TW201203331A - Method for cleaning silicon carbide semiconductor - Google Patents

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TW201203331A TW100118348A TW100118348A TW201203331A TW 201203331 A TW201203331 A TW 201203331A TW 100118348 A TW100118348 A TW 100118348A TW 100118348 A TW100118348 A TW 100118348A TW 201203331 A TW201203331 A TW 201203331A
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ozone water
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Keiji Wada
Takeyoshi Masuda
Tomihito Miyazaki
Toru Hiyoshi
Satomi Itoh
Hiromu Shiomi
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Sumitomo Electric Industries
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Description

201203331 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種碳化矽（SiC)半導體之洗淨方法，更 特定而言，係關於一種用於具有氧化膜之半導體元件之 • SiC半導體之洗淨方法。 . 【先前技術】 先則以來，於半導體元件之製造方法中，為去除附著於 正面之附著物而進行洗淨。作為此種洗淨方法，例如可舉 出曰本專利特開平4-354334號公報（專利文獻1)、日本專利 特開平6-3 14679號公報（專利文獻2)所揭示之技術。 專利文獻1所揭示之半導體之洗淨方法係將含有丨〜5 ppm 之臭氧之純水喷附至半導體，並藉由臭氧之氧化作用而去 除附著於正面之異物成分。 專利文獻2所揭示之半導體基板之洗淨方法係以如下方 式進行。即，以含有臭氧之超純水洗淨矽（Si)基板並形成 Si氧化膜，於該Si氧化膜之内部或正面取入微粒及金屬雜 質。其次，以稀氫氟酸水溶液洗淨該Si基板並蝕刻去除“ 氧化膜，同時去除微粒及金屬雜質。 又，作為於半導體元件之製造過程中使用臭氧之技術， . 例如可舉出日本專利特開2002-33300號公報（專利文獻3)。 該專利文獻3中，揭示有以下技術：將含臭氧之純水於包 3大致22C以上之溫度、及大致3〇 ppm以上之溶存臭氧濃 度在内之條件下供給至臭氧水接觸裝置，使含臭氧之純水 接觸到殘存有光阻膜之基板，而去除光阻膜。 155425.doc 201203331 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1:曰本專利特開平4-354334號公報 專利文獻2 :曰本專利特開平6-3 14679號公報 專利文獻3:曰本專利特開2002-33300號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題
SiC帶隙較大，且最大絕緣破壞電場及熱導率較之§丨更 大，另一方面，載子之移動率與Si為相同程度地較大電 子之飽和漂移速度及耐壓亦較大。因此，期待應用於要求 高效率化、高耐壓化、及大容量化之半導體元件。因此， 本發明者著眼於將Sic半導體用於半導體元件。故而，於 將加半導體用於半導體元件之情形時，必需洗淨SiC半導 體之正面。 然而，右將上述專利文獻丨及2之洗淨方法應用於Sic半 導體則由於較而言Sic為熱性穩定之化合物，故而 本發明者開始明確瞭解Sic半導體之正面難以氧化。亦 17上述專利文獻1及2之洗淨方法可使81之正面氧化，但 :法使加之正面充分氧化。因此，無法充分洗淨SiC之正 面 ° 獻3之光㈣去除方法巾，揭示有用以 雜質或去除附著於半導體正面之 專利文獻 法。又’本發明者開始明確瞭解’若以該 專利文心之光賴㈣方法中揭示之含臭氧之純水來洗 155425.doc 201203331 淨Si基板之正面，則含臭氧之純水之氧化力過強，從而會 產生呂夏基板之正面㈣。亦即’上述專利文獻3之光阻膜 去除方法係以去除光阻膜為目的之技術，其並未揭示用以 去除存在於Si、或SiC等之半導體之正面之雜質或微粒的 洗淨方法。 因此，本發明之目的在於提供一種可展現對Sic半導體 之洗淨效果之SiC半導體之洗淨方法。 解決問題之技術手段 對於用以展現對SiC半導體之洗淨效果之條件，本發明 者進行銳意研究後，結果完成本發明。即，本發明之Sic 半導體之洗淨方法包括：於Sic半導體之正面形成氧化膜 之步驟、及去除氧化膜之步驟，於形成之步驟中，係使用 具有30 ppm以上之濃度之臭氧水而形成氧化膜。 本發明者著眼於使用氧化力較強的臭氧水作為用以使穩 疋之化合物即SiC半導體之正面氧化的氧化劑。而且，本 發明者進行銳意研究後，結果發現’藉由使臭氧水之濃度 為30 ppm以上可氧化穩定之化合物即Sic半導體之正面。 因此，根據本發明之SiC半導體之洗淨方法，可有效地氧 化SiC半導體之正面’故而可抓取附著於正面之雜質、微 粒等而形成氧化膜。藉由去除該氧化膜，可去除Sic半導 體之正面之雜質、微粒等。或者，正面之雜質、微粒又可 藉由直接氧化而自正面上去除。因此，本發明之sic半導 體之洗淨方法可展現對Sic半導體之洗淨效果。 上述Sic半導體之洗淨方法中較佳為，形成之步驟包含 155425.doc 201203331 加熱SiC半導體之正面及臭氧水之至少一者之步驟。 為使穩定之化合物即SiC半導體之正面氧化，本發明者 進行銳意研究，結果發現，藉由加熱臭氧水與Sic半導體 之正面之接液面，可更加促進SiC半導體之正面之氧化。 因此，藉由加熱Sic半導體之正面及臭氧水之至少一者， 可容易地形成氧化膜。因此’可更有效地去除Sic半導體 之正面之雜質、微粒等。 上述Sic半導體之洗淨方法中較佳為，加熱之步驟包含 將臭氧水加熱至25。(：以上且90t以下之步驟。上述Sic半 導體之洗淨方法中較佳為’加熱之步驟包含將半導體 之正面加熱至251以上且90*t以下之步驟。 本發明者對用以促進SiC半導體之正面之氧化之條件進 行銳意研究，結果發現上述條件。於25。〇以上之情形時， 可促進氧化反應，於9(rc以下之情形時，可抑制臭氧之分 解。 上述SiC半導體之洗淨方法中較佳為，去除之步驟中， 使用氟化氫（HF)而去除氧化膜。 0 可谷易地去除氧化膜，故而可減少殘存於正面之 氧化膜。 上述SiC半導體之洗淨方法中較佳為，同時進行形成之 步驟及去除之步驟。 藉此，可一面取入雜質、微粒等而形成氧化膜，一面去 除氧化膜’故而可縮短洗淨Sic半導體之時間。 上述Sic半導體之洗淨方法中較佳為，形成之步驟包含 I55425.doc 201203331 將二氧化碳混合至臭氧水中之步驟。 藉此，可降低臭氧水之PH值，故而可抑制臭氧之分解， 並且可更多地取入金屬等之雜質、微粒等而形成氧化膜。 對於雜質、微粒，亦期待直接氧化之效果。因此，可更有 效地洗淨Sic半導體之正面。 發明之效果 如以上所說明般，根據本發明之Sic半導體之洗淨方 法，使用具有3 0 ppm以上之濃度之臭氧水而於Sic半導體 之正面形成氧化膜’藉此可展現對SiC半導體之洗淨效 果。 【實施方式】 以下’根據圖式說明本發明之實施形態。再者，於以下 之圖式中，對於相同或相當之部分標記相同之參照符號， 不重複其說明。 (實施形態1) 圖1係概略表示本發明之實施形態i中準備之Sic半導體 之側視圖。圖2係表示本發明之實施形態丨中之以匚半導體 之洗淨方法的流程圖。參照圖丨及圖2，說明本發明之一實 施形態中之SiC半導體之洗淨方法。本實施形態中，對作 為SiC半導體之圖丨所示之Sic基板2的洗淨方法進行說明。 如圖1及圖2所示，首先，準備具有正面2a之SiC基板 2(步驟S1)。SiC基板2並未特別限定，但可藉由例如以下 之方法而準備。 具體而言，例如，準備藉由HVpE(Hydride Vap〇r phase 155425.doc 201203331
Epitaxy :氫化物氣相磊晶）法、MBE(M〇lecuUr Beam Epitaxy .分子束蟲晶）法 ' 〇MVPE(Organo Metallic Vapor Phase Epitaxy .有機金屬氣相遙晶）法、昇華法、 (Chemical Vapor Deposition :化學氣相成長）法等之氣相成 長法、助焊劑法、高氮壓溶液法等之液相成長法等而成長 之SiC晶鍵。其後，自sic晶錠上切下具有正面之Sic基 板。切下之方法並未特別限定，自Sic晶錠上藉由切片等 而切下SiC基板。其次’對切下之sic基板之正面進行研 磨研磨之面可僅為正面，亦可進而研磨與正面相反側之 背面。研磨之方法並未特別限定，但為使正面平坦，並且 減少損傷等之損壞，進行例如CMP(Chemical Mechanical Polishing :化學機械研磨）。cmp中，使用膠質氧化矽 (colloidal sihca)作為研磨劑，使用金鋼石、氧化鉻作為研 磨粒，並使用接著劑、蠟等作為固定劑。再者，亦可與 CMP —併、或替代其而進一步進行電場研磨法、化學研磨 法、機械研磨法等之其他研磨。又，亦可省略研磨。藉 此’可準備圖1所示之具有正面2&之siC基板2 ^作為此種 SiC基板2 ’可使用例如導電型為η型、電阻為〇 〇2 Ω cm之 基板。 其次’如圖2所示’使用具有30 ppm以上之濃度之臭氧 水，於SiC基板2之正面2a形成氧化膜（步驟S2)。該步驟S2 中，藉由使SiC基板2之正面2a氧化，而將附著於Sic：基板2 之正面2a之微粒、金屬雜質等取入氧化膜之正面或内部。 再者’氧化膜例如為氧化石夕。 155425.doc 201203331 該步驟S2中，使用具有30 ppm以上之濃度之臭氧水而形 成氧化膜。於為30 ppm以上之情形時，可提高正面2a與臭 氧之反應速度，故而實質上可於正面2a形成氧化膜。由於 SiC為化學性穩定之化合物，故而臭氧水之溶存臭氧濃度 越高’則越會促進氧化反應而較佳，但因製造上之理由， 上限例如為1 80 ppn^根據如此之觀點，臭氧水之濃度較 佳為50 ppm以上且100 ppm以下。 再者上述臭氧水只要為含有3 0 ppm以上之臭氧之水則 並未特別限定，但較佳為含有3〇 ppm以上之臭氧之超純 水。又，上述臭氧水之濃度為供給至SiC基板2之正面2a時 之濃度。 該步驟S2中，較佳為加熱加基板2之正面&及臭氧水之 至J —者。藉此，正面2a與臭氧水之接液面得到加熱。於 /接液面之溫度較高之情料，可促進氧化反應。根據該 觀點，較佳為以使接液面之溫度成為饥以上且啊以下 之方式進仃加熱。亦即，較佳為以使溫度成為25。。以上且 、C以下之方式加熱正面&及臭氧水之至少—者。於25 ^ 、 匱幵7時’可促進氧化反應，於90。。以下之情形時， 可抑制臭氧之分解。 之“時’ :板2之加熱方法並未特別限定， 板2之背面側基 丨配置加熱器並自背面側 加熱方法並夫果氧水之 部。 ，限定，但例如可加熱供給臭氧水之供給 臭氧水之氧化還原 電位較佳為500 mV以上 於氧化還原 I55425.doc 201203331 電位為1 V以上之情形時，臭氧水之氧化力會進一步提 高’故而可進一步促進正面2a之氧化反應。 該步驟S2中’亦可使二氧化碳混合於臭氧水中。藉由使 二氧化碳混合，可降低臭氧水之pH值，可抑制臭氧之分 解’並且可有效地去除附著於正面2a之金屬。因此，較佳 為使用二氧化碳來調整臭氧水之pH值，由此，為促進正面 2a之氧化反應而混合二氧化碳，調整臭氧水之pH值。 又，該步驟S2中，對SiC基板2之正面2a使用例如晶圓洗 淨用之洗淨裝置’並使用旋轉之臭氧水供給喷嘴等，將臭 氧水供給至SiC基板2之正面2a之整個面30秒鐘以上且3分 鐘以下。於30秒鐘以上之情形時，可於Sic基板2之正面2a 更確實地形成氧化膜。於3分鐘以下之情形時，可提高sic 基板2之洗淨之處理量。實際上，Sic基板1之外徑尺寸、 臭氧水供給之流量、及噴嘴之支數等依賴於洗淨裝置系統 之供給之功能性，但於實用上，能夠進行3分鐘左右。 又，該步驟S2中，形成例如i分子層以上且3〇 nm以下之 厚度之氧化層。藉由形成具有1分子層以上之厚度之氧化 膜，可將正面2a之雜質、微粒等取入至氧化膜中。藉由形 成30 nm以下之氧化膜，可於下述之步驟S3中容易地去除 氧化膜。 此處，參照圖3，對為於該步驟S2中形成氧化膜而可使 用之SiC半導體洗淨裝置進行說明。再者’圖3係概略表示 本發明之實施形態1中之氧化膜之形成中可使用之裝置的 模式圖。 ^ 155425.doc •10· 201203331 對圖3所示之SiC半導體洗淨裝置之主要構·成進行說明。 如圖3所示，SiC半導體洗淨裝置主要包括：臭氧水供給部 205、及與臭氧水供給部205連接之反應容器251。臭氧水 供給部205將上述之臭氧水215保持於内部，並且供給至反 應容器251。反應容器251於内部收容有臭氧水215與SiC基 板2。反應容器251具有··用以自臭氧水供給部2〇5流入臭 氧水215之開口部251 a，及用以將臭氧水215排出至外部之 開口部251b。 再者，SiC半導體洗淨裝置亦可包含除上述以外之各種 要素’但為方便說明’省略該等要素之圖示及說明。 於使用該SiC半導體洗淨裝置而於ye基板2之正面2a形 成氧化膜之情形時，例如以如下方式進行。即，將上述臭 氧水自臭氧水供給部205之開口部25 1 a如圖3之箭頭所示以 數L/m之流量供給至反應容器251之内部。然後，自反應容 is 25 1之開口部25 lb如圖3之箭頭所示使臭氧水溢流。藉 此可於反應谷器251之内部儲留臭氧水215。又，於反廡 容器251之内部收容有SiC基板2。所收容之SiC基板2之片 數並未特別限定’但自提高處理量之觀點而言，較佳為複 數片。藉此，可使浸潰於臭氧水中之Sic基板2之正面23與 臭氧水發生反應，故而可於SiC基板2之正面2a形成氧化 膜。 其次’用純水洗淨SiC基板2之正面2a(純水沖洗步驟）。 純水較佳為超純水。亦可對純水施加超聲波而進行洗淨。 再者，亦可省略該步驟。 155425.doc 201203331 其次，使SiC基板2之正面2a乾燥（乾燥步驟）^乾燥之方 法並未特別限定，例如藉由旋轉式脫水機等進行乾燥。再 者’亦可省略該步驟。 其次，去除氧化膜（步驟S3) »該步驟83中，去 S2中取入有雜質、微粒等之氧化膜.，故可將步驟S1 = 備之SiC基板2之正面2a之雜質、微粒等去除。 該步驟S3中’使用例如HF、較佳為5%以上且ι〇%以下 之稀HF(DHF)進行去除。於使ffiHF而去除之情形時可藉 由例如使HF儲留於反應容器中並使Sic基板2浸潰於hf* 而去除氧化膜。 再者，去除氧化膜之方法並不限定於HF，亦可使用例 如νη4ρ(ι㈣）等之其他溶液進行錢，亦可於乾燥環境 下5除。再者，所謂乾燥環境’係指於乾式蝕刻、電漿等 之氣相令去除氧化膜，亦可包含未考慮之液相。 又，亦可同時進行形成氧化膜之步驟82與去除氧化膜之 步驟S3。此處’所謂同時，係指至少一部分步驟重複即 可亦艮Ρ ’開始及結束之至少一者可為相同時序，開始及 結束之時序亦可不同。 於同時進行形成氧化膜之步驟82及去除氧化膜之步驟S3 之障形時’同時供給例如臭氧水與HF。藉此，可一面於 Sic基板2之正面2a形成氧化膜，—面去除氧化膜。 2次，用純水洗淨Sic基板2之正面2a(純水沖洗步驟）。 其次，使SiC基板2之正面2a乾燥（乾燥步驟卜純水沖洗步 驟及乾燥步驟係與上述之步驟相同，從而亦可省略。 155425.doc •12- 201203331 藉由實施以上之步驟（步驟S1〜S；3)，可去除附著於sic基 板2之正面2a之雜質、微粒等。再者，亦可重複上述之步 職及S3。X，於步驟S1之後，視需要，亦可追加其他化 學藥品之洗淨步驟、純水沖洗步驟、乾燥步驟等而實施。 其他化千藥品可舉出例如含有硫酸與雙氧水之 (SUrfudC/Peroxide Mix)。於步驟S2之前用spM進行洗淨之 隋形時亦可去除有機物。又，於步驟82之前亦可進行 RCA(Radi〇 Corporation 〇f American)洗淨等（美國 RCA公 司所發展之洗淨技術）。 (變形例） 圖4係概略表示本發明之實施形態丨之變形例中之氧化膜 之形成中旎夠使用之裝置的模式圖。參照圖4，對變形例 之SiC基板之洗淨方法進行說明。變形例中之㈣基板之洗 淨方法於以下方面不同：替代圖3所示之SiC半導體洗淨裝 置而使用圖4所示之Sic半導體洗淨裝置。 圖4所示之SiC半導體洗淨裝置主要包括：腔室2〇ι、基 板保持部202、支持台2〇3、驅動部綱、臭氧水供給部 2〇5、及HF供給部206<>圖4所示之沉半導體洗淨裝置亦係 用以去除形成於SiC基板2之正面2a之氧化膜的裝置。 腔至2〇1之内部包括基板保持部2〇2、支持台203、及驅 動部2〇4。基板保持部2〇2保持sic基板2。所保持之§丨匸基 板2之片數並未特別限定’ <旦自提高面内之均勻性而形成 立臈之觀點而s ’例如為i片。支持台2〇3係與基板保持 2〇2連接，並保持基板保持部202。驅動部2〇4係與支持 155425.doc 13 201203331 台203連接，並經由支持台203而使基板保持部202旋轉。 亦即，藉由驅動部204，能夠使載置於基板保持部202上之 SiC基板2如圖4所示之箭頭而旋轉》驅動部204例如為馬 達。 臭氧水供給部205將上述之臭氧水215保持於内部，並且 將臭氧水供給至載置於基板保持部202上之SiC基板2之正 面2a。臭氧水供給部205具有用以排出臭氧水215之噴嘴 205a。喷嘴205a之前端與SiC基板2之正面2a之距離L較佳 為例如3 cm以下。於該情形時，可減少由於臭氧水自喷嘴 排出時之壓力、與向SiC基板2供給時之壓力之差而導致的 臭氧分解，故而可抑制與SiC基板2之正面2a發生反應前臭 氧分解，從而可有效地進行於正面之氧化反應。 HF供給部206將上述之HF216保持於内部，並且將HF供 給至載置於基板保持部202上之SiC基板2之正面2a。HF供 給部206具有用以排出HF216之喷嘴206a。 再者’圖4所示之SiC半導體洗淨裝置亦可包含除上述以 外之各種要素，但為方便說明，省略該等要素之圖示及說 明。又’圖4所示之SiC半導體洗淨裝置並不特別限定於單 片式。 於使用圖4之SiC半導體洗淨裝置來洗淨Sic基板2之正面 2a之情形時’例如以如下方式進行。即，以使步驟s〗申所 準備之SiC基板2之正面2a與臭氧水供給部205及HF供給部 206對向之方式，將SiC基板2載置於基板保持部202上《其 次，自臭氧水供給部205之喷嘴205a向SiC基板2之正面2a 155425.doc • 14 · 201203331 供給上述之臭氧水215»藉由驅動部204而使載置於基板保 持部202上之SiC基板2以例如200 rpm而旋轉。亦可使喷嘴 一面左右旋轉一面進行供給。藉此，可將臭氧水均勻地供 給至SiC基板2之正面2a。其結果為，可使所供給之臭氧水 與SiC基板2之正面2a發生反應’故而可於sic基板2之正面 2a形成氧化膜。於氧化膜之形成結束後，停止自臭氧水供 給部205供給臭氧水。 其-人，於去除氧化膜之步驟S3中’自HF供給部206向 SiC基板2之正面2a供給上述之HF。藉由驅動部2〇4而使sic 基板2同樣地旋轉。藉此，可將HF均勻地供給至以匚基板2 之正面2a。其結果為，可使所供給之hf、與形成於yc基 板2之正面2a之氧化膜發生反應，故而可去除形成於yc基 板2之正面2a之氧化膜。 再者’於圖4之裝置包括純水供給部（未圖示）之情形 時，亦可於步驟S2或步驟S3之後，將純水供給至SiC基板2 之正面2a。於該情形時，可執行純水沖洗步驟。 於同時進行形成乳化膜之步驟S2及去除氧化膜之步驟S3 之清·/時’將自臭氧水供給部2〇5排出之臭氧水、及自hf 供給部206排出之HF同時供給至SiC基板2。藉此，可使形 成氧化膜之反應、與去除所形成之氧化膜之反應同時發 生。 繼而，對於作為本實施形態中之Sic半導體的sic基板2 之洗淨方法之效果，與先前技術相比進行說明。 即便將先前之Si基板之洗淨方法應用於Sic基板，由於 155425.doc 15· 201203331
SiC基板具有較之S丨基板更難氧化之性質，故而於SiC基板 上亦難以形成氧化膜。例如，若將上述專利文獻丨及2之洗 淨方法應用於SiC基板，則臭氧分解，幾乎不存在有助於 SiC基板之正面之氧化之狀況，故而對Sic基板2之洗淨效 果明顯較低。因此，即便以先前之以基板之洗淨方法來洗 淨SiC基板，Sic基板之正面之清潔亦不充分。如此，siC 基板之洗淨方法並無確立之技術。 然而，本發明者著眼於Sic基板之化學性穩定而發現， 即便將Si基板中產生損壞之氧化方法用於Sic基板，siC基 板上亦難以產生損壞。因此，本發明者對使Sic基板之正 面氧化之條件進行銳意研究後，結果發現上述之本實施形 態中之SiC基板之洗淨方法。即，作為本實施形態中之y c 半導體之SiC基板2之洗淨方法包括··於Sic基板2之正面2a 形成氧化膜之步驟S2、及去除氧化膜之步驟S3，形成之步 驟S2中，係使用具有30 ppm以上之濃度之臭氧水而形成氧 化膜。同時亦可將於Si基板中產生損壞之氧化力直接作用 於雜質、微粒而提高去除效果。 步驟S2中使用具有30 ppm以上之濃度之臭氧水，藉此可 於化學性及熱性穩定之SiC基板2之正面2a形成氧化膜。因 此’附著於正面2a之鈦（Ti)等之金屬雜質、微粒等被取入 至氧化膜之内部及正面。又，由於金屬於臭氧水中能夠離 子化’故而亦可使附著於正面2a之金屬得以離子化而自正 面2a脫離。於該狀態下，於步驟83中去除氧化膜後，可去 除被取入至氧化膜之内部或正面之雜質、微粒、及自Sic 155425.doc -16. 201203331 基板2之正面2a脫離之雜質。進而，由於微粒及SiC基板2 之正面2a同極化，故而因相互之斥力而使微粒難以再附著 於SiC基板2之正面2a。因此，根據本實施形態中之SiC基 板之洗淨方法，可展現對SiC基板2之洗淨效果。 (實施形態2) 圖5係概略表示本發明之實施形態2中之SiC半導體之剖 面圖。圖6係表示本發明之實施形態2中之SiC半導體之洗 淨方法的流程圖。圖7係概略表示本發明之實施形態中之 SiC半導體之洗淨方法之一步驟的剖面圖。參照圖2、圖5〜 圖7 ’對本實施形態中之SiC半導體之洗淨方法進行說明。 本實施形態中，對作為SiC半導體之如圖5所示之包含SiC 基板2、及形成於SiC基板2上之磊晶層120之磊晶晶圓1〇〇 的洗淨方法進行說明。 首先’如圖2及圖5所示，準備Sic基板2(步驟S1)。步驟 S 1係與實施形態1相同，故而不重複其說明。 其次’如圖2及圖5所示，於siC基板2之正面2a形成氧化 膜（步驟S2)，其後’去除氧化膜（步驟S3)。步驟S2及S3係 與實施形態1相同’故而不重複其說明。藉此，可洗淨Sic 基板2之正面2a。再者，亦可省略SiC基板2之正面2a之洗 淨（亦即，步驟S2及S3)。 其次’如圖5~圖7所示’於sic基板2之正面2&上，藉由 氣相成長法、液相成長法等而形成磊晶層12〇(步驟S4)。 本實施形態中，例如以如下方式形成磊晶層12〇。 具體而言’如圖7所示’於sic基板2之正面23上，形成 155425.doc -17- 201203331 緩衝層121。緩衝層121係含有例如導電型為n型之“匸、 例如厚度為0.5 μιη之磊晶層。又，緩衝層121中之導電性 雜質之濃度例如為5xl017 cm·3。 其後，如圖7所示，於緩衝層121上形成耐壓保持層 122。作為耐壓保持層122，藉由氣相成長法、液相成長法 等而形成含有導電型為η型之SiC之層。耐壓保持層122之 厚度例如為15 nm。又，耐壓保持層122中之n型導電性雜 質之濃度例如為5 X 1015 cm-3。 次，如圖5及圖6所示，對磊晶層進行離子注入（步驟 本實施形態中，如圖5所示，以如下方式形成p型井 其 S5) ° 區域123、n+源極區域124、及p +接觸區域125。首先，將 導電型為P型之雜質選擇性地注入至耐壓保持層122之一部 分中，以形成井區域123 ^其後，藉由將導電性雜質選 擇性地注入至特定之區域而形成源極區域124，又，藉由 將導電型為p型之導電性雜質選擇性地注入至特定之區域 而形成接觸區域125。再者，雜質之選擇性注入係使用例 如含有氧化膜之遮罩而進行。 上述注入步驟之後，亦可進行活化退火處理。例如，於 氬環境中，以加熱溫度170〇t進行30分鐘之退火。 藉由該等步驟，可準備包括Sic基板2、及形成於sic基 板2上之磊晶層120之磊晶晶圓1〇〇。 其次’洗淨磊晶晶圓1 〇〇之正面丨〇〇a。具體而言，於磊 晶晶圆1〇〇之正面i00a，使用具有3〇 ppm以上之濃度之臭 氧水而形成氧化膜（步驟S2)。該步驟S2係與實施形態1申 • J8· J55425.doc 201203331 之於SiC基板2之正面2a上形成氧化膜之步驟S2相同，故而 不重複其說明。 其次’去除形成於磊晶晶圓100之正面l〇〇a上之氧化膜 (步驟S3)。該步驟S3係與實施形態1中之去除形成於SiC基 板2之正面2a上之氧化膜之步驟S3相同，故而不重複其說 明。 藉由實施以上之步驟（S1〜S5)，可洗淨附著於圖5所示之 磊晶晶圓100之正面l〇〇a之雜質、微粒等。 根據本實施形態中之磊晶晶圓1 〇〇之洗淨方法，即便磊 晶晶圓100為難以氧化之SiC半導體，亦可藉由使用具有3〇 ppm以上之濃度之臭氧水而於正面100a形成取入有雜質、 微粒等之氧化膜。而且，藉由去除氧化膜，可去除附著於 正面100a之雜質、微粒等。藉此，可洗淨磊晶晶圓1〇〇之 正面100a。 如此’可減少轰晶晶圓1 0 0之正面1 〇 〇 a之雜質、微粒 等。因此，若於該正面1〇〇3上形成構成閘極氧化膜等之半 導體元件之絕緣膜而製作半導體元件，則可提高絕緣膜之 特丨生，並且可減少存在於正面〗〇〇&與絕緣膜之界面、及絕 緣膜中之雜質、微粒等。因此，可提高半導體元件之逆向 電壓施加時之耐壓，並且可提高順向電壓施加時之動作之 穩疋性及長期可靠性。因此’本發明之Sic半導體之洗淨 方法特別適用於閘極氧化膜形成前之磊晶晶圓1〇〇之正面 100a 〇 再者，本實施形態中洗淨之磊晶晶圓100可藉由於經洗 155425.doc -19· 201203331 淨之正面1 00a形成絕緣膜而提高絕緣膜之特性，故而可較 佳適用於具有絕緣膜之半導體元件。因此，本實施形態中 洗淨之磊晶晶圓100可適用於例如MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ：金氧半導體場效電 晶體）或 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor :絕緣閘雙 極電晶體）等之具有絕緣閘型電場效果部之半導體元件、 或 JFET(Junction Field-Effect Transistor :接面場效電晶 體）等。 此處，實施形態1令，已對洗淨SiC基板2之正面2a之方 法進行了說明。實施形態2中，已對包括SiC基板2、及形 成於SiC基板2上之SiC磊晶層120，並且SiC磊晶層120具有 被離子注入之正面1 〇〇a之磊晶晶圓1 〇〇之正面1 〇〇a的洗淨 方法進行了說明。然而，本發明之洗淨方法亦可應用於具 有未被離子注入之正面之SiC磊晶層。又，於洗淨磊晶晶 圓1〇〇之情形時’亦可對構成磊晶晶圓1〇〇之SiC基板2之正 面2 a或蟲晶晶圓1 〇 〇之正面1 〇 〇 a之至少一者進行洗淨。亦 即，本發明之SiC半導體之洗淨方法包含：（i)洗淨SiC基板 之情形；及（ii)洗淨具有SiC基板、及形成於SiC基板上之 SiC磊晶層之磊晶晶圆之情形，（ii)iSic磊晶層包含自正 面被離子注入者、及未被離子注入者。 實施例 本實施例中，對使用具有3 0 ppm以上之濃度之臭氧水而 於SiC半導體之正面形成氧化膜之效果進行了研究。 (本發明例1) 155425.doc • 20- 201203331 洗淨作為本發明例1之Sic半導體之圖8所示之磊晶晶圓 130。再者’圖8係概略表示本發明例1、2及比較例1中洗 淨之蟲晶晶圓130之剖面圖。 具體而言’首先’準備具有正面之4H-SiC基板作為SiC 基板2(步驟S1)。 其次’藉由CVD法而成長具有1〇 μιη之厚度、具有 lxlO16 Cm_3之雜質濃度之ρ型Sic層131作為構成磊晶層12〇 之層（步驟S4)。 其次，將SiCh用作遮罩，將磷（p)作為雜質而形成具 有1 X 10 cm 3之雜質濃度之源極區域124及汲極區域129。 又，將鋁（A1)作為p型雜質而形成具有1χ1〇!9 em·3之雜質濃 度之接觸區域125(步驟S5)。再者，於各自之離子注入實 施之後，去除遮罩。 其次，進行活化退火處理。作為該活化退火處理，使用 八1*氣體作為環境氣體，並以加熱溫度17〇〇〜18〇〇它、加熱 時間3 0分鐘作為條件。 藉此’準備具有正面13〇a之磊晶晶圓13〇。 其次，將含有具有30卯爪之濃度之臭氧之超純水加熱至 25C，使用圖4所示之單片式之Sic半導體洗淨裝置，以i Slm之流量而供給至磊晶晶圓13〇之正面130a。此時，磊晶 晶圓100之旋轉速度為2〇〇 rpm。藉此，確認可於磊晶晶圓 130之正面13〇a形成氧化膜（步驟S2)。 其次，用超純水，並以i分鐘而洗淨磊晶晶圓13〇之正面 130a(純水沖洗步驟）。 155425.doc -21 - 201203331 其次，將5%以上且ι〇%以下之濃度之稀HF供給至磊晶 晶圓130之正面130a。藉此，確認可去除步驟82中所形成 之氧化膜（步驟S3)。 其次’用超純水’以1分鐘而洗淨磊晶晶圓13〇之正面 13 0a(純水沖洗步驟）。 藉由以上之步驟（步驟S1〜S5)，洗淨磊晶晶圓} 3〇之正面 130a。洗淨後之正面13 〇a之雜質及微粒減少。 (本發明例2) 本發明例2基本上與本發明例1相同，但不同方面在於， 於形成氧化膜之步驟S2中將80 ppm之臭氧水加熱至5〇ec並 供給至蠢晶晶圓130之正面13〇a。於該情形時，亦確認於 正面130a形成有氧化膜。又，於步驟83中，亦確認去除形 成於正面130a之氧化膜。 (比較例1) 比較例1基本上與本發明例1相同，但不同方面在於，於 步驟S2中，將20 ppm之臭氧水供給至磊晶晶圓13〇之正面 130a。於該情形時，確認於正面n〇a未形成氧化膜。因 此’比較例1之洗淨後之正面13〇a之雜質及微粒幾乎未減 少。 綜上所述，根據本實施例可知，藉由使用3〇 ppm以上之 臭氧水，可於SiC半導體之正面形成氧化膜。又，可知藉 由可於SiC半導體之正面形成氧化膜且去除該氧化膜，可 減少附著於正面之雜質、微粒等。 如上所述已對本發明之實施形態及實施例進行了說明， 155425.doc •22· 201203331 當初亦預定將各實施形態及實施例之特徵加以適當組合。 又，當認為，本次揭示之實施形態及實施例之所有方面為 例示而非限性者。本發明之範圍係藉由申請專利範圍而非 上述之實施形態及實施例所揭示，其設法包含與申請專利 範圍均等之意義及範圍内之所有的變更。 【圖式簡單說明】 圖1係概略表示本發明之實施形態1中準備之Sic半導體 之側視圖。 圖2係表示本發明之實施形態丨中之sic半導體之洗淨方 法的流程圖。 圖3係概略表示本發明之實施形態1中之SiC半導體洗淨 裝置的模式圖》 圖4係概略表示本發明之實施形態1之變形例中之Sic半 導體洗淨裝置的模式圖。 圖5係概略表示本發明之實施形態2中之SiC半導體之剖 面圖。 圖6係表示本發明之實施形態2中之SiC半導體之洗淨方 法之流程圖。 圖7係概略表示本發明之實施形態中之SiC半導體之洗淨 方法之一步驟的剖面圖。 圖8係概略表示本發明例1、2及比較例1中洗淨之蟲晶晶 圓之剖面圖。 【主要元件符號說明】 2 SiC基板 155425.doc •23- 201203331 2a 正面 100、 130 蠢晶晶圓 100a 、130a 正面 120 蟲晶層 121 緩衝層 122 耐壓保持層 123 井區域 124 源極區域 125 接觸區域 129 >及極區域 131 p型SiC層 201 腔室 202 基板保持部 203 支持台 204 驅動部 205 臭氧水供給部 205a ' 206a 喷嘴 206 HF供給部 215 臭氧水 216 HF 251 反應容器 251a 、251b 開口部 • 24- 155425.doc

Claims (1)

  1. 201203331 七、申請專利範圍： 1 · 一種碳化矽半導體之洗淨方法，其包括： 於碳化矽半導體（2)之正面（2a)形成氧化膜之步驟；及 去除上述氧化膜之步驟； - 上述形成之步驟中，係使用具有30 ppm以上之濃度之 . 臭氧水而形成上述氧化膜。 2 ·如凊求項1之碳化珍半導體之洗淨方法，其中上述形成 之步驟係包含加熱上述碳化矽半導體（2)之上述正面（2a) 及上述臭氧水之至少一者之步驟。 3·如請求項2之碳化矽半導體之洗淨方法，其中上述加熱 之步驟係包含將上述臭氧水加熱至25°C以上且9〇°C以下 之步驟。 4_如請求項2之碳化矽半導體之洗淨方法，其中上述加熱 之步驟係包含將上述碳化矽半導體（2)之上述正面（2勾加 熱至25°C以上且9(TC以下之步驟。 5.如請求項1之碳化矽半導體之洗淨方法，其令上述去除 之步驟中，係使用氟化氫而去除上述氧化膜。 6·如請求項丨之碳化矽半導體之洗淨方法，其中同時進行 . 上述形成之步驟及上述去除之步驟。 • 7.如請求項1之碳化矽半導體之洗淨方法，其中上述形成 之步驟係包含將二氧化碳混合至上述臭氧水中之步驟。 155425.doc
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