CN113035709A - 一种改善SiC器件界面特征的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善SiC器件界面特征的方法，包括以下步骤：S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆；S2、对SiC器件进行加热；S3、对SiC器件进行高温退火；S4、清洗SiC器件表面；S5、对SiC器件表面进行氧化；S6、对SiC器件表面进行退火；S7、对SiC器件表面进行二次氧化；S8、紫外线照射；S9、清理表面；S10、性能测试；本发明在使用时，通过对SiC器件表面涂覆光刻胶，并使其表面碳化形成碳化膜对SiC器件表面粗糙度进行改善，并在对SiC器件进行氧化处理后，通过湿氧二次氧化法对SiC器件进行二次氧化处理，减小SiC器件过渡区厚度并降低过渡区成分含量；本发明在使用时，通过多次性能测试，对SiC器件改善过程中存在的问题进行记录，便于进行进一步的改善工作。
Description
技术领域
本发明涉及SiC器件改善技术领域，具体为一种改善SiC器件界面特征的方法。
背景技术
碳化硅又名碳硅石、金刚砂，是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成，碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石，在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂，碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种，都属α-SiC，黑碳化硅含SiC约95％，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等，绿碳化硅含SiC约97％以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具，此外还有立方碳化硅，它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体，用以制作的磨具适于轴承的超精加工，可使表面粗糙度从Ra32-0.16微米一次加工到Ra0.04-0.02微米。
中国公开发明：CN201811474382.6公开了一种改善SiC器件界面特征的方法及SiC器件，该发明通过在SiC衬底上形成氧化层，并通过紫外线照射打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键，对SiC器件界面特征进行改善，但该种方法无法对过渡区进行改善，且未对SiC器件表面粗糙度进行改善，其改善面较为单一，为此，提出一种改善SiC器件界面特征的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改善SiC器件界面特征的方法。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善SiC器件界面特征的方法，包括以下步骤：
S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆，将光刻胶涂覆于SiC器件的表面，涂覆后自然风干30-45min，风干时控制室温在25-30℃；
S2、对SiC器件进行加热，将SiC器件放于加热设备中，将其加热至550-650℃，使SiC器件表面形成碳化膜，加热时长为30-35min；
S3、对SiC器件进行高温退火，将加热后的SiC器件冷却至室温后，放入退火设备中进行高温退火激活；
S4、清洗SiC器件表面，对SiC器件表面进行清洗，对杂质进行去除，清洗后对SiC器件进行风干，风干时长为15-20min；
S5、对SiC器件表面进行氧化，以纯氧气氛干氧对SiC器件表面进行氧化，氧化时长为15-20min，将SiC器件放入氧化设备前，将氧化设备内部温度预热至300-500℃，预热时长为15-25min；
S6、对SiC器件表面进行退火，以高温氮气对SiC器件表面进行退火，退火时长为25-35min，氮气温度为1000-1200℃；
S7、对SiC器件表面进行二次氧化，以湿氧二次氧化法对SiC器件表面进行二次氧化，氧化时长为25-35min，对SiC器件进行二次氧化前，将二次氧化设备预热至400-500℃，预热时长为25-30min；
S8、紫外线照射，使用紫外线照射设备对SiC器件表面进行照射；
S9、清理表面，对SiC器件表面进行清理，清理前对SiC器件表面进行修整，使SiC整体厚度不超过原有厚度的125％；
S10、性能测试，取同一批次不同标准生产的SiC器件进行性能测试，测试后对SiC器件的界面特征改善信息进行记录。
优选的，在所述S1中，涂覆光刻胶时，对SiC器件表面进行均匀涂覆，且光刻胶涂覆厚度为SiC器件厚度的15％。
优选的，在所述S2中，将SiC器件放入加热设备前，将加热设备内部预热至200-300℃，预热时长为20-25min。
优选的，在所述S5中，氧化SiC器件所采用的温度为1000-1250℃，氧气流量为1.5-1.8L/min。
优选的，在所述S6中，对SiC器件进行退火后，将其冷却至25-30℃，冷却时长为40-50min。
优选的，在所述S7中，对SiC器件进行二次氧化时，温度为950-1000℃，减小过渡区厚度并降低过渡区成分含量。
优选的，在所述S8中，对SiC器件进行表面照射时，对SiC器件的每个单面进行2-4次照射，单次照射时长为20-25min，打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键。
优选的，在所述S10中，对SiC器件进行性能测试时，将测试结果与未做改善处理的SiC器件性能进行对比测试，并对同一批次不同生产标准的SiC器件以同一标准进行测试，测试次数为3-6次。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种改善SiC器件界面特征的方法，具备以下有益效果：
一、本发明在使用时，通过对SiC器件表面涂覆光刻胶，并使其表面碳化形成碳化膜对SiC器件表面粗糙度进行改善，并在对SiC器件进行氧化处理后，通过湿氧二次氧化法对SiC器件进行二次氧化处理，减小SiC器件过渡区厚度并降低过渡区成分含量；
二、本发明在使用时，通过多次性能测试，对SiC器件改善过程中存在的问题进行记录，便于进行进一步的改善工作。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种改善SiC器件界面特征的方法，包括以下步骤：
S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆，将光刻胶涂覆于SiC器件的表面，涂覆后自然风干30min，风干时控制室温在25℃；
S2、对SiC器件进行加热，将SiC器件放于加热设备中，将其加热至550℃，使SiC器件表面形成碳化膜，加热时长为30min；
S3、对SiC器件进行高温退火，将加热后的SiC器件冷却至室温后，放入退火设备中进行高温退火激活；
S4、清洗SiC器件表面，对SiC器件表面进行清洗，对杂质进行去除，清洗后对SiC器件进行风干，风干时长为15min；
S5、对SiC器件表面进行氧化，以纯氧气氛干氧对SiC器件表面进行氧化，氧化时长为15min，将SiC器件放入氧化设备前，将氧化设备内部温度预热至300℃，预热时长为15min；
S6、对SiC器件表面进行退火，以高温氮气对SiC器件表面进行退火，退火时长为25min，氮气温度为1000℃；
S7、对SiC器件表面进行二次氧化，以湿氧二次氧化法对SiC器件表面进行二次氧化，氧化时长为25min，对SiC器件进行二次氧化前，将二次氧化设备预热至400℃，预热时长为25min；
S8、紫外线照射，使用紫外线照射设备对SiC器件表面进行照射；
S9、清理表面，对SiC器件表面进行清理，清理前对SiC器件表面进行修整，使SiC整体厚度不超过原有厚度的125％；
S10、性能测试，取同一批次不同标准生产的SiC器件进行性能测试，测试后对SiC器件的界面特征改善信息进行记录。
本实施例中，具体的：在S1中，涂覆光刻胶时，对SiC器件表面进行均匀涂覆，且光刻胶涂覆厚度为SiC器件厚度的15％。
本实施例中，具体的：在S2中，将SiC器件放入加热设备前，将加热设备内部预热至200℃，预热时长为20min。
本实施例中，具体的：在S5中，氧化SiC器件所采用的温度为1000℃，氧气流量为1.5L/min。
本实施例中，具体的：在S6中，对SiC器件进行退火后，将其冷却至25℃，冷却时长为40min。
本实施例中，具体的：在S7中，对SiC器件进行二次氧化时，温度为950℃，减小过渡区厚度并降低过渡区成分含量。
本实施例中，具体的：在S8中，对SiC器件进行表面照射时，对SiC器件的每个单面进行2次照射，单次照射时长为20min，打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键。
本实施例中，具体的：在S10中，对SiC器件进行性能测试时，将测试结果与未做改善处理的SiC器件性能进行对比测试，并对同一批次不同生产标准的SiC器件以同一标准进行测试，测试次数为3次。
实施例二
请参阅图1，本发明还提供一种技术方案，与实施例一不同的是：一种改善SiC器件界面特征的方法，包括以下步骤：
S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆，将光刻胶涂覆于SiC器件的表面，涂覆后自然风干35min，风干时控制室温在28℃；
S2、对SiC器件进行加热，将SiC器件放于加热设备中，将其加热至600℃，使SiC器件表面形成碳化膜，加热时长为33min；
S3、对SiC器件进行高温退火，将加热后的SiC器件冷却至室温后，放入退火设备中进行高温退火激活；
S4、清洗SiC器件表面，对SiC器件表面进行清洗，对杂质进行去除，清洗后对SiC器件进行风干，风干时长为18min；
S5、对SiC器件表面进行氧化，以纯氧气氛干氧对SiC器件表面进行氧化，氧化时长为17min，将SiC器件放入氧化设备前，将氧化设备内部温度预热至400℃，预热时长为20min；
S6、对SiC器件表面进行退火，以高温氮气对SiC器件表面进行退火，退火时长为30min，氮气温度为1100℃；
S7、对SiC器件表面进行二次氧化，以湿氧二次氧化法对SiC器件表面进行二次氧化，氧化时长为28min，对SiC器件进行二次氧化前，将二次氧化设备预热至450℃，预热时长为28min；
S8、紫外线照射，使用紫外线照射设备对SiC器件表面进行照射；
S9、清理表面，对SiC器件表面进行清理，清理前对SiC器件表面进行修整，使SiC整体厚度不超过原有厚度的125％；
S10、性能测试，取同一批次不同标准生产的SiC器件进行性能测试，测试后对SiC器件的界面特征改善信息进行记录。
本实施例中，具体的：在S1中，涂覆光刻胶时，对SiC器件表面进行均匀涂覆，且光刻胶涂覆厚度为SiC器件厚度的15％。
本实施例中，具体的：在S2中，将SiC器件放入加热设备前，将加热设备内部预热至250℃，预热时长为23min。
本实施例中，具体的：在S5中，氧化SiC器件所采用的温度为1100℃，氧气流量为1.6L/min。
本实施例中，具体的：在S6中，对SiC器件进行退火后，将其冷却至28℃，冷却时长为45min。
本实施例中，具体的：在S7中，对SiC器件进行二次氧化时，温度为980℃，减小过渡区厚度并降低过渡区成分含量。
本实施例中，具体的：在S8中，对SiC器件进行表面照射时，对SiC器件的每个单面进行3次照射，单次照射时长为23min，打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键。
本实施例中，具体的：在S10中，对SiC器件进行性能测试时，将测试结果与未做改善处理的SiC器件性能进行对比测试，并对同一批次不同生产标准的SiC器件以同一标准进行测试，测试次数为5次。
实施例三
请参阅图1，本发明还提供一种技术方案，与实施例一不同的是：一种改善SiC器件界面特征的方法，包括以下步骤：
S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆，将光刻胶涂覆于SiC器件的表面，涂覆后自然风干45min，风干时控制室温在30℃；
S2、对SiC器件进行加热，将SiC器件放于加热设备中，将其加热至650℃，使SiC器件表面形成碳化膜，加热时长为35min；
S3、对SiC器件进行高温退火，将加热后的SiC器件冷却至室温后，放入退火设备中进行高温退火激活；
S4、清洗SiC器件表面，对SiC器件表面进行清洗，对杂质进行去除，清洗后对SiC器件进行风干，风干时长为20min；
S5、对SiC器件表面进行氧化，以纯氧气氛干氧对SiC器件表面进行氧化，氧化时长为20min，将SiC器件放入氧化设备前，将氧化设备内部温度预热至500℃，预热时长为25min；
S6、对SiC器件表面进行退火，以高温氮气对SiC器件表面进行退火，退火时长为35min，氮气温度为1200℃；
S7、对SiC器件表面进行二次氧化，以湿氧二次氧化法对SiC器件表面进行二次氧化，氧化时长为35min，对SiC器件进行二次氧化前，将二次氧化设备预热至500℃，预热时长为30min；
S8、紫外线照射，使用紫外线照射设备对SiC器件表面进行照射；
S9、清理表面，对SiC器件表面进行清理，清理前对SiC器件表面进行修整，使SiC整体厚度不超过原有厚度的125％；
S10、性能测试，取同一批次不同标准生产的SiC器件进行性能测试，测试后对SiC器件的界面特征改善信息进行记录。
本实施例中，具体的：在S1中，涂覆光刻胶时，对SiC器件表面进行均匀涂覆，且光刻胶涂覆厚度为SiC器件厚度的15％。
本实施例中，具体的：在S2中，将SiC器件放入加热设备前，将加热设备内部预热至300℃，预热时长为25min。
本实施例中，具体的：在S5中，氧化SiC器件所采用的温度为1250℃，氧气流量为1.8L/min。
本实施例中，具体的：在S6中，对SiC器件进行退火后，将其冷却至30℃，冷却时长为50min。
本实施例中，具体的：在S7中，对SiC器件进行二次氧化时，温度为1000℃，减小过渡区厚度并降低过渡区成分含量。
本实施例中，具体的：在S8中，对SiC器件进行表面照射时，对SiC器件的每个单面进行4次照射，单次照射时长为25min，打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键。
本实施例中，具体的：在S10中，对SiC器件进行性能测试时，将测试结果与未做改善处理的SiC器件性能进行对比测试，并对同一批次不同生产标准的SiC器件以同一标准进行测试，测试次数为6次。
综上所述，该一种改善SiC器件界面特征的方法的工作原理和工作过程为，本发明在使用时，通过对SiC器件表面涂覆光刻胶，并使其表面碳化形成碳化膜对SiC器件表面粗糙度进行改善，并在对SiC器件进行氧化处理后，通过湿氧二次氧化法对SiC器件进行二次氧化处理，减小SiC器件过渡区厚度并降低过渡区成分含量，通过多次性能测试，对SiC器件改善过程中存在的问题进行记录，便于进行进一步的改善工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对SiC器件表面进行光刻胶的涂覆，将光刻胶涂覆于SiC器件的表面，涂覆后自然风干30-45min，风干时控制室温在25-30℃；
S2、对SiC器件进行加热，将SiC器件放于加热设备中，将其加热至550-650℃，使SiC器件表面形成碳化膜，加热时长为30-35min；
S3、对SiC器件进行高温退火，将加热后的SiC器件冷却至室温后，放入退火设备中进行高温退火激活；
S4、清洗SiC器件表面，对SiC器件表面进行清洗，对杂质进行去除，清洗后对SiC器件进行风干，风干时长为15-20min；
S5、对SiC器件表面进行氧化，以纯氧气氛干氧对SiC器件表面进行氧化，氧化时长为15-20min，将SiC器件放入氧化设备前，将氧化设备内部温度预热至300-500℃，预热时长为15-25min；
S6、对SiC器件表面进行退火，以高温氮气对SiC器件表面进行退火，退火时长为25-35min，氮气温度为1000-1200℃；
S7、对SiC器件表面进行二次氧化，以湿氧二次氧化法对SiC器件表面进行二次氧化，氧化时长为25-35min，对SiC器件进行二次氧化前，将二次氧化设备预热至400-500℃，预热时长为25-30min；
S8、紫外线照射，使用紫外线照射设备对SiC器件表面进行照射；
S9、清理表面，对SiC器件表面进行清理，清理前对SiC器件表面进行修整，使SiC整体厚度不超过原有厚度的125％；
S10、性能测试，取同一批次不同标准生产的SiC器件进行性能测试，测试后对SiC器件的界面特征改善信息进行记录。
2.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S1中，涂覆光刻胶时，对SiC器件表面进行均匀涂覆，且光刻胶涂覆厚度为SiC器件厚度的15％。
3.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S2中，将SiC器件放入加热设备前，将加热设备内部预热至200-300℃，预热时长为20-25min。
4.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S5中，氧化SiC器件所采用的温度为1000-1250℃，氧气流量为1.5-1.8L/min。
5.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S6中，对SiC器件进行退火后，将其冷却至25-30℃，冷却时长为40-50min。
6.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S7中，对SiC器件进行二次氧化时，温度为950-1000℃，减小过渡区厚度并降低过渡区成分含量。
7.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S8中，对SiC器件进行表面照射时，对SiC器件的每个单面进行2-4次照射，单次照射时长为20-25min，打断SiC与氧化层的界面缺陷的化学键。
8.根据权利要求1所述的一种改善SiC器件界面特征的方法，其特征在于：在所述S10中，对SiC器件进行性能测试时，将测试结果与未做改善处理的SiC器件性能进行对比测试，并对同一批次不同生产标准的SiC器件以同一标准进行测试，测试次数为3-6次。
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