CN113399341A - 一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，包括如下步骤：步骤一，热水浸泡，浸润SiC外延晶圆片表面，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；步骤二，有机溶剂浸泡，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；纯水冲洗去除残留药液；步骤三，碱溶液刻蚀，刻蚀表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；步骤四，硝氟酸溶液中和，去除表面残留碱，并且能刻蚀表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；步骤五，超声波清洗，超纯水冲洗并高纯氮气吹干；步骤六，无尘烘箱烘干。通过该方法，能去除SiC外延晶圆片表面的AlN和GaN等金属污染物，获得高洁净度的SiC表面，满足SiC外延晶圆片高洁净度洗净再生要求。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法。
背景技术
碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，具有化学性能稳定、导热系数高和热膨胀系数小等优点，SiC绝缘击穿场强是Si的10倍，SiC功率器件有更加高的耐压能力。SiC带隙是Si的3倍，SiC功率器件更加能耐高温。因此，SiC材料在高温，高频和大功率的功率器件方面更有应用前景。
半导体器件生产中，SiC表面特性一般通过CVD(气相沉积法)在SiC晶圆基底表面生长外延SiC层进行优化，进而满足器件制作要求。SiC外延层的质量，杂质掺入量根据器件制作要求进行调整。SiC外延晶圆片表面金属杂质和颗粒物含量一般通过化学清洗去除，并且器件性能要求越高，清洗后对表面洁净度的要求也就越高。
专利文献CN103681246A提及采用SiC表面氧化技术，如高温氧化，等离子体氧化等，形成氧化层后，采用含氟清洗液去除氧化层，裸露出新的SiC表面，进一步清洗后可以获得高洁净度的SiC表面。但是氧化技术投资成本高，限制了SiC外延片的洗净再生利用。专利文献US6296716B1提出用氟酸溶液浸泡后，干冰喷砂去除SiC表面的金属杂质和颗粒，洗净后检测SiC表面金属含量降至数百ppm。对于性能要求更高的SiC功率器件，仍不能满足洗净再生要求。
发明内容
本发明是为解决上述技术问题而进行的，提供了一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，热水浸泡，浸润SiC外延晶圆片表面，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
步骤二，有机溶剂浸泡，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
纯水冲洗去除残留药液；
步骤三，碱溶液刻蚀，刻蚀表面的沉积膜；
纯水冲洗去除残留药液；
步骤四，硝氟酸溶液中和，去除表面残留碱，并且能刻蚀表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤五，超声波清洗，超纯水冲洗并高纯氮气吹干；
步骤六，无尘烘箱烘干。
通过该方法，能去除SiC外延晶圆片表面的AlN和GaN等金属污染物，获得高洁净度的SiC表面，ICP-MS检测Al含量小于5×1012原子/厘米2和Ga含量小于3×1011原子/厘米2，满足SiC外延晶圆片高洁净度洗净再生要求。
步骤一中，将SiC外延晶圆片放入热水槽，热水温度为75-90℃，热水浸泡时间为20-60分钟。
步骤二中，有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；将SiC外延晶圆片放入有机溶剂槽，有机溶剂温度为20-38℃，浸泡时间为15-45分钟，纯水冲洗去除残留药液。
步骤三中，将SiC外延晶圆片放入碱性溶液槽，溶液温度为50-75℃，浸泡时间为24-48小时，纯水冲洗去除残留药液；
所述步骤三中，碱溶液的成分包括NaOH，KOH，TMAH中的至少一种。
步骤四中，将SiC外延晶圆片放入硝氟酸溶液槽，溶液温度为20-30℃，浸泡时间为20-120秒，纯水冲洗去除残留药液。
所述步骤四中，硝氟酸溶液包含硝酸、氢氟酸、纯水。硝氟酸溶液的每种原料的体积百分比分别为：硝酸5％-15％、氢氟酸5％-15％、纯水80％-90％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
步骤五中，将SiC外延晶圆片进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度20-38℃，超声波频率为40-80KHz，超声波清洗时间为10-30min，而后超纯水冲洗并用0.1微米的过滤氮气吹干。
所述步骤五中，超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
步骤六中，将SiC外延晶圆片放置在无尘烘箱中烘干。
本发明的有益效果如下：
通过本发明的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，采用热水和有机溶剂浸泡后，能浸润和疏松SiC外延晶圆片表面沉积膜和颗粒物，然后经过碱溶液刻蚀，能较好的发生刻蚀作用，并且对SiC基底材料损伤小；采用硝氟酸溶液浸泡，能中和晶圆片表面残留的碱性药水，同时轻微刻蚀SiC基底，对SiC晶圆表面有一定的平整作用。该洗净工艺能使SiC外延晶圆片表面的Al含量下降到小于5×1012原子/厘米2和Ga含量下降到小于3×1011原子/厘米2，从而获得高洁净度的表面，同时也具有经济效益，满足SiC外延晶圆片的高洁净度洗净再生要求。
附图说明
图1为本发明的一种流程示意图；
图2为未再生处理前的SiC外延晶圆片部件的外观图；
图3为图2的SiC外延晶圆片部件采用本发明处理后的外观图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图3，具体实施例1：一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，包括如下步骤：
步骤一，热水浸泡；
将SiC外延晶圆片放入热水槽，热水温度为75℃，热水浸泡时间为20分钟。
步骤二，有机溶剂浸泡；
将SiC外延晶圆片放入有机溶剂槽，溶液温度为25℃，浸泡时间为20分钟，纯水冲洗去除残留药液。
所采用的有机溶剂为异丙醇(IPA)；
步骤三，碱溶液刻蚀；
将SiC外延晶圆片放入碱性溶液槽，溶液温度为60℃，浸泡时间为36小时，纯水冲洗去除残留药液；碱溶液为NaOH溶液。
步骤四，硝氟酸溶液中和；
将SiC外延晶圆片放入硝氟酸溶液槽，溶液温度为25℃，浸泡时间为30秒，纯水冲洗去除残留药液。
所采用的硝氟酸溶液包含硝酸、氢氟酸、纯水。硝氟酸溶液的每种原料的体积百分比分别为：硝酸10％、氢氟酸5％、纯水85％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
步骤五，超声波清洗；
将SiC外延晶圆片进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度为25℃，超声波频率为60KHz，超声波清洗时间为20min，而后超纯水冲洗并用0.1微米的过滤氮气吹干。
所采用的超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
洗净再生前和洗净再生后的SiC外延晶圆片外观对比效果，如图2以及图3所示，经过上述实施例，图2中的沉积膜层和污染物颗粒完全去除，呈现出图3中的均匀光亮状态。
除非特别说明，本发明浓度均指代质量分数。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，热水浸泡，浸润SiC外延晶圆片表面，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
步骤二，有机溶剂浸泡，去除或者疏松附着在表面的金属化有机物；
纯水冲洗去除残留药液；
步骤三，碱溶液刻蚀，刻蚀表面的沉积膜；
纯水冲洗去除残留药液；
步骤四，硝氟酸溶液中和，去除表面残留碱，并且能刻蚀表面的沉积膜；纯水冲洗去除残留药液；
步骤五，超声波清洗，超纯水冲洗并高纯氮气吹干；
步骤六，无尘烘箱烘干。
2.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：步骤一中，将SiC外延晶圆片放入热水槽，热水温度为75-90℃，热水浸泡时间为20-60分钟。
3.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：有机溶剂为选自乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种；将SiC外延晶圆片放入有机溶剂槽，有机溶剂温度20-38℃，浸泡时间15-45分钟，纯水冲洗去除残留药液。
4.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：步骤三中，将SiC外延晶圆片放入碱性溶液槽，溶液温度为50-75℃，浸泡时间为24-48小时，纯水冲洗去除残留药液。
5.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：所述步骤三中，碱溶液的成分包括NaOH，KOH，TMAH中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：步骤四中，将SiC外延晶圆片放入硝氟酸溶液槽，溶液温度为20-30℃，浸泡时间为20-120秒，纯水冲洗去除残留药液。
7.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：所述步骤四中，硝氟酸溶液包含硝酸、氢氟酸、纯水；
硝氟酸溶液的每种原料的体积百分比分别为：硝酸5％-15％、氢氟酸5％-15％、纯水80％-90％；所述硝酸浓度为69％，所述氢氟酸浓度为49％，所述纯水为电阻率大于6MΩ的去离子水。
8.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：步骤五中，将SiC外延晶圆片进行超声波清洗，超声波槽中超纯水温度为20-38℃，超声波频率为40-80KHz，超声波清洗时间为10-30min，而后超纯水冲洗并用0.1微米的过滤氮气吹干。
9.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：所述步骤五中，超纯水为电阻率大于18MΩ的去离子水。
10.根据权利要求1所述的一种SiC外延晶圆片的洗净再生方法，其特征在于：步骤六中，将SiC外延晶圆片放置在无尘烘箱中烘干。
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