4H-SiC外延生長原位刻蝕工藝的研究.pdf

1、碳化硅（SiC）作為新一代半導(dǎo)體材料，相比傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料具有寬禁帶，高擊穿電場，抗高溫，抗輻射等優(yōu)異特性，在一些需要在嚴(yán)苛環(huán)境下工作的器件之中應(yīng)用前景廣闊，廣受國內(nèi)外關(guān)注。而在商用SiC材料之中，4H-SiC材料由于具有較高的電子遷移率和較低的各向異性，則更加矚目。而大功率4H-SiC器件與傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件相比具有很強(qiáng)的競爭力，可以廣泛應(yīng)用于如航空航天，石油地質(zhì)探測，軍用武器系統(tǒng)，交通運(yùn)輸?shù)戎匾I(lǐng)域中。
　　外延層薄膜生長是4H-S

2、iC器件制造的關(guān)鍵工藝，對(duì)制造出的器件質(zhì)量優(yōu)劣有著重要的影響。而通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）可以很好控制4H-SiC外延層生長的厚度，摻雜，生長速率，晶體質(zhì)量等，故而主要運(yùn)用CVD法來制造4H-SiC外延薄膜。原位刻蝕是在CVD生長工藝開始之前的一項(xiàng)重要步驟，通過原位刻蝕可以使SiC襯底在生長之前擁有很好的表面形貌和表面平整度，對(duì)后續(xù)生長4H-SiC外延薄膜的質(zhì)量有著直接影響。
　　本文主要研究通過改變?cè)豢涛g條件，得到更利于后續(xù)

3、外延層生長的襯底表面形貌。對(duì)于零度偏角襯底，當(dāng)刻蝕時(shí)間過短（5min）時(shí)，襯底表面刻蝕出的生長臺(tái)階過窄；當(dāng)刻蝕時(shí)間過長（15min）時(shí)，襯底表面刻蝕出的生長臺(tái)階不夠均勻，臺(tái)階高低差過大。當(dāng)刻蝕溫度過高（1500℃、1600℃）時(shí)，刻蝕出的生長臺(tái)階會(huì)出現(xiàn)過窄和極度不均勻情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用刻蝕溫度1400℃，刻蝕時(shí)間10min，刻蝕壓強(qiáng)100mbar，流量20+40L/min的刻蝕條件對(duì)零度偏角襯底進(jìn)行原位刻蝕，可以得到較好的表面形貌

4、，刻蝕臺(tái)階均勻，適宜于后續(xù)生長。
　　對(duì)于4°偏角襯底，當(dāng)刻蝕時(shí)間過短（5min）時(shí)，刻蝕出的襯底表面出現(xiàn)表面沉積離子沒有很好消除的情況；當(dāng)刻蝕時(shí)間過長（15min）時(shí)，刻蝕出的襯底表面由于過刻蝕產(chǎn)生溝壑。當(dāng)刻蝕溫度選取1500℃時(shí)，刻蝕表面臺(tái)階效果最為均勻，表面平整度最好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用刻蝕溫度1500℃，刻蝕時(shí)間10min，刻蝕壓強(qiáng)100mbar，流量20+40L/min的刻蝕條件進(jìn)行4°偏角襯底原位刻蝕，可以得到較好的表