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本研究通过光电化学湿法蚀刻方法对SiC晶片进行了蚀刻。研究了电解质种类、认可电压、电解质浓度等变量对蚀刻速率和表面粗糙度的影响。
随着H202浓度的增加,蚀刻速率为中值,但在1摩尔以上的浓度下,蚀刻速率保持不变。另外,为了使认可的电压变得更重,蚀刻速度变得更重,使用H2O2电解质时,没有经过使用HF电解质时要求的热氧化工艺步骤,形成了蚀刻,虽然蚀刻速度低,但蚀刻表面的表面粗糙度非常好,表明了进行消磁的可能性。
将SiC晶片表面放入丙酮中,用超音速雕刻30分钟,然后用同样的方法用甲醇雕刻,将此样品制成85 ℃的NH4OH : H202 : H20(1 : 1 : 5)溶液和HC1 :用H202 : H20(1 : 1 : 5)溶液处理,与表面的有机物质量,去除了杂质,之后用HF : H2O(1 : 10)溶液去除了表面存在的自然氧化膜。
通过将形成的氧化层放入石灰石的HF溶液中去除,将蚀刻分开,观察了电压和全电解质浓度下的蚀刻速度变化,蚀刻深度以@-step测量,通过SEM观察蚀刻的样子,并观察到蚀刻的深度,用AFM测量了表面的粗糙度。
如果认可1 : 75 HF电解质和3.5 V的电压引起光电化学反应,形成多孔质,气孔的大小为50 nm,如果将该样品在1000 ℃下进行热氧化,由于高表面能量和大量的Si成分,多孔SiC在低于原来的SiC晶片的温度下,容易、快速地发生热氧化。因此,在本研究中,光电化学反应形成的气孔虫的生成速度可以定义为光电化学蚀刻速度。
在1000 ℃下经过5个小时的干式热氧化过程后,将形成的氧化虫去除为衍射的HF溶液,形成TLM模式的SEM图像中可以看出,选择性的食角达到了优秀的程度,尽管是溶液引起的食角,但也形成了各向异性食角,在干法热氧化过程后,将形成的氧化层灰化的HF溶液,去除的晶片表面的SEM图像中可以确认,被认为在蚀刻的表面上早期形成的气孔仍然存在。表4是蚀刻表面的EDS分析结果,表明Si和C的成分几乎是1 : 1,但还能看出Si成分略多。 图8是图示了蚀刻深度对1: 75 HF电解质和3.0 V认可电压的光电化学反应时间的变化的图表。
表4
图8
本研究通过光电化学湿法蚀刻方法对SiC晶片进行了蚀刻,研究了电解质种类、认可电压、电解质浓度等变量对蚀刻速率和表面粗糙度的影响,得出以下结论:1.以1 : 75 HF电解质和3.0 V的认可电压,通过光电化学反应后湿式热氧化形成的氧化虫去除为衍射HF溶液,通过测量的蚀刻深度提取的蚀刻速率最高为1500 A/min,但是,蚀刻表面的表面粗糙度(RMS roughness)为200以上;2.加入H2O2后,蚀刻速度增加了,但峰值超过0.8 wt% 细反而出现了食死率的下降,而且随着HF浓度的增加;3.以1 : 210 H202电解质和2.0 V的认可电压,用衍射HF溶液去除光电化学反应后形成的氧化虫,通过触觉深度提取的蚀刻速率为6H-SiC约40 A/min,4H-SiC 的情况约为12 A/min。与HF电解质相比,蚀刻速率低很多 虽然变质了,但蚀刻表面的表面粗糙度(RMS roughness)至少表示27 A的值,表明了应用消磁的可能性。