SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103489760103489760A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310405242.4(22)申请日2013.09.06(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人贾仁需辛斌宋庆文张艺蒙闫宏丽(74)专利代理机构北京亿腾知识产权代理事务所11309代理人李楠戴燕(51)Int.Cl.H01L21/20(2006.01)C30B25/02(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜的方法(57)摘要本发明涉及一种SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜的方法，其特征在于，方法包括：将加工SiC衬底放置到外延炉中，并将外延炉抽取真空；通入氢气保持气压为100mbar并对外延炉加热，开始对加工SiC衬底开始原位刻蚀；温度保持在1600度，通入SiH4量为3ml/min,C3H8量为1.1ml/min；载气氢气量为4500ml/min，加工SiC衬底在刻蚀图形内角处进行悬臂生长生成SiC外延片，生长出的悬臂为无缺陷的碳硅双原子层结构。本发明SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜实现了在正轴碳化硅衬底最顶端的刻蚀台面上外延薄的一层完全无缺陷的悬臂，并且有效缩短外延时间并提高薄膜生长面积。CN103489760ACN10348976ACN103489760A权利要求书1/2页1.一种碳化硅SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜的方法，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SiC衬底加工成的加工SiC衬底放置到外延炉中，并将所述外延炉抽取真空；步骤2，当所述外延炉真空度低于6×10-7mbar时通入氢气保持气压为100mbar并对外延炉加热，当温度达到1600度时氢气开始对所述加工SiC衬底开始原位刻蚀，刻蚀时间保持5分钟以去除所述加工SiC衬底上的表面缺陷；步骤3，将外延炉中的压力控制在100-200mbar间，温度保持在1600度，通入SiH4量为3ml/min,C3H8量为1.1ml/min；载气氢气量为4500ml/min，在高温、低反应源条件下进行同质外延，表面成核过程将被抑制；步骤4，所述加工SiC衬底在刻蚀图形内角处进行悬臂生长生成SiC外延片，生长出的悬臂为无缺陷的碳硅双原子层结构；生长出的悬臂愈合形成一层碳硅双原子层薄膜覆盖刻蚀所述台面区域；悬臂生长时间为20--40分钟；步骤5，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；步骤6，向所述外延炉通入流量为12L/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，取出所述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1之前还包括：选取正轴4H或6H的原始SiC衬底；将所述原始SiC衬底进行显影处理和干刻蚀工艺处理，处理为加工SiC衬底；所述SiC衬底成为台面，刻蚀面积为所需制造器件的面积，刻蚀深度为5um到20um，所述台面具有六个主轴。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述台面的六个主轴方向为（1-100）、（10-10）、（01-10）的同向晶向和反向晶向；刻蚀轴由内向外变窄以使得所述主轴形成的夹角为64-68度；刻蚀的次轴距离所述主轴近的一侧为（1-100）、（10-10）、（01-10）同向晶向和反向晶向，使所述主轴与所述次轴间形成凹槽距离由中心向外略增大；刻蚀的所述次轴离所述主轴远的一侧为近（1-100）、（10-10）、（01-10）同向晶向和反向晶向，以使得所述次轴与所述主轴间夹角同样为64-68度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述台面间的凹槽均未（1-100）、（10-10）、（01-10）相同或相反的方向；所述台面的刻蚀图案内侧均为近（1-100）晶向。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括：步骤10，对刻蚀后的所述加工SiC衬底进行表面清洗。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤10具体包括：将加工SiC衬底利用超声进行清洗；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；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；2CN103489760A权利要求书2/2页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HF酸溶液将所述加工SiC衬底浸浴10分钟，然后