[发明专利]具有原子级台阶形貌的4H-SiC材料及其刻蚀方法有效
| 申请号： | 202110597788.9 | 申请日： | 2021-05-31 |
| 公开（公告）号： | CN113380604B | 公开（公告）日： | 2023-05-26 |
| 发明（设计）人： | 马雷;李睿;赵梅;张真真;董刚 | 申请（专利权）人： | 天津大学 |
| 主分类号： | H01L21/02 | 分类号： | H01L21/02;C30B29/36;C30B33/12 |
| 代理公司： | 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 | 代理人： | 琪琛 |
| 地址： | 300072*** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 具有 原子 台阶 形貌 sic 材料 及其 刻蚀 方法 | ||
1.一种具有原子级台阶形貌的4H-SiC材料，包括4H-SiC，其特征在于，所述4H-SiC的(0001)晶面上具有均匀分布的原子级台阶形貌，所述原子级台阶形貌覆盖70％-80％的所述(0001)晶面；所述原子级台阶形貌的台阶宽度为0.5-2.5μm，台阶高度为1-1.3nm；并且由以下制备方法得到：
(1)对4H-SiC利用有机试剂进行预处理，并吹干；
对石墨坩埚进行预处理；所述石墨坩埚包括相互连通的刻蚀气孔与导气气孔，所述刻蚀气孔与所述导气气孔均与外界相通；所述刻蚀气孔的孔径大于所述导气气孔；所述石墨坩埚、所述刻蚀气孔与所述导气气孔的中心轴线共线；
(2)将所述4H-SiC以其(0001)晶面朝上，放入所述石墨坩埚中；所述4H-SiC材料沿所述刻蚀气孔的轴线推入；
(3)在真空环境，对放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚进行焙烧，处理后使所述4H-SiC和所述石墨坩埚冷却至室温；
(4)通入氢气，待氢气气流稳定后，将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下以95-100℃/min升温至第一步刻蚀温度1560-1600℃，加热30-40min；
(5)将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下以30-50℃/min降温至第二步刻蚀温度1430-1500℃，加热30-50min；
(6)将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下降温后，自然冷却至室温，关闭氢气气源，刻蚀过程结束。
2.一种如权利要求1所述4H-SiC材料的刻蚀方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
(1)对4H-SiC利用有机试剂进行预处理，并吹干；
对石墨坩埚进行预处理；所述石墨坩埚包括相互连通的刻蚀气孔与导气气孔，所述刻蚀气孔与所述导气气孔均与外界相通；所述刻蚀气孔的孔径大于所述导气气孔；所述石墨坩埚、所述刻蚀气孔与所述导气气孔的中心轴线共线；
(2)将所述4H-SiC以其(0001)晶面朝上，放入所述石墨坩埚中；所述4H-SiC材料沿所述刻蚀气孔的轴线推入；
(3)在真空环境，对放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚进行焙烧，处理后使所述4H-SiC和所述石墨坩埚冷却至室温；
(4)通入氢气，待氢气气流稳定后，将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下以95-100℃/min升温至第一步刻蚀温度1560-1600℃，加热30-40min；
(5)将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下以30-50℃/min降温至第二步刻蚀温度1430-1500℃，加热30-50min；
(6)将放入所述4H-SiC的所述石墨坩埚在氢气气氛下降温后，自然冷却至室温，关闭氢气气源，刻蚀过程结束。
3.根据权利要求2中任一项所述4H-SiC材料的刻蚀方法，其特征在于，所述4H-SiC为N型掺杂，其(0001)晶面经过机械抛光。
4.根据权利要求2中任一项所述4H-SiC材料的刻蚀方法，其特征在于，步骤(1)中的预处理为对所述石墨坩埚在真空环境下1500-1600℃加热20-40min。
5.一种石墨坩埚，其特征在于，包括相互连通的刻蚀气孔与导气气孔，所述刻蚀气孔与所述导气气孔均与外界相通。
6.根据权利要求5所述的一种石墨坩埚，其特征在于，所述石墨坩埚、所述刻蚀气孔与所述导气气孔的中心轴线共线，所述刻蚀气孔与所述导气气孔的孔径比为11:9-11:7。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置；专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理；集成电路器件或其特殊部件的制造
