[发明专利]一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法

权利要求书

1.一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对SiC外延片进行标准清洗；

2)光刻制备SiC微米柱阵列图形；

3)将步骤2)得到的SiC微米柱阵列图形作为刻蚀掩膜，采用干法刻蚀技术进行刻蚀，得到SiC微米柱阵列；

4)对步骤3)得到的SiC微米柱阵列进行标准清洗；

5)将经步骤4)标准清洗后的SiC微米柱阵列置于高温氧化炉内进行氧化，在SiC微米柱表面形成一层热氧化层；

6)将步骤5)得到的表面具有氧化层的SiC微米柱置于腐蚀液中湿法腐蚀，去除SiC微米柱表面氧化层；

7)循环重复步骤5)和步骤6)，最终得到SiC纳米柱阵列。

2.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤1)所述SiC片的尺寸≤Φ130mm，厚度为350～380μm。

3.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤2)中，所述光刻工艺，所用光刻胶为AZ5214，旋涂速度低速500～1000rpm，旋涂时间10～20s，旋涂速度高速3000～4000rpm，旋涂时间30～60s；所用刻蚀掩膜为金属镍，厚度50～100nm。

4.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤3)中，所述干法刻蚀采用感应耦合等离子体刻蚀。

5.根据权利要求4所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，所述的感应耦合等离子体刻蚀离子源功率为100～800W，衬底偏压功率为20～100W，使用混合气体CF₄与O₂或混合气体SF₆与O₂对器件进行刻蚀，使用气体C₄F₈对器件侧壁进行保护。

6.根据权利要求5所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，所述感应耦合等离子体刻蚀和侧壁保护条件为：CF₄与O₂的比值为1～5；时间10～20sC₄F₈的流量为20～100sccm/min，时间为10～30s，所述周期为40～100个；SF₆与O₂的比值为1～8；时间为10～30s；所述周期为40～80个；反应室压力5～10mT，反应室温度20～30℃。

7.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤1和步骤4)中，所述标准清洗工艺条件为：①样品先后置于丙酮、乙醇、去离子水中，超声清洗10～20min，功率80～100W，去离子水清洗干净；②浓H₂SO₄：H₂O₂＝3:1的溶液中80℃水浴10～20min，去离子水清洗干净；③氨水：H₂O₂：H₂O＝0.25:1:5溶液中80℃水浴10～20min，去离子水清洗干净；④HCl：H₂O₂：H₂O＝1:1:6溶液中80℃水浴10～20min，去离子水清洗干净；⑤BOE溶液浸泡3～5min，去离子水清洗干净；⑥氮气吹干，样品放在加热台上，120℃烘烤3～5min。

8.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤5)中，所述的高温热氧化前，在氧化炉中通入高纯氧气10～20min，氧化温度为1100～1500℃，升温时间2～3h，单次氧化时间1～3h。

9.根据权利要求1所述的一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，其特征在于，步骤6)中，所述的湿法腐用的腐蚀液为BOE；所述循环重复步骤5)和步骤6)次数为5～10次。