CN107180748A - 一种SiC晶圆的深孔清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种SiC晶圆的深孔清洗方法，包括以下步骤：S1、采用硝酸溶液对刻蚀通孔后的SiC晶圆进行第一次清洗；S2、采用另一份硝酸溶液对SiC晶圆进行第二次清洗；S3、采用纯水对SiC晶圆进行第三次清洗；S4、对SiC晶圆进行干燥。本发明通过超声波震动，增加硝酸在深孔中的流动速度和交换比，使孔能够浸没在硝酸溶液中，同时超声波震动会让聚合物与SiC晶圆背孔侧壁产生裂缝；通过加热清洗剂，提高硝酸溶液的氧化性，从而能够完全清洗深孔中的聚合物，保证半导体器件的成品性能、成品率及可靠性。

Description

一种SiC晶圆的深孔清洗方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种SiC晶圆的深孔清洗方法。
背景技术
作为第三代宽禁带化合物半导体器件的GaN HEMT在功率输出、频率特性等方面具有优良的特性，使其在高温、高频、大功率器件方面有着很好的应用前景，目前在国内外得到了广泛的研究。由于缺少单晶作为衬底，目前GaNHEMT都采用异质外延得到，所用的衬底材料主要有蓝宝石、Si和SiC。蓝宝石热导率低，无法满足大功率器件的散热要求，限制了器件的功率输出能力；而Si上大功率器件的射频特性，无法满足器件的高频应用要求；SiC由于与GaN具有较小的晶格失配，在4H或者6H-SiC半绝缘衬底上容易生长获得低缺陷密度的GaN外延材料，结合SiC高的热导率，将有助于发挥SiC基AlGaN/GaN、InGaN/GaN、GaN HEMT的微波性能，因而SiC是进行高性能应用时首选衬底材料。
在HEMT半导体器件的生产过程中，需要清洗刻蚀出的深孔，而深孔清洗直接关系着半导体器件的最终功能的实现。深孔通常经过ICP干法蚀刻制程形成，刻蚀深度可以达到100um。然而，在干法蚀刻过程中会产生聚合物，尤其是SiC基GaN器件，SiC和GaN材料本身的惰性，使室温下一般的化学物质无法对它们进行快速有效地腐蚀，只能采用基于等离子体的干法刻蚀技术刻蚀形成所需的接地通孔。目前，对于GaAs材料器件和Si基GaN中，通常采用光刻胶作为刻蚀背孔的掩膜，而刻蚀后的聚合物和光刻胶一般采用普通的有机溶剂或者像是硫酸+双氧水就可以将其清洗干净。但是对于SiC这种第三代半导体材料，光刻胶通常都无法在F基等离子体环境下保留太久的时间，因而一般采用金属掩膜如镍层，但是这样一来就会生成不同于光阻的聚合物，主要成分为F\Ni\Si\C，所以无法延用和GaAs、Si等现已成熟的工艺方法。如果无法在清洗过程中将聚合物完全清洗干净，就会直接影响后续镀金制程中形成的金属层的导通能力，继而导致器件的接地性能受到影响，而严重影响成品的性能、成品率及可靠性。
对SiC晶圆深孔清洗的方式之一是采用硫酸、双氧水及去离子水进行清洗，但是硫酸黏度大，不容易进入到深孔中，且硫酸配制过程中涉及到浓硫酸的稀释，稀释过程中会产生大量的热，操作非常不安全。另外一种方式是不对SiC晶圆深孔进行清洗，直接溅射背面导电层金属Au来达到连通源端散热的目的，但是此方法浪费严重，多用于2英寸的SiC晶圆研发，不适用于6英寸SiC基GaN材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以对SiC晶圆的深孔进行彻底清洗的方法。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种SiC晶圆的深孔清洗方法，包括以下步骤：
S1、采用硝酸溶液对刻蚀通孔后的SiC晶圆进行第一次清洗；
S2、采用另一份硝酸溶液对SiC晶圆进行第二次清洗；
S3、采用纯水对SiC晶圆进行第三次清洗；
S4、对SiC晶圆进行干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用硝酸溶液作为清洗剂，配制简单，操作安全，并且成本低；
(2)通过超声波震动，增加硝酸在深孔中的流动速度和交换比，使孔能够浸没在硝酸溶液中，同时超声波震动会让聚合物与SiC晶圆背孔侧壁产生裂缝；通过加热清洗剂，提高硝酸溶液的氧化性，从而能够完全清洗深孔中的聚合物，保证半导体器件的成品性能、成品率及可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
如图1所示，本实施例提供一种SiC晶圆的深孔清洗方法，包括以下步骤：
S1、采用硝酸溶液对刻蚀通孔后的SiC晶圆进行第一次清洗；
在本实施例中，第一次清洗的方式为浸泡或喷射，当清洗方式为浸泡时，水浴加热硝酸溶液至40℃，浸泡时间为120分钟。浸泡全程加入超声波震动，超声波功率为300w，频率为双频40KHz和120KHz。
S2、采用另一份硝酸溶液对SiC晶圆进行第二次清洗；
在本实施例中，第二次清洗的方式为浸泡或喷淋。当清洗方式为浸泡时，水浴加热硝酸溶液至40℃，浸泡时间为60分钟。通过第二次清洗，可以将第一次清洗后残余的少量聚合物完全清洗掉。
S3、采用纯水对SiC晶圆进行第三次清洗；
在本实施例中，第三次清洗的方式为浸泡或喷射，当清洗方式为浸泡时，浸泡时间为5分钟。此处，纯水为去离子水。
S4、对SiC晶圆进行干燥。
其中，干燥的方式为旋转甩干或氮气吹干，干燥的时间为5分钟。
本实施例中，硝酸溶液中硝酸与去离子水的体积比为1:4。
本实施例中SiC晶圆的尺寸为6英寸，当然本方法也适用于其他尺寸的SiC晶圆。
以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用硝酸溶液对刻蚀通孔后的SiC晶圆进行第一次清洗；
S2、采用另一份硝酸溶液对SiC晶圆进行第二次清洗；
S3、采用纯水对SiC晶圆进行第三次清洗；
S4、对SiC晶圆进行干燥。
2.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述硝酸溶液中硝酸与去离子水的体积比为1:4。
3.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述第一次清洗的方式为浸泡，浸泡时间为120分钟，并且水浴加热硝酸溶液至40℃；浸泡时加超声波震动，超声波功率为300w，频率为双频40KHz和120KHz。
4.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述第二次清洗的方式为浸泡，浸泡时间为60分钟，并且水浴加热硝酸溶液至40℃。
5.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述第三次清洗的方式为浸泡，浸泡时间为5分钟。
6.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述第一次清洗、第二次清洗、第三次清洗的方式为喷淋。
7.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述步骤S4中干燥的方式为旋转甩干或氮气吹干。
8.根据权利要求7所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述步骤S4中干燥的时间为5分钟。
9.根据权利要求1所述的SiC晶圆的深孔清洗方法，其特征在于，所述SiC晶圆尺寸为6英寸。
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