[发明专利]一种碳化硅金属污染处理方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅金属污染的处理方法，其包括：步骤A，采用清洗液对被金属污染的碳化硅晶圆进行预清洗处理；步骤B，通过电场作用对经预处理的碳化硅晶圆进行清洗处理；步骤C，对步骤B得到的碳化硅晶圆进行洗涤、干燥处理，制得经处理的碳化硅晶圆；以步骤A至步骤C为1次处理计，对被金属污染的碳化硅晶圆进行N次处理，直至第N次处理所得经处理的碳化硅晶圆表面的金属离子浓度小于5×10¹⁰cm^‑2；其中，N为正整数；当N≥2时，将第N‑1次处理所得经处理的碳化硅晶圆作为第N次处理的被金属污染的碳化硅晶圆进行预清洗处理。本发明方法操作简单，所用清洗装置简单，能有效去除碳化硅晶圆表面的金属杂质，对所有种类的金属离子污染都具有普适性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅金属污染处理方法。

背景技术

相对于以硅为代表的第一代半导体和以砷化镓为代表的第二代半导体，作为 第三代半导体的碳化硅(SiC)材料具有更大的禁带宽度、临界击穿电场以及更 高的热导率，从而适合制造高压大功率半导体器件。当碳化硅材料被用来进行半 导体器件制作时，必须保证碳化硅晶圆表面没有金属杂质。这是由于在半导体制 造业中，金属污染会严重损害半导体器件的电学性能和长期可靠性，降低器件的 成品率。

碳化硅表面的金属杂质之所以很难去除，主要有两方面的原因。一方面是由 于金属离子是通过与碳化硅表面的氢原子进行电荷交换而被束缚在碳化硅表面， 因而具有较强的吸附力。另一方面，由于化合物半导体碳化硅的化学稳定性高于 硅，表面不容易被氧化形成二氧化硅，因此也不能直接通过臭氧水溶液清洗碳化 硅以在其表面形成二氧化硅层的方式去除金属杂质。由于被金属污染的碳化硅晶 圆很难被清洗干净，因此只能将污染的晶圆进行报废处理。但是，由于目前碳化 硅晶圆的成本非常高，将被金属污染的晶圆进行报废处理会导致碳化硅器件的制 造成本急剧上升。

Sumitomo Electric Industries公司的美国专利US8787301B2公开了一种用于碳化硅半导体的清洗方法。该专利首先将浓度大于等于30ppm的臭氧水溶液的温 度加热至25-90℃，然后清洗碳化硅半导体，通过增强臭氧水溶液的氧化作用使 碳化硅表面形成一层二氧化硅层，然后用氢氟酸腐蚀二氧化硅层去除碳化硅晶圆 表面的金属杂质。

Sumitomo Electric Industries公司的美国专利US2011/0309376A1公开了一种碳化硅半导体的清洗方法。该方法包括两个步骤，首先在大于等于700℃的温度 下干氧氧化碳化硅，在碳化硅晶圆表面形成一层小于等于30nm厚的二氧化硅， 在氧化的过程中将金属杂质包裹在二氧化硅层内，然后用氢氟酸腐蚀二氧化硅层 去除碳化硅晶圆表面的金属杂质。

Sumitomo Electric Industries公司的美国专利US8787301B2和 US2011/0309376A1公开的去除碳化硅晶圆表面的金属杂质的方法都是通过在碳 化硅表面形成一层二氧化硅，在氧化时将金属杂质包裹于二氧化硅层内，然后通 过去除二氧化硅层以达到去除碳化硅表面金属杂质的目的。由于这两种方法都在 碳化硅表面形成了氧化层，因此必然会对碳化硅表面造成损伤，不适用于已经做 过图形化工艺后的碳化硅金属污染问题。另一方面，专利US2011/0309376A1在 碳化硅表面形成氧化层的过程中使用了高温氧化炉等设备，这将会引起这些半导 体设备的金属污染问题。

因此，目前存在的问题是急需研究开发一种新型的碳化硅金属污染处理方 法。

发明内容