[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

说明书

本发明公开了一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法。该方法通过采用光刻、干法刻蚀、高温热氧化与湿法腐蚀工艺相结合的方法实现SiC纳米柱阵列的制备，具体包括SiC片的一次标准清洗、刻蚀图形掩膜光刻、SiC微米柱阵列刻蚀、SiC片二次标准清洗、SiC微米柱阵列表面高温氧化及湿法腐蚀去除SiO₂层得到纳米柱阵列。其优点在于制备工艺简单快捷、成本低、可实现SiC纳米柱阵列大面积制备。本发明所提供SiC纳米柱的制备方法具有较强的创新性，且具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于微电子器件纳米加工领域，具体涉及一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法。

背景技术

相比于传统Si材料，宽禁带半导体SiC材料具有优越的电学性能，包括禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度高、热导率大，本征载流子浓度低及抗辐射和抗化学腐蚀性强等特性，上述优越特性使得SiC器件日益成为半导体器件科学研究的热点，但目前关于SiC纳米器件的报道较少。

随着微电子工业制造能力的不断提升，多种工艺方法已经实现在纳米加工领域的应用，如电子束、离子束、极紫外及X射线等光刻技术和扫描探针、浸笔式刻印、纳米压印等技术及多种技术相结合衍生的工艺技术。然而，现有的工艺技术生产效率普遍较低，不能满足纳米柱大规模生产需求，且传统的光刻工艺已无法满足特征尺寸缩小的需要，同时，由于纳米加工难度大、成本高，因此，积极探索基于新原理的纳米加工技术具有很大实际意义的，在开发新颖的纳米器件与系统中也具有无限的发展潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，该方法通过采用光刻、干法刻蚀、高温热氧化与湿法腐蚀工艺相结合的方法实现SiC纳米柱阵列的制备。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种快速可控低成本制备大面积SiC纳米柱阵列的方法，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。

本发明进一步的改进在于，步骤1)所述SiC片的尺寸≤Φ130mm，厚度为350～380μm。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，所述干法刻蚀采用感应耦合等离子体刻蚀。

本发明进一步的改进在于，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。