论文摘要
刻蚀是SiC器件制备过程中的一项关键工艺。由于SiC材料的高硬度及稳定的化学性质,普通的湿法刻蚀无法获得可行的刻蚀速率。目前,常采用的SiC刻蚀方法多为等离子体干法刻蚀,其中,ICP刻蚀由于具有可同时提供较高的等离子体密度及独立的衬底偏压源控制的特点,在较低的衬底偏压下即可获得合适的刻蚀速率,从而可以获得较低的刻蚀损伤,因此ICP刻蚀在SiC器件制备中得到广泛的应用。本文采用CF4/O2作为刻蚀气体,研究了不同刻蚀参数（包括:工作压强、ICP源功率、偏压源功率及O2流量）下ICP刻蚀SiC的刻蚀速率的变化。实验结果显示,在高ICP源功率、高偏压源功率及合适的O2含量（这里为25%）、工作压强（为1.0Pa）下可以获得高的刻蚀速率。同时利用X射线光电子能谱（XPS）及原子力显微镜（AFM）对刻蚀后样品表面污染及表面粗糙度进行分析,研究了不同参数下ICP刻蚀对SiC材料引入的表面损伤,获得了低损伤刻蚀的优化工艺条件,为ICP源功率=300W,偏压源功率=100W,CF4/O2流量=15/15sccm,工作压强=0.25Pa。文中还利用扫描电子显微镜（SEM）对刻蚀侧壁轮廓进行了观测。在对刻蚀速率、刻蚀表面污染、刻蚀表面粗糙度及刻蚀侧壁轮廓的分析基础上,文章对ICP刻蚀SiC的内在机理进行了探讨。此外,本文通过在刻蚀后的样品表面制备Ni/4H-SiC肖特基二极管,进一步衡量刻蚀对SiC电学性质的影响。实验结果显示,刻蚀引入的损伤及污染使得肖特基二极管器件电学性能严重退化。为了减少刻蚀引入的损伤,本文采用低刻蚀损伤的工艺条件对样品进行第二次刻蚀,结果表明,二次刻蚀的器件性能较一次刻蚀的器件性能有所改善。实验证明了采用第二次低损伤刻蚀处理可以一定程度地去除高刻蚀速率下引入的高表面损伤。