[发明专利]一种碳化硅衬底的处理方法

说明书

本发明提供一种碳化硅衬底的处理方法，通过等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化；采用退火炉对钝化后的碳化硅衬底进行高温退火；在高温退火后的碳化硅衬底表面生长氧化层；对碳化硅衬底进行高温退火，可以改善碳化硅衬底表面形貌，减少碳化硅衬底与氧化层界面处杂质的引入，避免退火过程中引入新的杂质，减少氧化层中缺陷，提高氧化层质量，同时可以通过温度和时间精确控制磷原子扩散的结深；本发明通过氧族气体中的氧等离子体消除碳化硅衬底表面残余的碳，利用氮族气体中的氮等离子体和磷族气体中的磷等离子体对碳化硅衬底表面进行钝化，大大降低了界面态密度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种碳化硅衬底的处理方法。

背景技术

近年来，根据国内对功率器件的统计数据分析，高压碳化硅功率器件的市场规模逐年大幅上升，碳化硅器件的主要市场应用包括光伏、电源、不间断电源、电动/混动汽车、风力发电、轨道交通、电机驱动以及充电桩等，碳化硅材料以其宽禁带和高临界击穿场强等特性有望在电力电子装置中逐步代替硅器件，以提高现有电力电子装备的工作效率，总而言之，碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。

碳化硅(SiC)在禁带宽度、最大场强、掺杂浓度以及热导率方面都具有传统的硅和砷化嫁无法比拟的优势，尤其适用于高压、高频、大功率、高辐照以及某些波长的光电探测技术领域。因此，碳化硅材料在功率微波以及光电器件方面得到了研发人员的广泛关注。

其中在碳化硅功率器件制备过程中，高温氧化工艺是决定碳化硅功率器件性能的核心工艺之一，碳化硅相比于等诸如氮化嫁等其它宽禁带半导体具有自身的优势，碳化硅通过热氧化工艺生成氧化膜，且不引入其他杂质元素，使得碳化硅容易与硅功率器件制备工艺兼容。

目前对碳化硅的处理是生长氧化层，然后采用氮族氛围对含有氧化层的碳化硅进行退火，碳化硅与氧化层之间的界面态密度较高，导致碳化硅功率器件的反型沟道电子迁移率较低，严重影响了碳化硅功率器件的性能。

发明内容

为了克服上述现有技术中碳化硅与氧化层之间的界面态密度较高的不足，本发明提供一种碳化硅衬底的处理方法，包括：

通过等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化；

采用退火炉对钝化后的碳化硅衬底进行高温退火；

在高温退火后的碳化硅衬底表面生长氧化层。

所述通过等离子体对所述碳化硅衬底进行钝化，包括：

采用RCA标准清洗所述碳化硅衬底；

基于氧族气体、氮族气体和/或磷族气体中的一种或多种，采用等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化。

通过等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化，包括：

当采用氧族气体时，将所述碳化硅衬底放入等离子体处理设备，并将所述等离子体处理设备抽真空；

将所述等离子体处理设备的内部温度调至200℃-400℃，之后将所述等离子体处理设备的功率调至10W-1000W，接着以10SCCM-1000SCCM的流量通入氧族气体，维持1s-5min。

通过等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化，包括：

当采用氮族气体时，将所述碳化硅衬底放入等离子体处理设备，并将所述等离子体处理设备抽真空；

将所述等离子体处理设备的内部温度调至200℃-400℃，之后将所述等离子体处理设备的功率调至10W-1000W，接着以10SCCM-1000SCCM的流量通入氮族气体，维持1s-5min。

通过等离子体处理设备对所述碳化硅衬底进行钝化，包括：