原位刻蚀方法
【专利摘要】本发明涉及一种本发明提供了一种原位刻蚀方法，方法包括：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；利用碱性混合剂将加工SiC衬底在85度温度下煮浴20分钟；利用5％的氢氟酸溶液将加工SiC衬底浸浴10分钟；利用外延炉对零偏角的加工SiC衬底进行原位刻蚀；当外延炉温度降低到700℃以后，停止通入氢气；使长有碳化硅外延层的加工SiC衬底在氩气环境下继续冷却；使加工SiC衬底自然冷却至室温，取出SiC外延片。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。
【专利说明】
原位刻蚀方法
技术领域
[0001]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】
[0002]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:
[0003]I)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；
[0004]2)相同的化学性质，不存在异质结单晶间的相互元素扩散；
[0005]3) 3C/6H-SiC异质结可以达到与AlGaN/GaN可比的约2000cm2/V s的室温迀移率和3*1012cm 2的面电子密度。
[0006]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。
[0007]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】
[0008]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。
[0009]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:
[0010]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；
[0011]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；
[0012]步骤3，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；
[0013]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°C ;压强为 50-200mbar ;氢气流量为 60_200L/min ;刻蚀时间为 5_30min ；
[0014]步骤5，当所述外延炉温度降低到700°C以后，停止通入氢气，并抽取真空到低于I X 10-7mbar ;向所述外延炉通入流量为12_20L/min的氩气，使长有碳化娃外延层的所述加工SiC衬底在氩气环境下继续冷却；
[0015]步骤6，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。
[0016]进一步的，所述步骤2之后还包括:
[0017]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；
[0018]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。
[0019]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°C、1500°C或1600°C;压强为50-200mbar ;氢气流量为60_200L/min ；刻蚀时间为5-30min。
[0020]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°C;压强为50-200mbar ;氢气流量为60_200L/min ;刻蚀时间为5min、1min 或 15min。
[0021]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°C ;压强为10mbar ;氢气流量为82L/min ;刻蚀时间为15min。
[0022]进一步的，所述步骤4之后还包括，在1400°C下通入丙烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较，在1500°C下通入硅烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较。
[0023]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】
[0024]图1为本发明原位刻蚀方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]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。
[0026]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:
[0027]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；
[0028]步骤2，利用碱性混合剂将加工SiC衬底在85度温度下煮浴20分钟，然后用去离子水冲洗；
[0029]优选的，本步骤之后还可以包括:利用浓硫酸混合液将加工SiC衬底在85度温度下煮浴20分钟，然后用去离子水冲洗；利用酸性混合液将加工SiC衬底在85度温度下浸泡20分钟，然后用去离子水冲洗。
[0030]步骤3，利用5%的氢氟酸溶液将加工SiC衬底浸浴10分钟，然后用热去离子水和冷去离子水冲洗；
[0031 ] 步骤4，利用外延炉对零偏角的加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1400-1600°C ;压强为 50-200mbar ;氢气流量为 60_200L/min ;刻蚀时间为 5_30min ；
[0032]在本步骤的原位刻蚀处理中，一种优选的方式是利用外延炉对零偏角的加工SiC衬底进行原位刻蚀；压强为50-200mbar ;氢气流量为60_200L/min ;刻蚀时间为5_30min ；刻蚀温度为可以为1400°C、1500°C或1600°C。
[0033]另一种优选的方式是利用外延炉对零偏角的加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1400-1600°C ;压强为50-200mbar ;氢气流量为60_200L/min ;刻蚀时间为5min、1min或 15min。
[0034]再一种优选的方式是利用外延炉对零偏角的加工SiC衬底进行原位刻蚀，刻蚀温度为1500°C ;压强为10mbar ;氢气流量为82L/min ;刻蚀时间为15min。
[0035]步骤4之后还可以包括，在1400°C下通入丙烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较，在1500 °C下通入硅烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较。
[0036]步骤5，当外延炉温度降低到700°C以后，停止通入氢气，并抽取真空到低于1X10 7mbar ;向外延炉通入流量为12_20L/min的氩气，使长有碳化硅外延层的加工SiC衬底在氩气环境下继续冷却；
[0037]步骤6，缓慢提高外延炉气压到常压，使加工SiC衬底自然冷却至室温，取出SiC外延片。
[0038]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。
[0039]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种原位刻蚀方法，其特征在于，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； 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°C ;压强为 50-200mbar ;氢气流量为 60_200L/min ;刻蚀时间为 5_30min ； 步骤5，当所述外延炉温度降低到700°C以后，停止通入氢气，并抽取真空到低于I X 10 7mbar ;向所述外延炉通入流量为12_20L/min的氩气，使长有碳化娃外延层的所述加工SiC衬底在氩气环境下继续冷却； 步骤6，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2之后还包括: 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； 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。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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°C、1500°C或1600 °C ;压强为50-200mbar ;氢气流量为 60_200L/min ;刻蚀时间为 5_30min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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°C ;压强为50-200mbar ;氢气流量为 60_200L/min ;刻蚀时间为 5min、1min 或 15min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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°C;压强为10mbar ;氢气流量为82L/min ;刻蚀时间为15min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4之后还包括，在1400°C下通入丙烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较，在1500°C下通入硅烷保护气体与纯氢气刻蚀条件相比较。
【文档编号】H01L21/02GK105826165SQ201510007373
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】李百泉, 邱爱芹
【申请人】北京华进创威电子有限公司