[发明专利]原位刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种原位刻蚀方法。

背景技术

碳化硅SiC作为宽禁带半导体材料的代表之一，具有禁带宽度大，击穿电场高，热导率大，电子饱和漂移速度高，抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越性质，成为继锗、硅、砷化镓之后制造新一代微电子器件和电路的关键半导体材料。SiC/Si和AlGaN/GaN等其他异质结，是传统的通过化学组分变化形成，而碳化硅多型异质结是通过化学成分不变，晶型突变来制备。因此碳化硅多晶型的异质结具有以下优点：

1)具有可忽略的热匹配和晶格匹配：3C-SiC和6H-SiC在(0001)面的晶格失配小于0.1％，在衬底准备、处理和以后的器件工艺中，二者的热失配小于0.1％。相比于SiC/Si和GaN/AlGaN等其他异质结器件，碳化硅多型异质结具有更好的界面结构，其器件具有更好的稳定性和可靠性；

2)相同的化学性质，不存在异质结单晶间的相互元素扩散；

3)3C/6H-SiC异质结可以达到与AlGaN/GaN可比的约2000cm²/V s的室温迁移率和3*10¹²cm^-2的面电子密度。

基于碳化硅多型异质结的特点，加上碳化硅本身和其多型异质结特有的性质，使其在大功率LED制备和微波功率器件应用方面有一定的优势和前景。

然而SiC衬底内存在着各种缺陷，而碳化硅异质外延过程中通常会继承这些缺陷，对器件性能产生严重影响。如何降低缺陷的影响成为目前研究的热点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种原位刻蚀方法，以减少SiC外延中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种原位刻蚀方法，所述方法包括：

步骤1，将利用正轴4H或6H的原始碳化硅SiC衬底加工成的加工SiC衬底利用超声进行清洗；

步骤2，利用碱性混合剂将所述加工SiC衬底在85度温度下煮浴20分钟，然后用去离子水冲洗；

步骤3，利用浓硫酸混合液将所述加工SiC衬底在85度温度下煮浴20分钟，然后用去离子水冲洗；

步骤4，利用外延炉对零偏角的所述加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1400-1600℃；压强为50-200mbar；氢气流量为60-200L/min；刻蚀时间为5-30min；

步骤5，在1400℃下通入丙烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较，在1500℃下通入硅烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较；

步骤6，当所述外延炉温度降低到700℃以后，停止通入氢气，并抽取真空到低于1×10-7mbar；向所述外延炉通入流量为12-20L/min的氩气，使长有碳化硅外延层的所述加工SiC衬底在氩气环境下继续冷却；

步骤7，缓慢提高所述外延炉气压到常压，使所述加工SiC衬底自然冷却至室温，取出SiC外延片。

进一步的，所述步骤3之后还包括：

利用酸性混合液将所述加工SiC衬底在85度温度下浸泡20分钟，然后用去离子水冲洗；

利用5％的氢氟酸溶液将所述加工SiC衬底浸浴10分钟，然后用热去离子水和冷去离子水冲洗。

进一步的，所述步骤4具体为：利用外延炉对零偏角的所述加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1400℃、1500℃或1600℃；压强为50-200mbar；氢气流量为60-200L/min；刻蚀时间为5-30min。

进一步的，所述步骤4具体为：利用外延炉对零偏角的所述加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1400-1600℃；压强为50-200mbar；氢气流量为60-200L/min；刻蚀时间为5min、10min或15min。

进一步的，所述步骤4具体为：利用外延炉对零偏角的所述加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1500℃；压强为100mbar；氢气流量为82L/min；刻蚀时间为15min。

本发明原位刻蚀方法能够刻蚀出最佳衬底表面形貌的原位刻蚀工艺，提升SiC异质外延生长质量。

附图说明

图1为本发明原位刻蚀方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明原位刻蚀方法的流程图，如图所示，本发明的方法包括：

步骤101，将利用正轴4H或6H的原始碳化硅SiC衬底加工成的加工SiC衬底利用超声进行清洗；