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plasma清洗机氢等离子体处理技术去除SiC表面污染物碳和氧

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发布时间：

2021-04-20

plasma清洗机氢等离子体处理技术去除SiC表面污染物碳和氧：
SiC材料是第三代半导体材料，具有高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点，在高耐压、高温高频和抗辐射半导体器件方面，能够实现硅材料无法实现的高功率低损耗的优异性能，是高端半导体功率器件的前沿方向。

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但经传统湿法处理后的SiC表面存在着残留有C杂质和表面容易被氧化等缺点，使得在SiC上不容易形成优良的欧姆接触和低界面态的MOS结构，这严重影响了功率器件的性能。plasma清洗机等离子体增强金属有机物，化学气相沉积系统可以在低温下产生低能离子和高电离度高浓度高活化高纯氢等离子体，使得在低温下除去C或OH-等杂质离成为了可能。
由湿法清洗后和plasma清洗机等离子体处理后的RHEED图像，我们发现湿法处理SiC表面呈点伏状，这表明经湿法处理的SiC表面不平整，有局部的突出。而经过等离子处理后的RHEED图像成条纹状，这表明表面非常平整。经传统湿法处理的SiC表面存在的主要污染物为碳和氧。这些污染物在低温条件下就可以与H原子发生反应，以CH、和H2O的形式从表面去除掉。经过等离子体处理后表面的氧的含量比传统湿法清洗的表面氧含量显著降低。
我们知道表面存在杂质C是制造半导体MOS器件或者欧姆接触的一大障碍，如果经plasma清洗机等离子体处理后Cls的高能尾巴消失，即CC-H污染消失，就会更容易制备高性能的欧姆接触和MOS器件。经等离子体处理后CIs的高能端尾巴消失，同时我们发现未经等离子体处理的SiC表面Cls峰相对与等离子体后的Cls迁移了0.4ev，这是由于表面存在C/C-H化合物造成的。
未经过等离子体处理的Si-C/Si-O谱峰强度之比(面积之比)为0.87。经过处理的Si-C/Si-O的XPS谱峰强度之比(面积之比)为0.21,与没有经等离子体处理的相比下降了75%。经过湿法处理的表面Si-O的含量明显高于经过等离子体处理的表面。高能电子衍射(RHEED分析发现等离子处理后的SiC表面比传统湿法处理的SiC表面更加平整，而且处理后表面出现了(1x1)结构。
plasma清洗机等离子体氢处理可以有效除去表面的碳污染，暴露在空气中30分钟后，发现经等离子处理的SiC表面氧的含量能明显低于传统湿法清洗的表面，经等离子处理的表面抗氧化能力显著提高，这就为制造欧姆接触和低界面态的MOS器件打下了良好的基础。