高温处理对Si图形衬底上SiO2掩膜层的影响

侯凯文 朱永琴

黄河交通学院，河南 焦作 454950

SiC具有禁带宽度大、热导率高、电子迁移率大、临界击穿电场高等特点，在高温、高压、大功率器件领域有广泛的应用。但Si衬底上异质外延3C-SiC薄膜的质量较低，阻碍了其在各应用领域的发展。在SiC和Si衬底界面处或外延薄膜内会产生大量的由应力释放引起的缺陷，如位错、层错、孪晶等[1-2]。图形化衬底上侧向外延生长技术可以有效地解决这一问题，这一技术在选择性生长的基础上发展而来。图形化衬底可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀工艺获得，有微米级波浪形、“V”形，纳米柱状等[3-7]。图形化衬底分为有掩膜图形和无掩膜图形两类，掩膜材料有SiO2、Si3N4或金属等[8-11]。目前在图形化蓝宝石衬底上侧向生长的GaN材料的位错密度由108/cm2以上降低至107/cm2[12]。Oshita等人在Si（100）衬底上用SiO2作掩膜图形，在1000 ℃得到了质量良好的3C-SiC薄膜。通过侧向外延技术的选择性生长可以最大程度地减少3C-SiC薄膜中的缺陷[13-14]。然而掩膜材料和最优选择性生长工艺之间的矛盾关系是侧向外延生长中必须要考虑的因素，较高的生长温度可以获得质量更好的3C-SiC薄膜，但是低的生长温度可以减少对SiO2掩膜材料的伤害，SiO2掩膜图形层的完整性决定着外延薄膜的生长质量[3]。在本论文工作中，通过3组实验来对比研究高温以及高温下通入H2和C2H2气体对Si（100）衬底上SiO2掩膜图形的影响。

1 实验过程

本论文使用P型Si（100）衬底，电阻率2～10 Ω · cm，干氧氧化在Si衬底生长SiO2层，厚度分别是300 nm和500 nm。所有的衬底都经RCA标准清洗，后进行光刻，形成图形，再利用HF和NH4F组成的缓冲液对SiO2层进行湿法刻蚀，得到有SiO2掩膜层的图形化衬底。……