图形化SiC衬底及新型图形化蓝宝石衬底制备

摘要

在制备器件时，有效的图形化刻蚀技术能够实现器件的更多功能，例如在制备高压Schottky势垒二级管时，需要在SiC衬底上刻蚀台面来进行电学隔离;在制备MESFET过程中，也需要在SiC衬底上刻蚀凹槽来埋栅。与较为成熟的图形化蓝宝石衬底的湿法刻蚀和干法刻蚀制备工艺相比，国内外对于图形化SiC衬底的研究目前还处于起步阶段。
　　本研究主要内容包括：⑴优化ICP刻蚀功率得上（下）射频功率为200W(50W)及Ni掩膜厚度为1.2μm，采用金属Ni作为掩膜通过光刻、电子束蒸发和ICP刻蚀技术制备条形结构的图形化SiC衬底，条形结构台面宽度为5岬，间距为7μm，刻蚀深度为1.8μm。通过SEM图像观察到刻蚀侧壁较为陡直，侧壁底部存在微槽形貌。另外，使用HF酸清洗后表面杂质减少，通过XRD衍射谱确定杂质为SiO2。⑵采用优化的工艺条件刻蚀SiC的正反两面，Si面SiC刻蚀速率为60 nm/min，C面SiC刻蚀速率为57.5 nm/min，Si面比C面刻蚀速率快是因为在刻蚀C面SiC衬底时表面富含的C原子浓度要高于Si面SiC衬底，C原子层起到阻挡刻蚀的作用。⑶采用优化的工艺制备圆孔结构图形化SiC衬底，延长刻蚀时间，圆孔直径为2.5μm，间距为0.5μm，刻蚀深度为4μm。通过SEM图像观察到刻蚀深度越深，侧壁倾斜角度越大，侧壁底部的微槽也越深，侧壁损伤都比较严重。⑷采用优化的工艺在蓝宝石衬底上制备图形化SiO2掩膜，宽度为2.7μm，间距为9.3μm，高度为1μm。侧壁陡直但是依然存在损伤，并且存在杂质，有待于进一步研究。