4H-SiC的反應(yīng)離子刻蝕和電化學(xué)刻蝕研究.pdf

1、第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）具有禁帶寬度大、擊穿場強高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異的半導(dǎo)體和物理特性，在高頻大功率微電子以及耐高溫光電子器件方面具備廣闊的應(yīng)用前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，SiC材料制備日漸成熟，使用SiC材料進行MEMS器件制造也受到廣泛關(guān)注，另一方面，NEMS器件也開始關(guān)注SiC納米材料。本文以n-型4H-SiC為基本材料，采用反應(yīng)離子刻蝕（RIE）方法刻蝕4H-SiC，研究了刻蝕表面殘留物形成機理及消除方法；采用電化學(xué)刻

2、蝕制備了4H-SiC納米線，研究了4H-SiC納米線壓阻效應(yīng)的起源。
　　本文采用傳統(tǒng)的光刻、濺射、電鍍等方法進行圖形轉(zhuǎn)移。使用SF6/O2混合氣體分別對4H-SiC的（0001）C面和（0001）Si面進行RIE刻蝕，掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）觀察發(fā)現(xiàn)在C面形成顯露面為{1102}面的錐狀殘留物，而Si面為光滑表面。系統(tǒng)研究了刻蝕參數(shù)（如工作壓強、SF6:O2流量比、刻蝕時間等）對形成錐狀物的影響，發(fā)現(xiàn)工作

3、壓強和SF6:O2流量比是殘留物形成的主要因素。從SiC晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出了錐狀物形成的機理模型。{1102}面和（0001）面為Si顯露面，（0001）面為C顯露面，Si顯露面的刻蝕速率小于C顯露面的刻蝕速率，速率差異導(dǎo)致在C面刻蝕時形成錐狀殘留物。通過提高SF6:O2流量比和工作壓強，增強了Si顯露面的刻蝕速率，完全消除了錐狀殘留物。采用電化學(xué)刻蝕的方法，分別在4H-SiC的C面和Si面制備出了4H-SiC納米線。相比于S i面制備

4、的納米線，C面制備的納米線粗細(xì)均勻，側(cè)壁光滑且易于調(diào)控。使用導(dǎo)電原子力顯微鏡對C面制備的單根納米線進行了壓阻性能測試，半徑為33.96 nm和66.11 nm的納米線壓阻系數(shù)分別在32.98~19.09×10-11 Pa-1和40.35~23.13×10-11 Pa-1范圍內(nèi)，均高于體材料的壓阻系數(shù)。研究了SiC禁帶寬度Eg和遷移率μ與?ρ/ρ0的關(guān)系，Eg和μ對?ρ/ρ0的作用是相互疊加的，壓阻效應(yīng)主要是由應(yīng)力導(dǎo)致的禁帶寬度增大和遷移