CN114653665A - 一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法，该方通过法将磺酸微腐蚀、强碱腐蚀和电解清洗相结合，有效清除了碳化硅衬底上的黏附颗粒、有机物和金属污染物，特别是公认的难以清除的顽强氧化物，从而提高了碳化硅衬底的稳定性，为碳化硅衬底下一步工艺奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及半导体碳化硅衬底加工技术领域，具体涉及一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法。
背景技术
目前，市场对于第三代半导体的关注度极高。碳化硅(SiC)是典型的第三代宽禁带半导体材料，具有开关速度块、关断电压高和耐高温能力强等优点。
随着行业的发展，各行各业数字化的升级，市场对碳化硅的质量也要求越来越高，其中碳化硅衬底化学抛光后的清洗令行业更为重视。
传统清洗技术已经很难满足现在工艺的发展需求，如何进一步提升碳化硅衬底化学抛光后的清洗效果是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法，该方通过法将磺酸微腐蚀、强碱腐蚀和电解清洗相结合，有效清除了碳化硅衬底上的黏附颗粒、有机物和金属污染物，特别是公认的难以清除的顽强氧化物，从而提高了碳化硅衬底的稳定性，为碳化硅衬底下一步工艺奠定了基础。
为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。
一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法，包括：
使用酸性液体浸泡经化学抛光后的碳化硅衬底，并进行水洗；
使用碱性液体浸泡所述碳化硅衬底，并进行水洗；
使用电解液进行电解清洗；以及
将所述碳化硅衬底甩干。
优选地，所述酸性液体包含磺酸盐类表面活性剂。优选地，所述磺酸盐类表面活性剂为直链烷基苯磺酸、脂肪醇醚磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基苯磺酸钠和链烷磺酸盐中的一种或多种。
优选地，所述酸性液体还包含助洗剂和水。优选地，所述助洗剂为磷酸三钠、三聚磷酸钠、碳酸钠和羟基甲基纤维素中的一种或多种。
优选地，所述磺酸盐类表面活性剂、所述助洗剂和水的质量比为1:(1.5-5):(8-12)，优选1:(2-3):(9-11)，更优选为1:(2-3):(9.5-10.5)。
由于所述磺酸盐类表面活性剂对金属的腐蚀速率较快，容易伤到碳化硅衬底表面，因此浸泡时间不宜过长，本发明浸泡时间控制在10min以下，优选5min以下，更优选3-5min。浸泡温度对腐蚀性具有一定的作用力，本发明优选将浸泡温度控制在20-70℃，优选45-60℃。
优选地，所述碱性液体包含氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物。在一些实施例中，所述碱性液体为氢氧化钾水溶液。优选地，碱性液体的质量百分比浓度可为40％-50％，优选40％-45％。
由于所述碱性液体具有强碱性，对金属的腐蚀速率较快，容易伤到碳化硅衬底表面，因此浸泡时间不宜过长，本发明浸泡时间控制在5min以下，优选3min以下，更优选1-3min。浸泡温度对腐蚀性具有一定的作用力，因此本发明优选将浸泡温度控制在30-60℃，优选45-60℃。
优选地，所述电解液由酸、碱、盐或金属氧化物溶于水形成。所述酸可为强酸或弱酸。所述碱可为强碱或弱碱。
在一些具体实施例中，所述电解液由碱溶于水形成。所述碱可为氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物。所述电解液的质量百分比浓度可为2％-5％。
由于强碱性电解液对金属的腐蚀速率较快，容易伤到碳化硅衬底表面，因此电解时间不宜过长，本发明电解时间控制在5min以下，优选3min以下，更优选1-3min。电解液温度对电解具有一定的作用力，因此本发明优选将电解液温度控制在40-80℃，优选50-70℃。优选地，所述电解清洗采用的电流密度为5-15A/m2，优选10-15A/m2。
本发明利用在电极溶液界面上进行的电化学反应，可有效去除黏附在碳化硅衬底上的金属污垢。
优选地，所述甩干在甩干机中进行。所述甩干包括：将所述碳化硅衬底放入所述甩干机中，用水清洗后，充入氮气，甩干。优选地，甩干机的功率为5-10KW，甩干时的转速为400-500r/min，甩干时间为5-15min。用水清洗时，水压可为0.1-0.5mPa；水流流速可为5-10L/min；清洗时间可为1-10min，优选为3-5min；转速可为200-300r/min。优选地，氮气流量为20-50L/min，优选20-40L/min。可压缩氮气气压至3-5bar。
优选地，两次水洗均采用溢洗方式进行，利用水的流动力可清除有机物、氧化物、金属污染物、悬浮颗粒物和油性研磨液。水流流速可为15-25L/min；水温可为20-30℃；水洗时间可为5-10min。第一次水洗可以去除经酸性液体腐蚀后的有机物杂质、附着在碳化硅衬底表面的各种氧化物磨粒等。第二次水洗可以去除经碱性液体腐蚀后的有机物、悬浮颗粒物和大量残留油性研磨液。
相比现有技术，本发明的有益效果：
本发明提供了一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法，该方通过法将磺酸微腐蚀、强碱腐蚀和电解清洗相结合，有效清除了碳化硅衬底上的黏附颗粒、有机物和金属污染物，特别是公认的难以清除的顽强氧化物，从而提高了碳化硅衬底的稳定性，为碳化硅衬底下一步工艺奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的工艺技术流程图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施例对本发明所述的技术方案做进一步说明，但本发明不仅限于此。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。除非另有说明，实施例中使用的原料和试剂均为市售商品。本文未记载的试剂、仪器或操作步骤均是本领域普通技术人员可常规确定的内容。
实施例1
首先，将化学抛光后的碳化硅衬底放入容器中，然后加入烷基芳基磺酸钠、磷酸三钠和水的混合物，其比例为1:2.5:10，混合物温度控制在50℃，浸泡5min。
然后，使用去离子水溢洗，水流流速为25L/min，清洗时间为5min，水温为25℃。利用水的流动力清除有机物、氧化物、金属污染物、悬浮颗粒物和大量残留油性研磨液。
之后，将碳化硅衬底放入氢氧化钾和水的混合物(质量百分比浓度为40％)中进行浸泡，浸泡温度控制在50℃，浸泡3min来腐浊有机物、氧化物和油性研磨液。
然后，再次使用去离子水的清洗，水流流速为25L/min，清洗时间为5min，水温为25℃。利用水的流动力清除碱性液体腐浊后的有机物、悬浮颗粒物和大量残留油性研磨液。
接下来，将碳化硅衬底放入电解槽，以氢氧化钠溶液为电解液(质量百分比浓度为3％)，电流密度控制为11A/m2，电解液温度控制在60℃，通电3min，利用在电极溶液界面上进行的电化学反应，将黏附在碳化硅衬底上的金属污垢去除。
最后，将碳化硅衬底片放入甩干机中，以纯水压力0.3mPa，水流流量7L/min，转速300r/min，清洗3min后，充入氮气30L/min，压缩氮气气压至4bar，转速400r/min，甩干8min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种在碳化硅衬底化学抛光后清洗的方法，其特征在于，包括：
使用酸性液体浸泡经化学抛光后的碳化硅衬底，并进行水洗；
使用碱性液体浸泡所述碳化硅衬底，并进行水洗；
使用电解液进行电解清洗；以及
将所述碳化硅衬底甩干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述酸性液体包含磺酸盐类表面活性剂；
所述碱性液体包含氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物；
所述电解液由酸、碱、盐或金属氧化物溶于水形成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述酸性液体还包含助洗剂和水；所述助洗剂为磷酸三钠、三聚磷酸钠、碳酸钠和羟基甲基纤维素中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述磺酸盐类表面活性剂、所述助洗剂和水的质量比为1:(1.5-5):(8-12)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述磺酸盐类表面活性剂为直链烷基苯磺酸、脂肪醇醚磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基苯磺酸钠和链烷磺酸盐中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
使用酸性液体浸泡的时间为10min以下，浸泡温度为20-70℃。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用碱性液体浸泡的时间为5min以下，浸泡温度为30-60℃；
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电解清洗采用的电流密度为5-15A/m2；所述电解液的温度40-80℃；所述电解清洗的时间为5min以下。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述甩干在甩干机中进行；所述甩干包括：将所述碳化硅衬底放入所述甩干机中，用水清洗后，充入氮气，甩干。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水洗采用溢洗方式进行。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |