一種用于碳化硅器件表面碳保護(hù)膜去除的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅器件的處理方法，具體涉及一種用于碳化硅器件表面碳保護(hù)膜去除的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，SiC器件的優(yōu)越性能越來越受到人們的重視。但是，由于SiC材料本身所具有的一些性質(zhì)，使一部分在硅器件制造中已經(jīng)被成熟使用的工藝并不適用于SiC器件的制造。由于SiC材料的雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)較低，使得離子注入成為SiC器件選區(qū)摻雜的最佳辦法。但是，注入到SiC材料內(nèi)部的雜質(zhì)離子基本處于晶格間隙位置。為了讓這些雜質(zhì)離子替位到晶格點(diǎn)位置上，技術(shù)人員需要對離子注入后的SiC材料進(jìn)行高溫激活退火，退火溫度對于N型雜質(zhì)一般高于1400°C，而P型為1600°C -1800°C。在這樣高的退火溫度下，SiC中的硅會揮發(fā)再沉積，導(dǎo)致退火后的晶圓表面出現(xiàn)臺階簇，使得晶圓表面形貌變差，從而嚴(yán)重影響器件性能。為了解決這一問題，一般高溫激活退火時，在SiC晶圓表面覆蓋一層保護(hù)層，以抑制硅的揮發(fā)和沉積。目前應(yīng)用最為廣泛的是碳保護(hù)膜，原因如下:①碳與SiC不會在高溫下發(fā)生反應(yīng)；②碳保護(hù)膜具有一定硬度，有效抑制SiC晶圓中硅的析出。
[0003]在完成高溫激活退火之后，必須將碳保護(hù)膜完全去除，否則將嚴(yán)重影響器件性能。目前比較常用的去除碳保護(hù)膜方法，要么不能有效去除含有雜質(zhì)的碳保護(hù)膜，要么無法避免地對SiC晶圓表面造成損傷，這種損傷將對器件性能造成嚴(yán)重影響。例如，專利CN102386100 B中公開的碳保護(hù)膜去除方法就存在這些問題。
[0004]出于這種考慮，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入研宄，目的是解決相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)所暴露出來的問題，希望提供一種能夠有效去除碳保護(hù)膜、不損傷碳化硅表面、操作簡單、除碳效果顯著的用于碳化硅器件表面碳保護(hù)膜去除的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于碳化硅器件表面碳保護(hù)膜去除的方法。該方法通過濕法氧化、超聲處理及后處理等步驟的協(xié)同配合，不僅能夠有效去除碳化硅表面的碳保護(hù)膜本身，而且還能夠?qū)μ急Ｗo(hù)膜中殘留的各種雜質(zhì)起到很好的去除效果。另外，本發(fā)明的方法避免了碳保護(hù)膜去除過程中對SiC晶圓表面所造成的損傷，有利于后續(xù)加工工藝。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種用于碳化硅器件表面碳保護(hù)膜去除的方法，其包括如下步驟:
[0007]I)將表面負(fù)載有碳保護(hù)膜的SiC晶圓浸沒在液相除碳劑中進(jìn)行超聲處理；
[0008]2)將超聲處理后的SiC晶圓置于后處理劑中進(jìn)行后處理。
[0009]本發(fā)明的方法將表面負(fù)載有碳保護(hù)膜的SiC晶圓浸沒在液相除碳劑中進(jìn)行超聲處理，增大了石墨間距，增加了除碳劑與碳的接觸面積，從而加快反應(yīng)速度。此外，超聲處理步驟可將碳保護(hù)膜表面不易被氧化的雜質(zhì)物質(zhì)震動去除，加之緊隨其后的后處理步驟，可以有效去除SiC晶圓表面的薄氧化層以及不易被氧化的雜質(zhì)。該方法沒有對SiC晶圓的表面進(jìn)行物理轟擊，從而不會損傷SiC晶圓表面。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，所述液相除碳劑中包括氧化性酸。由此可以進(jìn)一步有效去除SiC晶圓表面不易被氧化的雜質(zhì)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，所述氧化性酸選自濃硫酸、濃硝酸、次氯酸、高氯酸和高猛酸，優(yōu)選濃硫酸。
[0012]在本發(fā)明的方法中，氧化性酸可以將碳氧化成CO2，從而起到去除碳保護(hù)膜的作用。以濃硫酸為例，其去除碳保護(hù)膜的化學(xué)反應(yīng)方程式如式(I )所示。
[0013]C+H2S04—CO 2+so2+h2o 式(I)
[0014]在本發(fā)明的方法中，碳保護(hù)膜是在SiC晶圓高溫激活退火中起保護(hù)作用的，而高溫激活退火溫度會達(dá)到1800°C甚至更高。拉曼測試結(jié)果顯示，經(jīng)過如此高溫之后，碳保護(hù)膜的G峰與D峰均向長波長方向移動，并且ID:1G增大，這說明高溫處理使碳保護(hù)膜中Sp3雜化向SP2雜化轉(zhuǎn)化，碳保護(hù)膜性質(zhì)會向石墨轉(zhuǎn)化，這就是碳在高溫下的石墨化作用。利用石墨的層結(jié)構(gòu)特性，本發(fā)明的方法在一定溫度下用氧化性酸的同時，進(jìn)行超聲處理，該方法可以增大石墨間距，增加了除碳劑與碳的接觸面積，從而加快反應(yīng)速度。同時，超聲處理可以將不易被氧化的雜質(zhì)物質(zhì)震動去除，加之緊隨其后的后處理步驟，可以有效去除SiC晶圓表面的薄氧化層及不易被氧化的雜質(zhì)。該方法沒有對晶圓表面的進(jìn)行轟擊，不會損傷晶圓表面。因此，采用本發(fā)明的方法去除碳保護(hù)膜，即使是含有雜質(zhì)的膜層也可以有效去除，同時又保護(hù)了晶圓表面不受損傷。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，所述液相除碳劑為濃硫酸與過氧化氫的混合液，其中濃硫酸與過氧化氫的體積比為(3?8): 1，優(yōu)選(3?5):1。由此，去除碳保護(hù)膜的效果更好，反應(yīng)更溫和，且不損傷SiC晶圓的表面。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，步驟I)中所述液相除碳劑的溫度被控制在100?150°C，優(yōu)選 115 ?125。。。
[0017]在本發(fā)明的方法中，控制液相除碳劑的溫度的目的在于節(jié)約能源的同時有效去除碳保護(hù)膜。如果液相除碳劑的溫度過高，可能會帶來能耗增加、能源浪費(fèi)、成本升高的問題；反之，如果液相除碳劑的溫度過低，則可能會帶來碳保護(hù)膜膜去除不干凈或去除速率過慢的問題。當(dāng)步驟I)中所述液相除碳劑的溫度被控制在100?150°C，優(yōu)選115?125°C時，可以有效解決碳保護(hù)膜去除不干凈或去除速率過慢的技術(shù)問題?？梢粤信e的用于本發(fā)明的方法中步驟I)中所述液相除碳劑的溫度被控制在115°C、116°C、117°C、118°C、119°C、120°C、121°C、122°C、123°C、124°C或 125°C，其中 120°C是特別優(yōu)選的。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，步驟I)中超聲處理的時間為30min?90min，優(yōu)選45 ?75min0
[0019]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)造性勞動發(fā)現(xiàn)，對于本發(fā)明的方法而言，如果超聲時間過短，那么碳保護(hù)膜將無法完全去除干凈；如果超聲時間過長，那么將降低生產(chǎn)產(chǎn)量，還增加成本。因此，本發(fā)明的方法需要嚴(yán)格控制超聲時間。可以列舉的用于本發(fā)明的方法中步驟I)中超聲處理的時間為40min、50min、55min、60min、65min、70min或75min，其中，60min是特別優(yōu)選的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，步驟2)中所述后處理劑包括氫氟酸與去離子水，所述氫氟酸與去離子水的體積比1: (10?20)，優(yōu)選1: (14?16)。
[0021]在本發(fā)明的方法中，后處理的目的在于去除SiC晶圓表面的薄氧化層，這樣可以解決碳保護(hù)膜去除過程中易造成SiC晶圓表面氧化的技術(shù)問題，確保能夠?qū)iC晶圓表面的碳保護(hù)膜完全去除。在本發(fā)明的方法中，、后處理劑不僅能夠有效去除氧化層，反應(yīng)溫和，且不損傷SiC晶圓表面，而且還能夠進(jìn)一步保證器件的肖特基接觸質(zhì)量，提高器件性能。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，步驟2)之后還包括將SiC晶圓置于氨水、過氧化氫和去離子水混合液中浸泡的再處理步驟；其中，所述氨水、過氧化氫和去離子水的體積比為:4:5: (10?30)，優(yōu)選4:5: (22?26)。由此可以去除SiC晶圓表面的顆粒，進(jìn)一步解決碳保護(hù)膜去除過程中SiC晶圓表面顆粒殘留的問題。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，，所述碳保護(hù)膜在SiC晶圓表面的厚度為20nm-500nm，優(yōu)選 50 ?150nm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，所述碳保護(hù)膜是通過磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法或光刻膠固化法負(fù)載到SiC晶圓的表面，其中光刻膠固化法是特別優(yōu)選的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，所述碳保護(hù)膜是按照如下方法負(fù)載到SiC晶圓表面的:在SiC晶圓表面懸涂光刻膠，并在800°C -900°c的高溫爐中碳化0.5-2小時。該方法所制備的碳保護(hù)膜具有工藝簡單、碳保護(hù)膜保護(hù)效果良好的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，在包括步驟I)、步驟2)及再處理步驟在內(nèi)的每個步驟之后，利用去離子水反復(fù)清洗SiC晶圓，以進(jìn)一步去除碳化硅晶圓表面殘留的物質(zhì)。<