiC襯底利用超聲進行清洗； 步驟2，利用堿性混合劑將所述加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗； 步驟3，利用5%的氫氟酸溶液將所述加工SiC襯底浸浴10分鐘，然后用熱去離子水和冷去離子水沖洗； 步驟4，利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C ;壓強為 50-200mbar ;氫氣流量為 60_200L/min ;刻蝕時間為 5_30min ； 步驟5，當所述外延爐溫度降低到700°C以后，停止通入氫氣，并抽取真空到低于I X 10 7mbar ;向所述外延爐通入流量為12_20L/min的氬氣，使長有碳化娃外延層的所述加工SiC襯底在氬氣環(huán)境下繼續(xù)冷卻； 步驟6，緩慢提高所述外延爐氣壓到常壓，使所述加工SiC襯底自然冷卻至室溫，取出SiC外延片。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2之后還包括: 利用濃硫酸混合液將所述加工SiC襯底在85度溫度下煮浴20分鐘，然后用去離子水沖洗； 利用酸性混合液將所述加工SiC襯底在85度溫度下浸泡20分鐘，然后用去離子水沖洗。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400°C、1500°C或1600 °C ;壓強為50-200mbar ;氫氣流量為 60_200L/min ;刻蝕時間為 5_30min。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1400-1600°C ;壓強為50-200mbar ;氫氣流量為 60_200L/min ;刻蝕時間為 5min、1min 或 15min。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4具體為:利用外延爐對零偏角的所述加工SiC襯底進行原位刻蝕，刻蝕溫度為1500°C;壓強為10mbar ;氫氣流量為82L/min ;刻蝕時間為15min。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4之后還包括，在1400°C下通入丙烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較，在1500°C下通入硅烷保護氣體與純氫氣刻蝕條件相比較。
【文檔編號】H01L21/02GK105826165SQ201510007373
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】李百泉, 邱愛芹
【申請人】北京華進創(chuàng)威電子有限公司