CN102549723A - 碳化硅半导体的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SiC半导体(2)的清洗方法，包括：在SiC半导体(2)的表面(2a)处形成氧化膜的步骤；和去除该氧化膜的步骤。在形成氧化膜的步骤，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水形成氧化膜。形成步骤优选地包括加热SiC半导体(2)的表面(2a)和臭氧水中的至少一个。因而，可以得到能够表现出对SiC半导体(2)的清洗效果的SiC半导体的清洗方法。

Description

碳化硅半导体的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅(SiC)半导体的清洗方法，更特别地是涉及一种清洗在具有氧化膜的半导体器件中采用的SiC半导体的方法。
背景技术
在制造半导体器件的方法中，常规上，进行清洗以去除附着于表面的任何附着物。例如，在日本专利申请特开No.4-354334(专利文献1)和日本专利申请特开No.6-314679(专利文献2)中公开了这类清洗方法的技术。
专利文献1中所公开的半导体的清洗方法通过向半导体喷射包含1-5ppm臭氧的纯水以产生臭氧氧化来去除附着于表面的异物成分。
专利文献2中所公开的半导体的清洗方法包括下列步骤：用包含臭氧的超纯水漂洗硅(Si)衬底以形成Si氧化膜；将颗粒和金属杂质捕捉到Si氧化膜的表面中和/或表面上；用稀释氟化氢水溶液清洗Si膜以蚀刻掉Si氧化膜并同时去除颗粒和金属杂质。
例如，在日本专利申请特开No.2002-33300(专利文献3)中公开了在制造半导体器件的工艺中使用臭氧的技术。专利文献3教导这样的方法，即：基于含臭氧的纯水达到大于或等于大约22℃的温度并且溶解的臭氧浓度大于或等于大约30ppm的条件，将含臭氧的纯水供应到臭氧水接触器(contactor)，使带有残留的光刻胶膜的衬底与含臭氧的纯水接触以去除该光刻胶膜。
引用文件列表
专利文献
PTL1：日本专利申请特开No.4-354334
PTL2：日本专利申请特开No.6-314679
PTL3：日本专利申请特开No.2002-33300
发明内容
本发明要解决的技术问题
SiC公知为具有大带隙并且其最大击穿电场比Si的最大击穿电场大且导热性比Si的导热性好，同时载流子迁移率又与Si水平相当。电子饱和漂移速率和击穿电压也大。因此，对将SiC应用于要求高效率、高击穿电压和大电容的半导体器件的期望很大。本发明人关注于采用SiC半导体用于半导体器件。当采用SiC半导体用于半导体器件时，必须清洗SiC半导体的表面。
本发明人首次揭示了：由于SiC是一种热稳定性高于Si的化合物，因此，在对SiC半导体应用专利文献1和2的清洗方法的情况中，SiC衬底的表面不容易被氧化。专利文献1和2的清洗方法能够使Si的表面氧化，但不足以使SiC的表面氧化。因此，SiC表面不能被彻底清洗。
专利文献3的光刻胶膜去除方法教导了剥离光刻胶膜的条件。然而，没有公开去除附着于半导体表面的杂质和/或颗粒。本发明人首次揭示了：如果用专利文献3的光刻胶膜去除方法中所公开的含臭氧的纯水清洗Si衬底的表面，则会由于含臭氧的纯水的氧化性太强而使Si衬底的表面变粗糙。换言之，专利文献3中公开的光刻胶膜去除方法针对的是去除光刻胶膜，而并不相当于去除残留在Si和SiC半导体的表面上的杂质和/或颗粒的清洗方法。
因此，本发明的目的是要提供一种能够表现出对SiC半导体的清洗效果的SiC半导体的清洗方法。
解决技术问题的手段
由于本发明人对在SiC衬底表面上表现出清洗效果的条件的勤力研究而完成了本发明。本发明的SiC半导体的清洗方法包括在SiC半导体的表面处形成氧化膜的步骤以及去除该氧化膜的步骤。在形成步骤中，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水来形成氧化膜。
本发明人关注于使用具有高氧化性的臭氧水作为氧化剂用于氧化作为稳定化合物的SiC半导体的表面。由于勤力研究，本发明人发现，可以通过将臭氧水的浓度设定为大于或等于30ppm来氧化作为稳定化合物的SiC半导体的表面。因为根据本发明的SiC半导体的清洗方法可以有效地氧化SiC半导体的表面，所以可以形成捕捉附着于表面的杂质、颗粒等的氧化膜。通过去除该氧化膜，可以去除SiC半导体表面处存在的杂质、颗粒等。替代地，可以直接通过氧化从表面去除表面处存在的杂质和颗粒。因此，本发明的SiC半导体的清洗方法可以表现出对SiC半导体的清洗效果。
优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中，形成步骤包括加热SiC半导体的表面和臭氧水中的至少一个的步骤。
由于本发明人对氧化作为稳定氧化物的SiC半导体的表面的勤力研究，本发明人发现，通过加热臭氧水和SiC半导体的表面之间的湿润面，可以有利于SiC半导体的表面处的氧化。因此，通过加热SiC半导体的表面和臭氧水中的至少一个，可以容易地形成氧化膜。因而，可以更加有效地去除SiC半导体的表面处存在的杂质、颗粒等。
优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中，加热步骤包括将臭氧水加热到高于或等于25℃且低于或等于90℃的步骤。优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中，加热步骤包括将SiC半导体的表面加热到高于或等于25℃且低于或等于90℃的步骤。
由于对有利于SiC半导体表面处的氧化的条件的勤力研究，本发明人确定了上述条件。当温度高于或等于25℃时，可以有利于氧化反应。当温度低于或等于90℃时，可以抑制臭氧分解。
优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中的去除步骤中，使用氟化氢(HF)去除氧化膜。
据此，因为可以容易地去除氧化膜，所以可以减少残留在表面上的氧化膜。
优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中，同时执行形成步骤和去除步骤。
据此，可以在形成捕捉了杂质、颗粒等的氧化膜并且同时去除该氧化膜。因此，可以缩短清洗SiC半导体所需要的时间。
优选地，在上述的SiC半导体的清洗方法中，形成步骤包括将二氧化碳混入臭氧水中的步骤。
据此，可以降低臭氧水的pH，从而允许抑制臭氧分解以及形成捕捉更多的诸如金属的杂质、颗粒等的氧化膜。同样期望直接氧化杂质和颗粒的效果。因而，可以更加有效地清洗SiC半导体的表面。
本发明的有益效果
根据本发明的SiC半导体的清洗方法，通过使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水在SiC半导体的表面上形成氧化膜，能够表现出对SiC半导体的清洗效果。
附图说明
图1是将要根据本发明第一实施例制备的SiC半导体的示意性侧视图。
图2是根据本发明第一实施例的SiC半导体的清洗方法的流程图。
图3是根据本发明第一实施例的SiC半导体清洗装置的示意图。
图4是根据第一实施例的修改例的SiC半导体清洗装置的示意图。
图5是根据本发明第二实施例的SiC半导体的示意性截面图。
图6是根据本发明第二实施例的SiC半导体的清洗方法的流程图。
图7是根据本发明的实施例的SiC半导体的清洗方法中的步骤的示意性截面图。
图8是实例1和2以及比较例1中用于清洗的外延晶圆的示意性截面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述本发明的实施例。附图中，相同的或相应的元件用相同的附图标记表示，并且将不重复其描述。
(第一实施例)
图1是根据本发明第一实施例制备的SiC半导体的示意性侧视图。图2是根据本发明第一实施例的SiC半导体的清洗方法的流程图。参照图1和图2，将描述根据本发明实施例的SiC半导体的清洗方法。在本实施例中，将描述清洗被认为是SiC半导体的图1所示的SiC衬底2的方法。
参照图1和图2，制备具有表面2a的SiC衬底2(步骤S 1)。可以但不特别限于通过下述方法来制备SiC衬底2。
具体地，制备有通过诸如HVPE(氢化物气相外延)法、MBE(分子束外延)法、OMVPE(有机金属气相外延)法、升华、CVD(化学气相沉积)的气相法、助溶剂生长、诸如高氮压溶液法(high nitrogenpressure solution method)的液相生长而生长的SiC晶锭。然后，从SiC晶锭切取具有表面的SiC衬底。切取方法不受特别限制，并且通过从SiC晶锭切片等切取SiC衬底。然后，抛光所切取的SiC衬底的表面。待抛光的面可以仅是顶表面，或者也可以是与顶表面相反的背面。抛光方法不受特别限制。例如，执行CMP(化学机械抛光)以使表面平整并减少刮伤等任何损伤。在CMP中，采用硅胶作为研磨剂；金刚石和氧化铬作为磨粒；以及粘合剂或石蜡作为固定剂。除CMP之外或者替代CMP，可以执行其他抛光方法，诸如电抛光、化学抛光、机械抛光。替代地，抛光是可省去的。这样，可以制备图1所示的具有表面2a的SiC衬底2。可以使用电阻率为0.02Ωcm的n型导电性衬底，作为这样的SiC衬底2。
然后，如图2所示，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水在SiC衬底2的表面2a上形成氧化膜(步骤S2)。通过在步骤S2氧化SiC衬底2的表面2a，附着于SiC衬底2的表面2a的颗粒、金属杂质等被捕捉在氧化膜的表面上以及氧化膜内。氧化膜例如由氧化硅构成。
在步骤S2，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水形成氧化膜。因为当浓度大于或等于30ppm时可以使表面2a和臭氧之间的反应速率增大，所以基本上可以在表面2a处形成氧化膜。虽然鉴于SiC是化学稳定的化合物，臭氧水中溶解的臭氧浓度优选为尽可能地高，以利于氧化反应，但从制造观点看，浓度的上限例如为180ppm。鉴于前面所述，臭氧水的浓度优选为大于或等于50ppm且小于或等于100ppm。
臭氧水不受特别限制，只要该水包含大于或等于30ppm的臭氧。优选地，包含大于或等于30ppm的臭氧的超纯水是优选的。臭氧水的浓度是指被供应到SiC衬底2的表面2a时的浓度。
在步骤S2，优选地，加热SiC衬底2的表面2a和/或臭氧水。据此，将加热表面2a和臭氧水之间的湿润面。当湿润面处的温度高时，可以有利于氧化反应。鉴于前面所述，优选地执行加热，使得湿润面达到高于或等于25℃且低于或等于90℃的温度。换言之，优选地，将表面2a和臭氧水中至少一个加热至达到高于或等于25℃且低于或等于90℃的温度。当温度高于或等于25℃时，可以有利于氧化反应。当温度低于或等于90℃时，可以抑制臭氧分解。
可以但不特别限于通过将加热器布置在SiC衬底2的背面处以从背面加热来进行加热SiC衬底2的方法。可以但不特别限于通过加热供应臭氧水的供应单元来执行加热臭氧水的方法。
臭氧水的氧化还原电位优选为大于或等于500mV。因为当氧化还原电位大于或等于1V时臭氧水的氧化性被提高，所以可以进一步利于表面2a处的氧化反应。
在步骤S2可以将二氧化碳气体混入臭氧水中。通过混合二氧化碳气体，可以降低臭氧水的pH，以抑制臭氧水分解并有效地去除附着于表面2a的金属。优选地，使用二氧化碳气体来调节臭氧水的pH，混合二氧化碳气体以便利于表面2a处的氧化反应。
在步骤S2，使用例如用于晶圆清洗的清洗装置将臭氧水供应到SiC衬底2的表面2a。通过臭氧水供应的摆动喷口将臭氧水供应到SiC衬底2的整个表面2a上，持续至少30秒并且不超过3分钟。当臭氧水供应的持续时间大于或等于30秒时，可以在SiC衬底2的表面2a处容易地形成氧化膜。当持续时间少于或等于3分钟时，可以提高SiC衬底2的清洗产量。取决于实践中清洗装置系统的供应功能，诸如SiC衬底1的外径尺寸、臭氧水供应的流量、喷口数目等，实践中可以在大约3分钟内进行该步骤。
在步骤S2，形成由至少一个分子层构成并且厚度小于或等于30nm的氧化膜。通过形成具有至少一个分子层的厚度的氧化膜，可以将表面2a处存在的杂质、颗粒等捕捉到该氧化膜中。通过形成小于或等于30nm的氧化膜，在下一步骤S3去除氧化膜是可行的。
将参照图3描述可以用以在步骤S2形成氧化膜的SiC半导体清洗装置。图3是根据本发明第一实施例的可以用于形成氧化膜的装置的示意图。
将描述图3的SiC半导体清洗装置的主要构造。参照图3，SiC半导体清洗装置主要包括臭氧水供应单元205和连接到臭氧水供应单元205的反应器容器251。臭氧水供应单元205在内部储存有上述臭氧水215，并将臭氧水215供应到反应器容器251。反应器容器251中储存有臭氧水215和SiC衬底2。反应器容器251包括开口251a和开口251b，臭氧水215通过开口251a从臭氧水供应单元205流入，并且臭氧水215从开口251b排出到外部。
SiC半导体清洗装置还可以包括除上述的之外的各种元件。为了简化起见，这里将不提供对这些元件的图示和描述。
如下所述使用上述SiC半导体清洗装置在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜。如图3中箭头所指示的，以几L/m的流量将上述臭氧水从臭氧水供应单元205通过开口251a供应到反应器容器251中。然后，如图3中箭头所指示的，使臭氧水从反应器容器251的开口251b溢出。据此，可以将臭氧水215储存在反应器容器251中。此外，将SiC衬底2放置在反应器容器251中。要布置的SiC衬底2的数目可以但不特别限于为两个。从提高产量的观点看，优选地，放置多个衬底。臭氧水和浸没在臭氧水中的SiC衬底2的表面2a之间起反应，以在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜。
然后，用纯水清洗SiC衬底2的表面2a(纯水漂洗步骤)。纯水优选为超纯水。可以通过向纯水施加超声波来执行清洗。要注意的是，此步骤是可省去的。
然后，干燥SiC衬底2的表面2a(干燥步骤)。可以但不特别限于通过使用例如旋转式干燥器(spin drier)等来进行干燥。要注意的是，此步骤是可省去的。
然后，去除氧化膜(步骤3)。因为在步骤S2捕捉了杂质、颗粒等的氧化膜在步骤S3去除，所以可以去除在步骤S1制备的SiC衬底2的表面2a处存在的杂质、颗粒等。
在步骤S3，使用HF、优选使用大于或等于5％且小于或等于10％的稀释HF(DHF)进行去除。在将要使用HF来进行去除的情况中，将HF储存在反应器容器中并将SiC衬底2浸没在HF中。这样，可以去除氧化膜。
去除氧化膜的方法不限于使用HF，并且可以使用另一种溶液，诸如NH4F(氟化铵)。可以在干燥的气氛中去除氧化膜。干燥的气氛意指在诸如等离子体等的气相中通过干法蚀刻去除氧化膜，并且可以包含非有意而为之的液相。
形成氧化膜的步骤S2和去除氧化膜的步骤S3可以同时进行。该“同时”意指这两个步骤至少是部分地时间重叠的。换言之，开始和结束中至少一个可以是按相同时序，或者开始时序和结束时序在两个步骤中可以不同。
在同时进行形成氧化膜的步骤S2和去除氧化膜的步骤S3的情况中，在同一时间供应例如臭氧水和HF。据此，可以在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜同时去除氧化膜。
然后，用纯水清洗SiC衬底2的表面2a(纯水漂洗步骤)。然后，干燥SiC衬底2的表面2a(干燥步骤)。纯水漂洗步骤和干燥步骤与上述步骤相似，并且是可省去的。
通过进行上述步骤(步骤S1-S3)，可以去除附着于SiC衬底2的表面2a的杂质、颗粒等。也可以重复步骤S2和S3。此外，可以另外进行基于另一种化学溶液的清洗步骤、纯水清洗步骤、干燥步骤等。对于该另外的化学溶液，例如，可以列举包含硫磺酸和过氧化氢溶液的SPM。在于步骤S2之前用SPM清洗的情况中，可以去除有机物。此外，可以在步骤S2之前进行RCA清洗等。
(修改例)
图4是根据本发明第一实施例的修改例的可以用以形成氧化膜的装置的示意图。将参照图4描述根据该修改例的SiC衬底的清洗方法。本修改例的SiC衬底的清洗方法不同之处在于，代替图3所示SiC半导体清洗装置而使用图4的SiC半导体清洗装置。
图4的SiC半导体清洗装置主要包括腔201、衬底保持器202、支柱203、驱动器204、臭氧水供应单元205和HF供应单元206。图4的SiC半导体清洗装置针对去除形成在SiC衬底2的表面2a处的氧化膜。
衬底保持器202、支柱203和驱动器204设置在腔201中。衬底保持器202保持SiC衬底2。从形成具有改进的面内均一性的氧化膜的观点看，SiC衬底2的数目可以但不特别限于为例如一个。支柱203连接到衬底保持器202以保持衬底保持器202。驱动器204连接到支柱203以使衬底保持器202经由支柱203旋转。即，通过驱动器204，可以使放置在衬底保持器202上的SiC衬底2如图4中箭头所指示地旋转。驱动器204例如为电机。
臭氧水供应单元205在其内部储存有上述臭氧水215，并将臭氧水供应到放置在衬底保持器202上的SiC衬底2的表面2a。臭氧水供应单元205包括喷口205a，以排出臭氧水215。喷口205a的前端和SiC衬底2的表面2a之间的距离L优选为小于或等于3cm。在此情况下，可以减少由臭氧水通过喷口排出时的压力和供应到SiC衬底2时的压力之差而引起的臭氧分解。因此，可以抑制臭氧在与SiC衬底2的表面2a反应之前分解，从而允许在表面处有效地进行氧化反应。
HF供应单元206在其中存储有上述HF 216，并将HF供应到放置在衬底保持器202上的SiC衬底2的表面2a。HF供应单元206包括喷口206a，以排出HF 216。
虽然图4所示SiC半导体清洗装置还可以包括除上述的元件之外的各种元件，但为了简化起见，这里将不提供对这些元件的图示和描述。此外，图4的SiC半导体清洗装置不特别限于为单个晶圆处理。
如下所述使用图4的SiC半导体清洗装置对SiC衬底2的表面2a进行清洗。将SiC衬底2放置在衬底保持器202上，使得在步骤S1制备的SiC衬底2的表面2a面向臭氧水供应单元205和HF供应单元206。然后，从臭氧水供应单元205的喷口205a将上述臭氧水215供应到SiC衬底2的表面2a上。驱动器204使放置在衬底保持器202上的SiC衬底2以200rpm旋转。可以用左右摆动的喷口供应臭氧水。据此，可以将臭氧水均匀地供应到SiC衬底2的表面2a。结果，所供应的臭氧水和SiC衬底2的表面2a之间进行反应。会在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜。当完成氧化膜的形成时，停止从臭氧水供应单元205供应臭氧水。
在去除氧化膜的步骤S3，从HF供应单元206将上述HF供应到SiC衬底2的表面2a。类似地，通过驱动器204使SiC衬底2旋转。据此，可以将HF均匀地供应到SiC衬底2的表面2a。结果，所供应的HF和SiC衬底2的表面2a之间进行反应。因此，可以去除形成在SiC衬底2的表面2a处的氧化膜。
在图4的装置包括纯水供应单元(未示出)的情况中，在步骤S2或S3之后，可以将纯水供应到SiC衬底2的表面2a。在此情况下，可以进行纯水漂洗步骤。
在同时进行形成氧化膜的步骤S2和去除氧化膜的步骤S3的情况中，可以将从臭氧水供应单元205输出的臭氧水和从HF供应单元206输出的HF同时供应到SiC衬底2。据此，形成氧化膜的反应和去除氧化膜的反应可以同时进行。
下文中，将比较常规技术描述本实施例的清洗作为SiC半导体的SiC衬底2的方法的优点。
当对SiC衬底应用Si衬底的常规清洗方法时，因为与Si衬底相比SiC衬底不易被氧化，所以在SiC衬底上将不容易形成氧化膜。例如，如果对SiC衬底应用前面提及的专利文献1和2的清洗方法，则臭氧将会分解，从而几乎不会对SiC衬底表面处的氧化有任何贡献。因此，SiC衬底2上的清洗效果极其低。因此，当使用常规的清洗Si衬底的方法来清洗SiC衬底时，对SiC衬底的表面的清洗会不充分。因而，常规上没有建立SiC衬底的清洗方法。
本发明人关注于SiC衬底化学稳定这一事实，并且发现即使是采用在Si衬底中会造成损伤的氧化方法也不容易损伤SiC衬底。由于对SiC衬底表面的氧化条件勤力研究，本发明人得到根据上述实施例的SiC衬底的清洗方法。换言之，本实施例中清洗作为SiC半导体的SiC衬底2的方法包括在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜的步骤S2和去除该氧化膜的步骤S3。在形成步骤S2，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水形成氧化膜。同时，通过使会在Si衬底处产生损伤的氧化性同时直接作用于杂质和颗粒以改善去除效果，可以提高去除效果。
通过在步骤S2使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水，可以在化学稳定和热稳定的SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜。据此，可以将附着于表面2a的诸如钛(Ti)的金属杂质、颗粒等捕捉到氧化膜的表面中或者表面上。此外，因为在臭氧水中允许金属离子化，所以可以通过使附着于表面2a的金属离子化而使杂质从表面2a分离。通过在此状态下在步骤S3去除氧化膜，可以去除被捕捉在氧化膜的表面内或表面上的杂质和颗粒以及从SiC衬底2的表面2a分离的杂质。此外，因为颗粒和SiC衬底的表面2a被同极化，所以颗粒通过相互之间的互斥力将会变得不易于再次附着到SiC衬底2的表面2a。因而，通过根据本实施例的SiC衬底的清洗方法，可以表现出SiC衬底2上的清洗效果。
(第二实施例)
图5是根据本发明第二实施例的SiC半导体的示意性截面图。图6是根据本发明第二实施例的SiC半导体的清洗方法的流程图。图7是根据本发明实施例的SiC半导体的清洗方法中的一个步骤的示意性截面图。下文中，将参照图2和图5-图7描述根据本实施例的SiC半导体的清洗方法。将描述清洗作为本实施例的SiC半导体的、如图5所示的包括SiC衬底2和形成在SiC衬底2上的外延层120的外延晶圆100的方法。
如图2和图5所示，制备SiC衬底2(步骤S1)。步骤S1与第一实施例的步骤相似。因此，将不重复其说明。
如图2和图5所示，在SiC衬底2的表面2a处形成氧化膜(步骤S2)。然后，去除氧化膜(步骤S3)。因为步骤S2和S3与第一实施例的步骤相似，将不重复其描述。据此，可以清洗SiC衬底2的表面2a。要注意的是，SiC衬底2的表面2a的清洗是可省去的。
如图5-图7所示，通过气相生长、液相生长等在SiC衬底2的表面2a上形成外延层120(步骤S4)。在本实施例中如下所述形成外延层120。
如图7所示，在SiC衬底2的表面2a上形成缓冲层121。缓冲层121由具有n型导电性的SiC形成，并且是具有例如0.5μm的厚度的外延层。缓冲层121中导电性杂质的浓度为例如5×1017cm-3。
然后，在缓冲层121上形成击穿电压保持层122。对于此击穿电压保持层122，通过气相生长、液相生长等形成由具有n型导电性的SiC制成的层。击穿电压保持层122的厚度为例如15μm。击穿电压保持层122的n型导电性杂质的浓度为例如5×1015cm-3。
然后，将离子注入外延层中，如图5和图6所示(步骤S6)。在本实施例中，如下所述形成图5所示的p型阱区123、n+源极区124和p型接触区125。首先，将p型杂质选择性注入击穿电压保持层122的一部分中，以形成阱区123。然后，通过将n型导电性杂质选择性引入到预定区域中，形成源极区124。此外，通过将p型导电性杂质选择性引入到预定区域中，形成接触区125。使用由例如氧化膜形成的掩膜进行杂质的选择性引入。
在注入步骤之后，可以进行活化退火工艺。例如，在1700℃的加热温度下，在氩气氛中进行退火30分钟。
通过这些步骤，可以制备包括SiC衬底2和形成在SiC衬底2上的外延层120的外延晶圆100。
然后，清洗外延晶圆100的表面100a。具体地，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水在外延晶圆100的表面100a处形成氧化膜(步骤S2)。此步骤S2与第一实施例中的在SiC衬底2的表面2a上形成氧化膜的步骤S2相似。因此，将不重复其描述。
然后去除形成在外延晶圆100的表面100a上的氧化膜(步骤S3)。因为此步骤S3与第一实施例中去除形成在SiC衬底2的表面2a上的氧化膜的步骤S3相似，所以将不重复其描述。
通过进行上述步骤(S1-S5)，可以清除附着于图5所示外延晶圆100的表面100a的杂质、颗粒等。
根据本实施例的外延晶圆100的清洗方法，通过使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水，即使是对于包括不易被氧化的外延晶圆100的SiC半导体，也可以在表面100a处形成捕捉杂质、颗粒等的氧化膜。然后，通过去除氧化膜，可以去除附着于表面100a的杂质、颗粒等。因而，可以清洗外延晶圆100的表面100a。
如上所述可以减少外延晶圆100的表面100a处存在的杂质、颗粒等。因此，在表面100a上形成诸如栅极氧化膜的构成半导体器件的绝缘膜以制作半导体器件的情况中，可以改进绝缘膜的性质。此外，还可以减少表面100a和绝缘膜之间的界面处存在的以及绝缘膜中存在的杂质、颗粒等。因此，诸如当被施加反向电压时的半导体器件的击穿电压可以提高。而且，也可以提高施加正向电压时的操作的稳定性以及长期可靠性。因而，本实施例的SiC半导体的清洗方法特别适用于形成栅极绝缘膜之前的外延晶圆100的表面100a。
根据本实施例清洗的外延晶圆100允许通过在清洗的表面100a上形成这样的绝缘膜来改进绝缘膜的性质。因此，外延晶圆100适用于包括绝缘膜的半导体器件。因而，根据本实施例清洗的外延晶圆100适用于诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或JFET(结型场效应晶体管)的具有绝缘栅型场效应部分的半导体器件。
第一实施例针对清洗SiC衬底2的表面2a的方法。第二实施例基于SiC衬底2和形成在SiC衬底2上的SiC外延层120，并且针对清洗具有离子注入表面100a的外延晶圆100的表面100a的方法。本发明的清洗方法还适用于具有未注入离子的表面的SiC外延层。此外，在要清洗外延晶圆100的情况中，可以清洗构成外延晶圆100的SiC衬底2的表面2a和外延晶圆100的表面100a中的至少一个。换言之，本发明的SiC半导体的清洗方法包括下列情况：(i)清洗SiC衬底；和(ii)清洗包括SiC和形成在SiC上的外延层的外延晶圆。(ii)的SiC外延层包括经过离子注入的表面和未经离子注入的表面。
实例
检验使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水在SiC半导体的表面上形成氧化膜的效果。
(本发明的实例1)
清洗作为实例1的SiC半导体的、图8所示的外延晶圆130。图8是根据实例1和2以及比较例1清洗的外延晶圆130的示意性截面图。
具体地，制备具有表面的4H-SiC衬底作为SiC衬底2(步骤S1)。
然后，通过CVD制作厚度为10μm且杂质浓度为1×1016cm-3的p型SiC层131，作为构成外延层120的层(步骤S4)。
使用SiO2作为掩膜，形成用磷(P)作为n型杂质且杂质浓度为1×1019cm-3的源极区124和漏极区129。同样，形成用铝(Al)作为p型杂质且杂质浓度为1×1019cm-3的接触区125。在每次离子注入之后掩膜均要被去除。
然后，进行活化退火。此活化退火基于下列条件：使用Ar气作为气氛气体，在1700～1800℃的加热温度下，加热30分钟。
据此，制备具有表面130a的外延晶圆130。
然后，将包含浓度为30ppm的臭氧的超纯水加热到25℃。使用图4的单个晶圆处理型SiC半导体清洗装置，以1slm的流量将超纯水供应到外延晶圆130的表面130a。在此阶段，外延晶圆100的转速为200rpm。经证实，可以在外延晶圆130的表面130a处形成氧化膜(步骤S2)。
然后，用超纯水清洗外延晶圆130的表面130a一分钟(纯水漂洗步骤)。
然后，将浓度大于或等于5％且小于或等于10％的稀释HF供应到外延晶圆130的表面130a。经证实，可以去除在步骤S2形成的氧化膜(步骤S3)。
然后，用超纯水清洗外延晶圆130的表面130a一分钟(纯水漂洗步骤)。
通过上述步骤(步骤S1-S5)，清洗了外延晶圆130的表面130a。经过清洗的表面130a上的杂质和颗粒减少。
(本发明的实例2)
实例2与实例1基本上相似，不同之处在于，在步骤S2将80ppm的臭氧水加热到50℃再供应到外延晶圆130的表面130a。经证实，即使是在这样的情况下，在表面130a处也形成了氧化膜。此外，经证实，形成在表面130a处的氧化膜可以在步骤S3被去除。
(比较例1)
比较例1与本发明的实例1基本上相似，不同之处在于，在步骤S2将20ppm的臭氧水供应到外延晶圆130的表面130a。经证实，在这样的情况下，在表面130a处没有形成氧化膜。因此，在比较例1中，经过清洗的表面130a上的杂质和颗粒几乎没有减少。
因而，认识到，根据本实施例，通过使用大于或等于30ppm的臭氧水可以在SiC半导体的表面处形成氧化膜。也认识到，通过在SiC半导体的表面上形成氧化膜并去除该氧化膜，可以减少附着于表面的杂质、颗粒等。
虽然前面已经描述了本发明的实施例和实例，但其原意是旨在适当地组合每个实施例和实例的特征。而且，应予以理解的是，本文中公开的实施例和实例仅是示例性的，而不能理解为限制性的。本发明的范围由随附的权利要求书的条款而非上述实施例和实例限定，并且旨在涵盖与权利要求书的条款等同的范围和含意内的所有修改。
附图标记列表
2SiC衬底；2a表面；100、130外延晶圆；100a、130a表面；120外延层；121缓冲层；122击穿电压保持层；123阱区；124源极区；125接触区；129漏极区；131p型SiC层；201腔；202衬底保持器；203支柱；204驱动器；205臭氧水供应单元；205a、206a喷口；206HF供应单元；215臭氧水；251反应器容器；251a、251b开口。

Claims (7)

1.一种碳化硅半导体的清洗方法，包括下列步骤：
在碳化硅半导体(2)的表面(2a)处形成氧化膜，以及
去除所述氧化膜，
在所述形成步骤，使用浓度大于或等于30ppm的臭氧水形成所述氧化膜。
2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，所述形成步骤包括加热所述碳化硅半导体(2)的所述表面(2a)和所述臭氧水中的至少一个的步骤。
3.根据权利要求2所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，所述加热步骤包括将所述臭氧水加热到高于或等于25℃且低于或等于90℃的步骤。
4.根据权利要求2所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，所述加热步骤包括将所述碳化硅半导体(2)的所述表面(2a)加热到高于或等于25℃且低于或等于90℃的步骤。
5.根据权利要求1所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，在所述去除步骤，使用氟化氢去除所述氧化膜。
6.根据权利要求1所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，同时进行所述形成步骤和所述去除步骤。
7.根据权利要求1所述的碳化硅半导体的清洗方法，其中，所述形成步骤包括将二氧化碳气体混入所述臭氧水中的步骤。
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