SiC表面ECR氫等離子體處理研究.pdf

1、SiC是第三代半導(dǎo)體材料，由于其禁帶寬度大、熱傳導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好，在高溫、高頻、大功率電子器件領(lǐng)域?qū)?huì)得到廣泛的應(yīng)用。但是SiC晶片表面存在很高的表面態(tài)，不利于制備良好的歐姆接觸，不利于形成良好的SiO2/SiC界面，嚴(yán)重影響MOS器件的性能。關(guān)于SiC的表面處理工藝，主要有傳統(tǒng)濕法清洗、高溫氫氣處理、等離子體處理等。傳統(tǒng)濕法清洗比較成熟，但清洗后表面殘留的雜質(zhì)離子太多；常壓氫氣處理具有不引入雜質(zhì)粒子、氫鈍化效果好以及表面抗氧化能力強(qiáng)

2、等特點(diǎn)，但其處理溫度在1000℃以上，與器件的工藝相容性較差；利用射頻(RF)氫等離子處理SiC表面，在200℃即可得到干凈平整的表面，但是表面發(fā)生了√3×√3重構(gòu)。 本文采用電子回旋共振(ECR)氫等離子體發(fā)生系統(tǒng)對(duì)n型4H-SiC(0001)表面進(jìn)行處理，并利用原位高能電子衍射(RHEED)對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，探索了氫等離子體處理SiC的工藝條件；研究了氫等離子體處理對(duì)SiC表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和抗氧化能力的影響；低溫氫等離子體

3、處理對(duì)MOS電容器件和歐姆接觸的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在200℃～700℃溫度范圍內(nèi)在恰當(dāng)?shù)奶幚頃r(shí)間內(nèi)表面原子排列變得更加規(guī)則，單晶取向性好，計(jì)算表明表面未發(fā)生重構(gòu)。但是如果處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，表面原子排列將被破壞，有轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)的趨勢(shì)。用X射線光電子能譜(XPS)技術(shù)對(duì)氫等離子體處理后的表面成分進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，表面C/C-H污染物被去除、氧含量降低、抗氧化性增強(qiáng)。在低溫氫等離子體處理后的SiC上制備MOS電容器件和歐姆接觸，分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氫