SiC衬底同质网状生长Web Growth外延方法.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CNCN103489759103489759A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310404915.4(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)C30B25/16(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衬底同质网状生长WebGrowth外延方法(57)摘要本发明涉及一种SiC衬底同质WebGrowth外延方法，方法包括：选取正轴4H或6H的原始SiC衬底；将原始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；利用外延炉对加工SiC衬底进行原位刻蚀；对加工SiC衬底进行同质外延处理；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台面区域；从外延炉中取出生长好的SiC外延片。本发明SiC衬底同质WebGrowth外延方法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。CN103489759ACN10348975ACN103489759A权利要求书1/2页1.一种碳化硅SiC衬底同质网状生长WebGrowth外延方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，选取正轴4H或6H的原始SiC衬底；步骤2，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；步骤3，利用外延炉对所述加工SiC衬底进行原位刻蚀，清除所述加工SiC衬底的表面缺陷；步骤4，升高所述外延炉温度，对所述加工SiC衬底进行同质外延处理；步骤5，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6，从所述外延炉中取出生长好的所述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。3.根据权利要求2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。4.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：步骤20，对刻蚀后的所述加工SiC衬底进行表面清洗。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤20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；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，然后用热去离子水和冷去离子水冲洗。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：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。7.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：将所述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/2CN103489759A权利要求书2/2页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，表面成核过程被抑制。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5之后还包括：当所述外延炉温度降低到70