[发明专利]一种提高碳化硅衬底质量的处理方法及装置

说明书

本申请公开了一种提高碳化硅衬底质量的处理方法及装置，属于半导体材料清洁技术领域。该装置包括：上壳体和下壳体，所述碳化硅衬底放置在所述上壳体和下壳体中间，以使得所述碳化硅衬底分别与所述上壳体和下壳体之间形成密闭的第一气源腔和第二气源腔；所述第一气源腔内设置第一进气口和第一出气口，所述第二气源腔内设置第二进气口和第二出气口，清洁气体分别进入至第一气源腔和第二气源腔缓冲后流动至碳化硅衬底的上表面和下表面，并分别自所述第一出气口和第二出气口流出。使用该装置对碳化硅衬底进行清洁，能够提高碳化硅衬底C面和Si面的表面一致性，进而提高外延质量。

技术领域

本申请涉及一种提高碳化硅衬底质量的处理方法及装置，属于半导体材料清洁技术领域。

背景技术

碳化硅是典型的宽禁带半导体材料，是继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料代表之一。碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子迁移率等优异特性，成为制备高温、高频、高功率及抗辐射器件的热门材料之一。

外延技术是碳化硅基器件制备过程中的核心技术，外延质量的好坏直接决定了碳化硅基器件的性能、寿命、稳定性等关键技术指标，在行业内具有举足轻重的地位。提高外延质量除了对外延工艺参数要求较严格外，对碳化硅衬底本身质量也有很高要求。为提高碳化硅衬底的一致性并提高表面质量，目前市场上通用的方法是对碳化硅晶体进行切、磨、抛、洗等加工操作，获得一致性较高的外延用碳化硅衬底。

碳化硅衬底的加工过程提高了衬底表面质量的一致性，便于大规模碳化硅衬底的外延生长，但衬底表面加工过程中的切、磨、抛、洗工序不可避免的破坏了衬底表面原有的生长信息，且衬底表面会残留大量颗粒，传统清洗方式无法有效去除，特别是加工原料残留颗粒强力吸附在衬底表面，这些颗粒的存在增大衬底表面的粗糙程度，对外延质量造成严重影响，诱发微管、多型、位错、层错、胡萝卜缺陷、三角、台阶束等质量缺陷。此外，由于碳化硅衬底C面和Si面的物理特性本身存在较大差异，C面颗粒相比于Si面颗粒更加难以去除，在同等清洗条件下C面颗粒残留数量会远大于Si面，这种差异也会对外延质量造成一定影响，进而影响碳化硅基器件的整体性能。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种提高碳化硅衬底质量的处理方法及装置，使用该处理装置，清洁气体能够同时对碳化硅衬底的两个表面进行定量、定向的吹扫，能够有效去除衬底表面吸附的残留颗粒，改善碳化硅衬底表面的光洁程度，提高碳化硅衬底两个表面，即C面和Si面的表面一致性，减少层错、位错、三角、台阶束等缺陷的产生，提高外延质量。

根据本申请的一个方面，提供了一种提高碳化硅衬底质量的处理装置，该装置将碳化硅衬底放置于上壳体和下壳体之间，形成第一气源腔和第二气源腔，清洁气体分别进入第一气源腔和第二气源腔对碳化硅衬底的两个表面进行清洁，提高清洁效率，同时能够根据C面和Si面的颗粒数量的不同，有针对性进行清洁，提高碳化硅衬底两个表面的一致性。该装置，包括：

上壳体和下壳体，所述碳化硅衬底放置在所述上壳体和下壳体中间，以使得所述碳化硅衬底分别与所述上壳体和下壳体之间形成密闭的第一气源腔和第二气源腔；

所述第一气源腔内设置第一进气口和第一出气口，所述第二气源腔内设置第二进气口和第二出气口，清洁气体分别进入至第一气源腔和第二气源腔缓冲后流动至碳化硅衬底的上表面和下表面，并分别自所述第一出气口和第二出气口流出。

可选地，还包括衬底放置盘，所述衬底放置盘设有多个用于放置碳化硅衬底的容纳孔，所述衬底放置盘能够相对于所述上壳体和下壳体旋转。

优选的，所述容纳孔至少为两个，至少两个所述容纳孔以衬底放置盘的中心为中心对称设置。

可选地，还包括转动轴，所述转动轴的一端设置在工作台上，另一端设置在所述衬底放置盘的中心，所述转动轴用于带动所述衬底放置盘相对于所述上壳体和下壳体旋转。

可选地，还包括夹持机构，所述碳化硅衬底通过所述夹持机构放置于所述容纳孔内。