目前,对于Si的清洗技术在国内外的研究均己经比较成熟,如传统的湿法清洗己经很好的去除所有的表面颗粒、有机物、自然氧化层等沾污,利用缓冲HF溶液等就可以获得比较理想的H终结表面。随着第三代宽带隙半导体材料不断发展,其中SiC材料的各种优越性使得SiC材料逐渐有取代Si的趋势。尽管六方晶格结构的4H-SiC与Si在结晶学上结构相同,由于表面C原子的存在使得表面化学性质不同,因此Si的清洗技术并不能完全适用于材料。将SiC片浸泡在HF溶液中,表面会吸附OH,并且在950℃以上的高温退火后才可以去除表面来自于湿法清洗过程中的氧。另外,湿法清洗后的SiCk表面通常也有CH污染物存在。因此必须寻找更好的的氢钝化工艺,以获得结构平整、化学性质稳定的表面。

氢等离子体清洗SiC晶圆表面

最初的SiC表面通常存在一定厚度的污染层，其中包含颗粒(SiO、C-C键及其它金属粒子的污染等)，有机物，金属和自然氧化层。而这些污染物的存在严重影响着界面特性，从而影响着SiC基器件的性能。如制备SiC基MOSFET器件过程中，随着SiO₂薄膜厚度的不断氧化而增加时，SiO₂/SiC界面会移向衬底。SiC晶片在经过传统的湿法清洗后，表面的有机物，金属及一些颗粒等可以很好的被去除掉，然而使用传统的湿法清洗后，表面仍存在一些碳污染物和氧化物，并且SiC表面有大量的悬挂键存在而使其极易被氧化。

等离子体清洗

等离子体是物质的一种存在状态,是物质的第四态。等离子体状态中,在电场中加速运动的电子和离子具有很大的动能,等离子体清洗技术即利用等离子体内的各种具有高能量的物质的活化作用,将SiC晶圆表面的氧和残留的碳等杂质除去。

等离子体化学反应即在放电气体中发生的反应。对常温常压条件下的气体通过高温加速电子加速离子给物质以能量,物质被解离成阴、阳离子的状态。当气体电离生成电子正离子一般在段时间内发生结合,回到中性分子状态,这个过程产生的电子、离子的一部分能量以电磁波等不同形式消耗,在分子离解时常生成自由基,生成的电子结合中性原子,分子形成负离子。因此,整个等离子体是电子正负离子激发态原子,原子以及自由基的混合状态。因为各种化学反应都是在高激发态下进行的,与经典的化学反应完全不同。这样使等离子体的原子或分子的本性通常都发生改变,即使是较稳定的惰性气体也会变得具有很强的化学活泼性。在电场中加速运动的电子和离子具有很大的动能,可以更好的除去表面的氧和残留的碳等杂质。

氢气做为活泼气体,其等离子体具有很强的化学反应活性,氢气等离子体形成的过程如下：

H₂→H₂⁺ +e（式1.1）

H₂→2H^*（式1.2）

H₂ +e→H₂^* +e（式1.3）

H₂ +e→H₂+hv+e（式1.4）

H₂⁺ +e→2H* +e（式1.5）

H₂+e→H+H⁺+2e（式1.6）

式1.1表示氢气分子在得到外界能量后变成氢气阳离子,并放出自由电子的过程。式1.2表示氢气分子在得到外界能量后分解形成两个氢原子自由基的过程。式1.3表示氢气分子在具有高能量的激发态自由电子作用下转变成激发态。式1.4-1.5则表示激发态的氢气分子进一步发生转变,式1.4中,氢气回到通常状态的同时发出光能紫外线。

式1.5中,激发态的氢气分子分解成两个氢原子自由基。式1.6表示氢气分子在激发态自由电子的作用下,分解成氢原子自由基和氢原子阳离子的过程。当这些反应连续不断发生,就形成里氢气等离子体。当然实际反应要比这些反应式描述的更为复杂。

由于通过离子的冲击作用可极大促进物体表面化学反应发生的几率,微波等离子清洗系统产生的氢等离子体中离子能量较低（＜2ev）,物理效应较弱,因此氢等离子体与SiC表面的反应以化学反应为主。氢等离子体清洗过程中起作用的除了氢原子,氢离子和电子外,还有处于激发状态的电中性的氢原子或原子团（又称自由基）,以及氢等离子体发射出的光线。因此易于与SiC表面的物质反应形成新的物质,如水、碳氢化合物等。另外,氢原子是选择性的与表面的污染物（如C、O)等反应,并以挥发性的CHx和H₂O两种形式消除掉。

等离子体清洗SiC晶圆具有许多溶剂进行的湿法清洗所无法比拟的特点,由于存在高活性的反应粒子,与湿法清洗相比,使用等离子体对半导体材料进行表面改性具有如下特点〕①改性仅发生在表面层,几个埃到微米级因而不影响基本固有性能。②作用时间短几秒到几十秒,效率高。③不产生污染,不需要进行废液、废气的处理,因而节省能源、降低成本。④工艺简单,操作方便。