TWI815180B - 清洗的裸晶圓的製造方法、裸晶圓以及半導體元件 - Google Patents

清洗的裸晶圓的製造方法、裸晶圓以及半導體元件 Download PDF

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Abstract

本實施方式涉及一種清洗的裸晶圓的製造方法、由此製造 的晶圓以及半導體元件，上述清洗的裸晶圓的製造方法包括：擦洗步驟，通過包括以200rpm以下的旋轉速度對清洗對象晶圓進行擦刷處理的過程，從而準備刷式清洗的晶圓；及清洗步驟，用清洗液清洗經過上述刷式清洗的晶圓，從而準備清洗的裸晶圓；上述清洗步驟順次包括一次清洗步驟和二次清洗步驟，上述擦洗步驟進行285秒以上，上述一次清洗步驟為用包括氨和過氧化氫的第一清洗液對上述刷式清洗的晶圓進行清洗來準備一次清洗的晶圓的步驟，上述二次清洗步驟為用包括鹽酸和過氧化氫的第二清洗液對上述一次清洗的晶圓進行清洗的步驟。

Description

清洗的裸晶圓的製造方法、裸晶圓以及半導體 元件
本發明是有關於一種清洗的裸晶圓的製造方法、裸晶圓以及半導體元件。
碳化矽具有優異的耐熱性和機械強度，並且在物理和化學上穩定，因此作為半導體材料受到關注。近年來，對於碳化矽單晶基板作為用於高功率元件等的基板的需求正在增加。
包括碳化矽的基板(晶圓)在製造過程中經過化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing，下面稱為「CMP」)步驟。在CMP中，通過摩擦晶圓和拋光墊來對晶圓表面進行拋光，此時，在晶圓和拋光墊之間供應漿料。漿料通常包括含有二氧化矽或氧化鋁的膠體磨料和氧化劑等化合物。在CMP製程中對晶圓進行拋光的過程中，漿料中的磨料有相互凝聚的傾向，作為如上所述的磨料的凝聚結果，在結束CMP製程後，在晶圓上可能大量存在粒徑為幾微米或更大的雜質。並且，CMP製程不足以有效去除可能在 晶圓加工步驟中引入的金屬雜質。這些雜質顆粒在進行後續工序時可能會在晶圓表面造成劃痕和缺陷等，並可能對元件特性產生不利影響。
因此，有必要考慮改進的清洗製程，以更有效地去除在進行CMP製程後殘留在晶圓表面的凝聚顆粒和金屬顆粒等雜質，並改善元件特性。
上述的背景技術是發明人為了創造本發明而持有或在創造本發明的過程中學到的技術資訊，不能說一定是本發明申請之前被一般公眾所公開的公知技術。
相關現有文獻包括韓國授權專利公報第10-1151652號(公告日：2012.06.08.)的「晶圓清洗裝置」及韓國授權專利公報第10-1953741號(公告日：2019.03.04.)的「晶圓清洗裝置及使用其的晶圓清洗方法」等。
本實施方式的目的在於提供一種減少晶圓的雜質濃度且在製造元件時能夠減少缺陷率的改善的清洗方法。
本實施方式的另一目的在於提供減少雜質濃度的晶圓。
為了達到上述目的，根據本實施方式的晶圓的製造方法包括：擦洗步驟，通過包括以200rpm以下的旋轉速度對清洗對象 晶圓進行擦刷處理的過程，從而準備刷式清洗的晶圓；及清洗步驟，用清洗液清洗經過上述刷式清洗的晶圓，從而準備清洗的裸晶圓；其中，上述清洗步驟順次包括一次清洗步驟和二次清洗步驟，上述擦洗步驟進行285秒以上，上述一次清洗步驟為用包括氨和過氧化氫的第一清洗液對上述刷式清洗的晶圓進行清洗來準備一次清洗的晶圓的步驟，上述二次清洗步驟可以為用包括鹽酸和過氧化氫的第二清洗液對上述一次清洗的晶圓進行清洗的步驟。
在一實施方式中，上述清洗對象晶圓可以包括4H結構的碳化矽，上述清洗的裸晶圓的一面可以包括矽表面，在矽表面的表面上出現矽原子層。
在一實施方式中，可以在上述清洗對象晶圓和上述刷子旋轉的狀態下進行上述擦洗步驟，上述清洗對象晶圓的旋轉速度可以為1rpm至50rpm，上述刷子的旋轉速度可以為10rpm以上。
在一實施方式中，上述擦洗步驟可以包括：第一擦洗步驟，用包含水的第一擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對上述清洗對象晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第一擦洗處理的晶圓；第二擦洗步驟，用包括氨水的第二擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對經過上述第一擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第二擦洗處理的晶圓；及第三擦洗步驟，用包括水的第三擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對經過上述第二擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備刷式清洗的晶圓；上述第一擦洗步驟和第三擦洗步驟可以分別進行100秒以上，第二擦洗步驟可以進行85 秒以上。
在一實施方式中，上述一次清洗步驟可以包括：第1a清洗過程，對經過上述刷式清洗的晶圓施加10KHz至300KHz的超聲波，從而準備經過第1a清洗處理的晶圓；及第1b清洗過程，對經過上述第1a清洗處理的晶圓施加0.1MHz至20MHz的超聲波；其中，上述第1a清洗過程和第1b清洗過程可以分別進行220秒以上。
在一實施方式中，上述清洗步驟還可包括在上述一次清洗步驟和二次清洗步驟之後分別施加惰性氣泡的惰性清洗過程。
為了達到上述目的，根據本實施方式的裸晶圓可以包括4H結構的碳化矽，上述裸晶圓的一面可以包括10ppb以下的鈣含量、1ppb以下的鐵含量、0.1ppb以下的鎳含量和1ppb以下的銅含量。
在一實施方式中，上述一面可以包括出現矽原子層的矽表面，通過T-XRF分析結果得到的上述一面中的鈣含量可以為8原子數/cm2以下、鐵含量可以為0.1原子數/cm2以下、鎳含量可以為0.2原子數/cm2以下、銅含量可以為0.1原子數/cm2以下。
在一實施方式中，上述一面可以包括出現矽原子層的矽表面，通過T-XRF分析結果得到的上述一面中的錳含量可以為18原子數/cm2以下、鋅含量可以為1.6原子數/cm2以下。
為了達到上述目的，根據一實施方式的半導體元件可以包括：如上所述的裸晶圓；外延層，佈置在上述裸晶圓的一面上； 勢壘區，隔著上述外延層佈置在與上述裸晶圓相反的一側；源極，與上述外延層相接；閘極，佈置在上述勢壘區上；及汲極，佈置在上述晶圓的另一面上。
根據本實施方式的晶圓的清洗方法可以提供金屬雜質降低到特定數值以下的晶圓。
根據本實施方式的晶圓具有優異品質，例如，金屬雜質減少等，因此可以在製造半導體元件時減少缺陷率。
1:半導體元件
10:晶圓
11:一面
12:另一面
20:外延層
21:n-型外延層
22:p+型外延層
23:n+型區域
30:勢壘區
41:源極
42:閘極
43:汲極
50:刷子
100:碳化矽錠
200:反應容器
210:主體
220:蓋子
300:原料
400:隔熱材料
500:反應室/石英管
600:加熱裝置
700:真空排氣裝置
800:質量流量控制器
810:配管
圖1為示出根據本實施方式的裸晶圓的一個實例的示意圖。
圖2為示出根據本實施方式的錠製備裝置的一個實例的示意圖。
圖3為示出根據本實施方式的清洗方法的擦洗步驟中刷子的一個實例的示意圖。
圖4的(a)部分、(b)部分及(c)部分為示出適用實施例1的晶圓的10A級(a)、20A級(b)、25A級(c)肖特基二極體的根據正向電壓的分佈的曲線圖。
圖5的(a)部分、(b)部分及(c)部分為示出適用比較例1的晶圓的10A級(a)、20A級(b)、25A級(c)肖特基二極體的根據正向電壓的分佈的曲線圖。
圖6為示出根據本實施方式的半導體元件的一個實例的示意圖。
在下文中，參考附圖，對本發明的實施方式進行詳細描述，使得本發明可被本領域技術人員容易地實施。但是，應當注意的是，本發明並不限於這些實施方式，而可以多種其它方式實施。縱貫全文，相同的參考數字表示相同的部件。
在本說明書中，如果一元件「包括」另一元件，如果沒有特殊地相反的記載，意味著一元件還包括另一元件，而非理解為一元件排斥另一元件。
在本說明書中，當描述一個元件「連接」到另一元件時，該元件可以「直接連接」到另一元件或者通過第三元件「間接連接」到另一元件。
在本說明書中，「B位於A上」是指B以與A直接接觸的方式位於A上，或是指B在A與B之間夾著其他層的狀態下位於A上，而不限於B以與A的表面直接接觸的方式位於A上的意思。
在本說明書中，馬庫什型描述中包含的術語「……的組合」是指從馬庫什型描述的組成要素組成的組中選擇的一個或多個組成要素的混合或組合，從而意味著本發明包括從上述馬庫什組中選擇的一個或多個組成要素。
在本說明書中，「A及/或B」的記載是指「A、B或A及B」。
在本說明書中，除非另有特別說明，如「第一」、「第二」或「A」、「B」等術語用於將相同的術語彼此區分。
在本說明書中，除非另有特別說明，單數表達被解釋為包括在文理上解釋的單數或複數的意味。
本發明的發明人發現一種具有改進的清洗製程的晶圓清洗方法，以更有效地去除在進行CMP製程後殘留在晶圓表面上的凝聚顆粒和金屬顆粒之類的雜質並改善元件特性，從而提出本實施方式。
晶圓的清洗方法
為了達到上述目的，根據本實施方式的晶圓的清洗方法包括：擦洗步驟，通過包括以200rpm以下的旋轉速度對清洗對象晶圓進行擦刷處理的過程，從而準備刷式清洗的晶圓；及清洗步驟，用清洗液清洗經過上述刷式清洗的晶圓，從而準備清洗的裸晶圓；其中，上述清洗步驟順次包括一次清洗步驟和二次清洗步驟，上述一次清洗步驟為用包括氨和過氧化氫的第一清洗液對上述刷式清洗的晶圓進行清洗來準備一次清洗的晶圓的步驟，上述二次清洗步驟可以為用包括鹽酸和過氧化氫的第二清洗液對上述一次清洗的晶圓進行清洗的步驟。
上述擦洗步驟可以針對在形成外延層之前已經經過化學 機械拋光(chemical mechanical polishing)處理的晶圓，其通過在晶圓的一面上施用刷子50進行清洗，從而除去在化學機械拋光過程中產生的顆粒以及在之前的對晶圓進行切割和平坦化的過程中產生的雜質。
上述化學機械拋光可以通過常規方法進行，且可以通過一邊將漿料施加到設置在旋轉的平板上的拋光墊上一邊以預定壓力接觸晶圓來實現。上述平板和晶圓的旋轉速度可以為20rpm至400rpm，上述拋光墊可以為聚氨酯類拋光墊。上述漿料可以包括二氧化矽和高錳酸鉀，上述接觸壓力可以是2psi至10psi。上述擦洗步驟的刷子50和清洗對象晶圓可以在以預定速度旋轉的同時接觸。上述刷子的旋轉速度可以為10rpm至200rpm，或可以為30rpm至90rpm。上述晶圓的旋轉速度可以為1rpm至50rpm，或可以為5rpm至25rpm。上述刷子和晶圓可以順時針或逆時針旋轉，通過上述旋轉速度，可以在使劃痕的發生最小化的同時有效去除拋光後的殘留雜質。
上述擦洗步驟的刷子50可以包括具有平行於上述清洗對象晶圓的一面的軸的杆、以及圍繞上述杆且在表面上具有凹凸的刷子材料，上述杆和刷子材料一體地旋轉以接觸到晶圓。
上述擦洗步驟的刷子50、刷子材料可以包括選自由聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯及尼龍組成的組中的一種以上。
上述擦洗步驟的刷子50可以設置成多個，不僅對清洗對 象晶圓的一面進行擦洗，還對另一面以相同的方式進行擦洗。
在上述擦洗步驟中，可以在上述刷子以經過清洗對象晶圓的中心的直徑線為基準左右往復移動的同時對晶圓表面進行擦洗，或刷子的旋轉方向和移動方向可以是相同的方向。例如，以直徑線為基準，刷子向左側移動時，可以逆時針旋轉，刷子向右側移動時，可以順時針旋轉。
上述擦洗步驟可以進行285秒至680秒，或可以進行330秒至480秒。通過在上述時間內處理來可以有效地處理雜質而不會發生過度的劃痕。
上述擦洗步驟可以包括：第一擦洗步驟，用包含水的第一擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對上述清洗對象晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第一擦洗處理的晶圓；第二擦洗步驟，用包括氨水的第二擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對經過上述第一擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第二擦洗處理的晶圓；及第三擦洗步驟，用包括水的第三擦洗清洗液以200rpm以下的旋轉速度對經過上述第二擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備刷式清洗的晶圓。
在上述第一擦洗步驟中，通過淋洗方式將包含選自蒸餾水、純水、超純水和去離子水中的一種以上的第一擦洗清洗液施加到清洗對象晶圓上，並通過旋轉的刷子處理殘留雜質。
在上述第一擦洗步驟中，例如，可以使用尼龍類刷子。
上述第一擦洗步驟的刷子的旋轉速度可以為10rpm至 200rpm，或可以為30rpm至90rpm。
上述第一擦洗步驟也在使清洗對象晶圓旋轉的同時進行，清洗對象晶圓的旋轉速度可以為1rpm至50rpm，或可以為5rpm至25rpm。
當在上述第一擦洗步驟中供應第一擦洗清洗液時，流量可以為0.5L/分鐘至5L/分鐘，或可以為0.5mL/分鐘至3L/分鐘。
上述第一擦洗步驟可以進行100秒至240秒，或可以進行120秒至180秒。
通過滿足上述第一擦洗步驟的rpm、第一擦洗清洗液的流量和處理時間範圍，可以預先處理拋光製程中產生的雜質，便於進行後續過程。
在上述第二擦洗步驟中，可以在將上述第一擦洗步驟後按預定體積比混合氨：水的第二擦洗清洗液施加到經過第一擦洗處理的晶圓上的同時，通過旋轉的刷子處理殘留的雜質。
上述第二擦洗步驟的第二擦洗清洗液可以以使氨：水的體積比為1：5至1：50的方式混合，或者以1：10至1：30的體積比混合。
在上述第二擦洗步驟中，例如，可以使用聚乙烯醇刷子。
上述第二擦洗步驟的刷子的旋轉速度可以為10rpm至200rpm，或可以為30rpm至90rpm。
上述第二擦洗步驟也在使經過第一擦洗處理的晶圓旋轉的同時進行，經過第一擦洗處理的晶圓的旋轉速度可以為1rpm至 50rpm，或可以為5rpm至25rpm。
當在上述第二擦洗步驟中供應第二擦洗清洗液時，流量可以為0.5L/分鐘至5L/分鐘，或可以為0.5mL/分鐘至3L/分鐘。
上述第二擦洗步驟可以進行85秒至240秒，或可以進行90秒至120秒。
通過滿足上述第二擦洗步驟的rpm、第二擦洗清洗液的流量和處理時間範圍，可以有效地處理第一擦洗步驟後可殘留的雜質，便於進行後續過程。
在上述第三擦洗步驟中，通過將包含選自蒸餾水、純水、超純水和去離子水中的一種以上的第三擦洗清洗液施加到經過第二擦洗處理的晶圓上，並通過旋轉的刷子處理殘留雜質。
在上述第三擦洗步驟中，例如，可以使用聚乙烯醇刷子。
上述第三擦洗步驟的刷子的旋轉速度可以為10rpm至200rpm，或可以為30rpm至90rpm。
上述第三擦洗步驟也在使經過第二擦洗處理的晶圓旋轉的同時進行，經過第二擦洗處理的晶圓的旋轉速度可以為1rpm至50rpm，或可以為5rpm至25rpm。
當在上述第三擦洗步驟中供應第三擦洗清洗液時，流量可以為0.5L/分鐘至5L/分鐘，或可以為0.5mL/分鐘至3L/分鐘。
上述第三擦洗步驟可以進行100秒至240秒，或可以進行60秒至180秒。
經過上述擦洗步驟的晶圓可以通過後續清洗步驟降低金 屬含量數值，且可以呈現良好的元件性能和改善的元件製造產率。
上述擦洗步驟的晶圓10可以通過包括如下步驟的方法製備：錠製備步驟，準備包含原料300和與上述原料隔開的晶種的反應容器200，將上述原料在上述晶種上昇華來製備錠；及晶圓製造步驟，將所製備的上述錠以預定偏離角和間隔切割多次來製造晶圓，對所製造的晶圓進行化學機械拋光處理。
上述原料300可以採用具有碳源和矽源的粉末形式，且可以採用對上述粉末彼此進行頸縮處理的原料或通過對表面進行碳化處理的碳化矽粉末等的形式。
作為上述反應容器200，只要是適合於錠生長和昇華反應的容器，就不受限制地適用，具體而言，可以採用石墨坩堝。上述反應容器可以包括：主體210，包括內部空間和開口部；以及蓋子220，與上述開口部相對應以密封上述內部空間。上述坩堝蓋子可以進一步包括與上述坩堝蓋子一體地形成或分開形成的晶種保持器，可以通過上述晶種保持器固定晶種，使得晶種和原料間隔地面對。
上述反應容器200可以被隔熱材料400包圍並固定，或可以使包圍上述反應容器的隔熱材料位於如石英管等的反應室500中，並且可以通過上述隔熱材料和設置在反應室外部的加熱裝置600控制上述反應容器的內部空間溫度。
上述隔熱材料400可以包括碳基氈，具體而言，可以包括石墨氈，並且可以包括人造絲基石墨氈或瀝青基石墨氈。
上述隔熱材料400的密度可以為0.14g/cc以上，或可以為0.15g/cc以上，或可以為0.168g/cc以上，或可以為0.17g/cc以上。上述隔熱材料的密度可以為0.28g/cc以下，或可以為0.24g/cc以下，或可以為0.20g/cc以下，或可以為0.18g/cc以下。通過具有上述密度範圍的隔熱材料，可以抑制所製備的錠發生彎曲和扭轉，使由錠製成的晶圓通過後續處理步驟呈現良好的特性。
上述反應室500可以包括連接到反應室內部並用於調節反應室內部的真空度的真空排氣裝置700、連接到反應室內部並將氣體引入到反應室內部的配管810及用於控制氣體流入的質量流量控制器800。由此，可以調節惰性氣體的流量。
上述錠生長步驟可以通過用上述加熱裝置加熱上述反應容器200和反應容器的內部空間來進行，並且與上述加熱同時或分開地對內部空間進行減壓以調節真空度，且可以通過注入惰性氣體來誘導結晶的生長。
可以在2000℃至2600℃的溫度和1托至200托的壓力條件下進行上述錠生長步驟，並且可以在上述溫度和壓力範圍內更有效地製備錠。
在上述錠生長步驟中，可以將預定流量的惰性氣體添加到上述反應容器200的外部。上述惰性氣體可以在上述反應容器200的內部空間中流動，並且可以從上述原料300向上述晶種方向流動。從而，可以形成上述反應容器和內部空間的穩定溫度梯度。具體而言，上述惰性氣體可以為氬氣、氦氣及其混合氣體。
在上述晶圓製造步驟的切割如下實現，即，可以切割成與上述錠的(0001)表面或開始生長的表面形成預定的偏離角。上述偏離角可以是0°至10°。可以進行上述切割使得晶圓的厚度為150μm至900μm。
上述晶圓製造步驟還可包括使經過切割來製造的晶圓的厚度平坦化並拋光表面的加工步驟。可以通過依次對晶圓的兩個側面進行輪磨(wheel grinding)來實現使厚度平坦化，從而能夠除去在上述切割步驟中施加的損傷。
在上述厚度平坦化之後，還可進行用於除去損傷層的蝕刻。
上述清洗步驟包括首先用包含氨、過氧化氫和溶劑的第一清洗液對經過上述擦洗步驟的刷式清洗的晶圓進行第一清洗的步驟。
上述第一清洗液可以在氨的每單位體積(每1體積的氨)以0.8至4的體積比包含過氧化氫。上述第一清洗液可以在上述氨的每單位體積以3至60的體積比包含溶劑。上述第一清洗液可以在氨的每單位體積以0.8至2的體積比包含過氧化氫，且以4至40的體積比包含溶劑。
上述溶劑可以是水、去離子水、蒸餾水、純水、超純水等。
上述一次清洗步驟可以用刷式清洗的上述晶圓以0.1rpm至10rpm的旋轉速度進行。
上述一次清洗步驟可以在60℃至90℃的溫度下進行440 秒至1200秒。
例如，上述一次清洗步驟可以包括：第1a清洗過程，對經過上述刷式清洗的晶圓施加10KHz至300KHz的超聲波，從而準備經過第1a清洗處理的晶圓；及第1b清洗過程，對經過上述第1a清洗處理的晶圓施加0.1MHz至20MHz的超聲波。
上述第1a清洗過程可以具有第一清洗液、溫度、晶圓旋轉速度條件。
在上述第1a清洗過程中進行超聲波處理時，頻率可以為10KHz至300KHz，或可以為60KHz至180KHz。
上述第1a清洗過程可以進行220秒至600秒，或可以進行300秒至500秒。
通過使上述第1a清洗過程以上述頻率和處理時間條件進行來可以更有效地處理微細的雜質。
上述第1b清洗過程可以具有如上所述的一次清洗步驟的第一清洗液、溫度、晶圓旋轉速度條件。
在上述第1b清洗過程中進行超聲波處理時，頻率可以為0.1MHz至20MHz，或可以為0.5MHz至3MHz。
上述第1b清洗過程可以進行220秒至600秒，或可以進行300秒至500秒。
通過使上述第1b清洗過程以上述頻率和處理時間條件進行來可以更有效地處理微細的雜質。
可以通過上述一次清洗步驟除去殘留在晶圓上的有機污 染物和金屬雜質(Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Co、Cr等)。
上述清洗步驟還可包括用氫氟酸(HF)溶液清洗經過一次清洗的上述晶圓的氫氟酸清洗步驟。上述氫氟酸清洗步驟可以在上述二次清洗步驟之前進行。上述氫氟酸的濃度可以是0.5重量%至2重量%。
上述氫氟酸清洗步驟可以在10℃至30℃的溫度下進行1分鐘至3分鐘。
上述清洗步驟可以在上述一次清洗步驟之後包括用包含鹽酸、過氧化氫和溶劑的第二清洗液清洗的二次清洗步驟。
上述第二清洗液可以在鹽酸的每單位體積(每1體積的鹽酸)以0.8至8的體積比包含過氧化氫。上述第二清洗液可以在上述鹽酸的每單位體積以3至100的體積比包含溶劑。上述第二清洗液可以在鹽酸的每單位體積以0.8至6的體積比包含過氧化氫，且以4至80的體積比包含溶劑。上述溶劑可以是水、去離子水、蒸餾水、純水、超純水等。
上述二次清洗步驟可以在15℃至35℃的溫度下進行220秒至600秒。
上述二次清洗步驟可以用上述晶圓以0.1rpm至10rpm的旋轉速度進行。通過上述二次清洗步驟可以去除在上述一次清洗步驟中沒有被去除的雜質、鹼離子、氫氧化物等。
上述清洗步驟在上述一次清洗步驟和二次清洗步驟之後分別還可包括施加惰性氣泡的惰性清洗過程。例如，可以在上述第 1a清洗過程之後、在上述第1b清洗過程之後以及在上述二次清洗步驟之後分別進一步包括上述惰性清洗過程。
在上述惰性清洗過程中，在上述一次清洗步驟或/和二次清洗步驟之後，用去離子水對晶圓進行淋洗和排水處理，加入高溫去離子水和氮氣泡，然後再次用去離子水進行溢出(Overflow)處理。然後，可以再次用去離子水進行淋洗和排水處理，用去離子水和氮氣泡進行淋洗處理，然後再用去離子水進行溢流處理。
上述惰性清洗過程可以進行2分鐘至30分鐘，或可以進行3分鐘至10分鐘。
通過上述惰性清洗過程，將上一步驟的清洗液等雜質完全去除，可以良好地形成外延層。
上述清洗步驟還可以包括使用臭氧水清洗經過上述二次清洗步驟的晶圓表面的臭氧清洗步驟。通過上述臭氧清洗步驟，可以利用臭氧的強氧化力輕鬆去除金屬雜質，且能夠防止金屬雜質再次附著在晶圓上。
上述臭氧清洗步驟的臭氧水的濃度可以是按重量計1ppm至30ppm。
上述晶圓的清洗方法可以針對包含4H結構的碳化矽的晶圓的矽表面進行，此時，可以更有效地除去金屬雜質。
經過上述擦洗步驟和清洗步驟的晶圓可以具有如下面所記載的雜質濃度，通過適用其來能夠提高元件製造產率，且可以呈現良好的元件特性。
裸晶圓10
為了達到上述目的，根據本實施方式的裸晶圓10可以包括4H結構的碳化矽，基於總重量，上述裸晶圓的一面可以包括10ppb以下的鈣含量、1ppb以下的鐵含量、0.1ppb以下的鎳含量和1ppb以下的銅含量。並且，基於總重量，上述裸晶圓的一面可以包括0.01ppb以上的鈣含量、0.01ppb以上的鐵含量、0.01ppb以上的鎳含量和0.01ppb以上的銅含量。
上述金屬含量是通過ICP-MS(電感耦合電漿質譜法)在作為上述裸晶圓的10的出現矽原子層的一面的矽表面上測定的結果值。
基於總重量，上述裸晶圓10可以包括1ppb以下的鋁含量、1ppb以下的鉀含量、0.01ppb以下的釩含量、0.1ppb以下的鉻含量、0.1ppb以下的錳含量、0.01ppb以下的鈷含量及10ppb以下的鋅含量。並且，鋁含量可以為0.01ppb以上、鉀含量可以為0.01ppb以上、釩含量可以為0.001ppb以上、鉻含量可以為0.01ppb以上、錳含量可以為0.01ppb以上、鈷含量可以為0.001ppb以上、鋅含量可以為0.01ppb以上，這是通過上述ICP-MS獲得的結果。
上述ICP-MS可以如下所述的實驗例所示進行。
作為T-XRF分析結果，從上述裸晶圓10的作為出現矽原子層的一面的矽表面獲得的鈣含量可以為8原子數/cm2以下、鐵含量可以為0.1原子數/cm2以下、鎳含量可以為0.2原子數/cm2以 下、銅含量可以為0.1原子數/cm2以下。並且，鈣含量可以為0.1原子數/cm2以上、鐵含量可以為0.01原子數/cm2以上、鎳含量可以為0.01原子數/cm2以上、銅含量可以為0.01原子數/cm2以上。
作為上述T-XRF分析結果，從上述裸晶圓10獲得的錳含量可以為18原子數/cm2以下、鋅含量為1.6原子數/cm2以下。並且，錳含量可以為0.1原子數/cm2以上、鋅含量可以為0.1原子數/cm2以上。
上述T-XRF可以如下所述的實驗例所示進行。
滿足上述雜質數值的裸晶圓可以在製造元件時提高產率，能夠呈現良好的元件特性。
上述裸晶圓10可以包括一面11以及作為其相反面的另一面12。
上述裸晶圓10的一面11中微管平均密度可以為3/cm2以下，或可以為1/cm2以下，或可以為0.1/cm2以上。
參照圖1，上述裸晶圓10的一面11是矽原子主要出現在表面上的所謂的矽表面，而作為上述一面的相反面的另一面12是碳原子主要出現在表面上的所謂的碳表面。在晶圓的切割加工時，碳化矽單晶容易在碳原子層和矽原子層之間的介面或與此平行的方向被切割，從而在切割面上出現主要露出碳原子的表面和主要露出矽原子的表面。
當上述裸晶圓10的截面的形狀是圓形或橢圓形時，上述一面11的中心可以相當於圓或橢圓的中心。另外，當上述晶圓截 面的形狀是圓形或橢圓形時，上述半徑可以基於最小半徑。
上述裸晶圓10的一個邊緣可以包括作為判斷垂直和水平的標準的平坦區域(圖中未示出)或凹口(圖中未示出)。
上述裸晶圓10可以為在從錠切割時相對於錠或晶種的碳表面((000-1)表面)採用0°至10°的偏離角的晶圓。
上述裸晶圓10相對於基準角度的搖擺角可以為-1.5°至1.5°，或可以為-1.0°至1.0°，或可以為-0.5°至0.5°，或可以為-0.3°至0.3°。具有上述特徵的晶圓可以具有優異的結晶特性。對於上述搖擺角，通過應用高解析度X射線衍射分析系統(HR-XRD system)將上述晶圓[11-20]方向對準X射線路徑，並將X射線源光學角度和X射線探測器光學角度設定為2θ(35°至36°)，然後與晶圓的偏離角對應地調節Ω(ω或θ，X射線探測器光學)角來測定搖擺曲線(Rocking curve)，將作為基準角度的峰角度和兩個半峰全寬(FWHM；full width at half maximum)值之間的差異值分別設定為搖擺角，以平價結晶度。
在本說明書中，當偏離角為X°時，這意味著具有在通常可接受的誤差範圍內評估為X°的偏離角，作為實例，包括(X°-0.05°)至(X°+0.05°)範圍的偏離角。並且，當搖擺角「相對於基準角度為-1°至1°」時，這意味著半峰全寬值以作為基準角度的峰角度為基準在(峰角度-1°)至(峰角度+1°)的範圍內。另外，作為上述搖擺角，將除了晶圓的中心部分和從邊緣向中心方向5mm以內的部分之外的表面實質上均等地分為三個部分，將在各部分 測定3次以上的結果的平均值作為搖擺角。具體而言，將相對於碳化矽錠的(0001)表面0°至10°的範圍內選擇的角度即偏離角應用的晶圓中，當偏離角為0°時，Ω角為17.8111°，當偏離角為4°時，Ω角為13.811°，當偏離角為8°時，Ω角為9.8111°。
上述裸晶圓10的厚度可以為150μm至900μm，或可以為200μm至600μm，但不限於此，只要是可應用於半導體元件的適當的厚度即可。
上述裸晶圓10可以由缺陷或多型體夾雜最小化的實質上是單晶的4H結構的碳化矽製成。
上述裸晶圓10的直徑可以為4英寸以上，或可以為5英寸以上，或可以為6英寸以上。上述晶圓10的直徑可以為12英寸以下，或可以為10英寸以下，或可以為8英寸以下。
半導體元件1
為了達到上述目的，根據本實施方式的半導體元件1可以包括：如上所述的晶圓10；外延層20，佈置在上述晶圓的一面上；勢壘區30，隔著上述外延層佈置在與上述碳化矽晶圓相反的一側；源極41，與上述外延層相接；閘極42，佈置在上述勢壘區上；及汲極43，佈置在上述晶圓的另一面上。
圖6示出上述半導體元件1的一個實例。
上述晶圓10可以包括n+型碳化矽。
其中，上標的+和-符號相對表示載流子濃度，例如，n+是 指由於摻雜重而摻雜濃度高的n型半導體，p-是指由於摻雜非常輕而摻雜濃度相對較低的p型半導體。
上述晶圓10上的外延層20可以由在與上述碳化矽晶圓之間具有小的晶格常數差異或似乎沒有晶格常數差異的碳化矽單晶層形成。
上述外延層20可以通過化學氣相沉積(CVD)製程等形成。
上述外延層20包括：n-型外延層21，佈置在包括上述n+型碳化矽的晶圓10上；及p+型外延層22，佈置在上述n-型外延層上。
通過在上述p+型外延層的上部進行選擇性離子注入，可以形成n+型區域23。
在上述半導體元件1的中心可以佈置陷到n-型外延層21的溝槽結構的勢壘區，閘極42可以佈置在具有上述溝槽結構的勢壘區上。
以下通過具體實施例對本發明進行具體說明。以下實施例僅僅是有助於理解本發明的示意性實施例，本發明的保護範圍不限於此。
<製造例-晶圓製造>
如圖2中示出錠製備裝置的一個實例，在反應容器200的內部空間下部佈置作為原料300的碳化矽粉末，在其上部佈置 碳化矽晶種110。此時，碳化矽晶種為直徑為6英寸的4H-SiC晶體，且以常規方法固定，使得碳表面((000-1)表面)朝向內部空間下部的碳化矽原料。
將反應容器200密封，用隔熱材料400包圍其外部，然後在外部設有作為加熱裝置600的加熱線圈的石英管500中佈置反應容器。對上述反應容器的內部空間進行減壓並調節成真空氣氛，注入氬氣，使得上述內部空間壓力達到760托，然後再次對內部空間進行減壓。同時，將內部空間的溫度以5℃/分鐘的升溫速度升高到2300℃，並且通過與上述石英管連通的配管810和真空排氣裝置700調節石英管內部的氬氣流量。在2300℃的溫度和20托的壓力條件下，在面對碳化矽原料的碳化矽晶種的表面上生長碳化矽錠100小時。
在生長後，將上述內部空間的溫度以5℃/分鐘的速度冷卻至25℃，同時將內部空間的壓力設置為760托。通過與石英管連通的配管810和真空排氣裝置700調節石英管內氬氣的流量。
將冷卻的上述碳化矽錠100切割成與(0001)表面成4°的偏離角，製備厚度為360μm、直徑為150mm的晶圓。
之後，進行化學機械拋光(CMP)。將上述晶圓樣品固定到CMP拋光設備的拋光頭上，在附著有聚氨酯基拋光墊的平板上，使上述晶圓的一面即矽表面朝向拋光墊。然後，在以200mL/分鐘的流量添加二氧化矽和高錳酸鉀漿料的同時，以200rpm旋轉平板且以197rpm旋轉拋光頭，在6psi的壓力下將晶圓的一面拋 光1.5μm，通過如上所述的方法，將作為晶圓的另一面即碳表面拋光0.5μm，清洗後乾燥。
<實施例1-晶圓清洗>
在上述製造例製造的晶圓上設置如圖3所示佈置的尼龍刷子50，將晶圓10的旋轉速度設定為10rpm並將刷子的旋轉速度設定為60rpm，以2L/分鐘的速度添加去離子水，進行第一擦洗步驟120秒。
在經過上述第一擦洗步驟的晶圓設置如圖3所示佈置的聚乙烯醇刷子，將晶圓的旋轉速度設定為10rpm並將刷子的旋轉速度設定為60rpm，以2L/分鐘的速度添加通過氨：去離子水以1：20的體積比混合而成的氨水，進行第二擦洗步驟90秒。
在經過上述第二擦洗步驟的晶圓設置如圖3所示佈置的聚乙烯醇刷子，將晶圓的旋轉速度設定為10rpm並將刷子的旋轉速度設定為60rpm，以2L/分鐘的速度添加去離子水，進行第三擦洗步驟120秒。
在上述擦洗步驟之後，在120KHz的超聲波條件下向晶圓施加通過將氨：過氧化氫：去離子水以1：2：20的體積比混合而成的第一清洗液，且在70℃的溫度和1rpm的晶圓旋轉速度條件下進行第1a清洗過程300秒。
在上述第1a清洗過程之後，用去離子水對晶圓進行淋洗和排水處理，加入高溫去離子水和氮氣泡，然後再次用去離子水進 行溢出(Overflow)處理。然後，可以再次用去離子水進行淋洗和排水處理，用去離子水和氮氣泡進行淋洗處理，然後再用去離子水進行溢流處理，以進行第一惰性清洗過程。
在上述第一惰性清洗過程之後，在1MHz的超聲波條件下向晶圓施加上述第一清洗液，且在70℃的溫度和1rpm的晶圓旋轉速度條件下進行第1b清洗過程300秒。
在上述第1b清洗過程之後，以與上述第一惰性清洗過程相同的方法進行第二惰性清洗過程。
在上述第二惰性清洗過程之後，向晶圓施加通過將鹽酸：過氧化氫：去離子水以1：3：60的體積比混合而成的第二清洗液，且在70℃的溫度和1rpm的晶圓旋轉速度條件下進行二次清洗步驟300秒。
在上述二次清洗步驟之後，以與上述第一惰性清洗過程相同的方法進行第三惰性清洗過程。
<比較例1-晶圓清洗>
除了在上述實施例1中將第一擦洗步驟、第二擦洗步驟及第三擦洗步驟的處理時間分別改變為60秒，將第1a清洗過程和第1b清洗過程的處理時間分別改變為150秒，將二次清洗步驟處理時間改變為150秒之外，其餘以與上述實施例1相同的方式進行。
<比較例2-晶圓清洗>
除了在上述實施例1中將第一擦洗步驟、第二擦洗步驟及第三擦洗步驟的處理時間分別改變為90秒、75秒及90秒、將第1a清洗過程和第1b清洗過程的處理時間分別改變為200秒，將二次清洗步驟處理時間改變為200秒之外，其餘以與上述實施例1相同的方式進行。
<實驗例-金屬雜質濃度測定>
表1和表2中示出上述實施例和比較例的晶圓的ICP-MS(電感耦合電漿質譜，Agilent 7900)結果和T-XRF(X射線螢光分析，rigaku)結果。
Figure 110133613-A0305-02-0028-1
單位：ppb
Figure 110133613-A0305-02-0028-2
Figure 110133613-A0305-02-0029-3
-：檢測極限以下
單位：Atom/cm2
在晶圓清洗中採用適當的處理條件和處理時間的實施例的情況下，在ICP-MS結果顯示檢測極限以下的雜質濃度，而在處理時間不足的比較例的情況下，如鈣、錳、鎳、鋅等的金屬雜質濃度不良。
<實驗例-確認肖特基勢壘二極體缺陷率>
通過上述實施例和比較例製造的晶圓，準備包括陰極層/SiC基板(晶圓)/SiCN型漂移層/陽極層和漂移層上與陽極層接觸的鈍化層的多個肖特基勢壘二極體。此時，在下述的正向電流條件下，使10A的上述肖特基勢壘二極體的截面積為3.16×2.10mm2，使20A的上述肖特基勢壘二極體的截面積為3.16×4.10mm2，使25A的上述肖特基勢壘二極體的截面積為4.76×3.28mm2。
在上述肖特基勢壘二極體的正向電流條件(10A、20A、 25A)中，不滿足正向電壓要求(1.8V以下)的元件被判斷為有缺陷，並通過測定上述分佈來確定晶圓缺陷率，將其結果示於下述表3、圖4及圖5中。
Figure 110133613-A0305-02-0030-4
圖4是示出適用實施例1的裸晶圓的10A級(a)、20A級(b)和25A級(c)肖特基二極體的根據正向電壓分佈的曲線圖，圖5是適用比較例1的晶圓的10A級(a)、20A級(b)和25A級(c)肖特基二極體的根據正向電壓分佈的曲線圖。
由圖4和圖5可知，橫軸表示製造的肖特基勢壘二極體的正向電壓(V)，縱軸表示樣品數。紅色虛線表示正向電壓規格的上限，實施例的缺陷率顯著小於比較例的缺陷率。
也就是說，在晶圓清洗中採用適當處理時間的實施例的缺陷率與不滿足要求的比較示的缺陷率相比更良好，這被判斷為是因為在實施例的清洗過程中將殘留的金屬雜質除去至標準數值以下的效果。
儘管在上面已經詳細描述本發明的優選實施例，但本發明的保護範圍不限於此，本領域技術人員利用所附申請專利範圍中定義的本發明的基礎理念進行的各種改進和變型也包括在本發明的保護範圍中。
10:晶圓
11:一面
12:另一面

Claims (10)

  1. 一種清洗的裸晶圓的製造方法，包括：擦洗步驟，通過包括以10rpm至200rpm的旋轉速度對清洗對象晶圓進行擦刷處理的過程，從而準備刷式清洗的晶圓；及清洗步驟，用清洗液清洗經過所述刷式清洗的晶圓，從而準備清洗的裸晶圓；所述清洗步驟順次包括一次清洗步驟和二次清洗步驟，所述擦洗步驟進行285秒至680秒，所述一次清洗步驟為用包括氨和過氧化氫的第一清洗液對所述刷式清洗的晶圓進行清洗來準備一次清洗的晶圓的步驟，所述二次清洗步驟為用包括鹽酸和過氧化氫的第二清洗液對所述一次清洗的晶圓進行清洗的步驟，其中在所述擦洗布驟及所述清洗布驟之後，所述清洗的裸晶圓的一面包括0.01ppb至10ppb的鈣含量、0.01ppb至1ppb的鐵含量、0.01ppb至0.1ppb的鎳含量和0.01ppb至1ppb的銅含量。
  2. 如請求項1所述的清洗的裸晶圓的製造方法，所述清洗對象晶圓包括4H結構的碳化矽，所述清洗的裸晶圓的所述一面包括矽表面，在矽表面的表面上出現矽原子層。
  3. 如請求項1所述的清洗的裸晶圓的製造方法，在所述清洗對象晶圓和刷子旋轉的狀態下進行所述擦洗步驟， 所述清洗對象晶圓的旋轉速度為1rpm至50rpm。
  4. 如請求項1所述的清洗的裸晶圓的製造方法，所述擦洗步驟包括：第一擦洗步驟，用包含水的第一擦洗清洗液以10rpm至200rpm的旋轉速度對所述清洗對象晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第一擦洗處理的晶圓；第二擦洗步驟，用包括氨水的第二擦洗清洗液以10rpm至200rpm的旋轉速度對經過所述第一擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備經過第二擦洗處理的晶圓；及第三擦洗步驟，用包括水的第三擦洗清洗液以10rpm至200rpm的旋轉速度對經過所述第二擦洗處理的晶圓進行擦刷處理，從而準備刷式清洗的晶圓；所述第一擦洗步驟和第三擦洗步驟分別進行100秒至240秒，第二擦洗步驟進行85秒至240秒。
  5. 如請求項1所述的清洗的裸晶圓的製造方法，所述一次清洗步驟包括：第1a清洗過程，對經過所述刷式清洗的晶圓施加10KHz至300KHz的超聲波，從而準備經過第1a清洗處理的晶圓；及第1b清洗過程，對經過所述第1a清洗處理的晶圓施加0.1MHz至20MHz的超聲波；所述第1a清洗過程和第1b清洗過程分別進行220秒至600秒。
  6. 如請求項5所述的清洗的裸晶圓的製造方法，所述清洗步驟還包括在所述一次清洗步驟和二次清洗步驟之後分別施加惰性氣泡的惰性清洗過程。
  7. 一種裸晶圓，其特徵在於，包括4H結構的碳化矽，所述裸晶圓的一面包括0.01ppb至10ppb的鈣含量、0.01ppb至1ppb的鐵含量、0.01ppb至0.1ppb的鎳含量和0.01ppb至1ppb的銅含量。
  8. 如請求項7所述的裸晶圓，所述一面包括出現矽原子層的矽表面，通過T-XRF分析結果得到的所述一面中的鈣含量為8原子數/cm2以下、鐵含量為0.1原子數/cm2以下、鎳含量為0.2原子數/cm2以下、銅含量為0.1原子數/cm2以下。
  9. 如請求項8所述的裸晶圓，所述一面包括出現矽原子層的矽表面，通過T-XRF分析結果得到的所述一面中的錳含量為18原子數/cm2以下、鋅含量為1.6原子數/cm2以下。
  10. 一種半導體元件，包括：如請求項7所述的裸晶圓；外延層，佈置在所述裸晶圓的一面上；勢壘區，隔著所述外延層佈置在與所述裸晶圓相反的一側；源極，與所述外延層相接；閘極，佈置在所述勢壘區上；及 汲極，佈置在所述裸晶圓的另一面上。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114308795A (zh) * 2022-01-13 2022-04-12 浙江蓝晶芯微电子有限公司 一种石英晶体片加工用的表面除尘清洗装置及其使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020189639A1 (en) * 2001-06-13 2002-12-19 Nec Corporation Cleaning water for cleaning a wafer and method of cleaning a wafer
US20030005944A1 (en) * 2001-03-26 2003-01-09 Pagliaro Robert H. Stable, oxide-free silicon surface preparation
TW201945093A (zh) * 2018-04-27 2019-12-01 中國大陸商盛美半導體設備（上海）有限公司 半導體晶圓清潔方法與設備

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3324181B2 (ja) * 1993-03-12 2002-09-17 富士通株式会社 ウエハの洗浄方法
JP3114156B2 (ja) * 1994-06-28 2000-12-04 株式会社荏原製作所 洗浄方法および装置
JP3452676B2 (ja) 1995-02-15 2003-09-29 宮崎沖電気株式会社 半導体ウエハ面のパーティクルの除去装置及びそれを用いた半導体ウエハ面のパーティクルの除去方法
EP0837493B8 (en) * 1996-10-21 2007-11-07 Ebara Corporation Cleaning apparatus
DE19910478C2 (de) 1998-03-12 2002-02-28 Tokyo Electron Ltd Substrattransportverfahren und Substratbearbeitungssystem
JP2002050607A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Kaijo Corp 基板処理方法
JP2003109918A (ja) * 2001-09-28 2003-04-11 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 化学機械研磨（ｃｍｐ）を用いてボンディングのためにウェハを平滑化する装置およびその方法
EP1710555A4 (en) * 2004-01-29 2010-09-29 Nas Giken Inc SUBSTRATE INSPECTION DEVICE, SUBSTRAIN SPECIFICATION METHOD AND TOOL FOR OBTAINING
KR100688711B1 (ko) 2005-06-02 2007-03-02 동부일렉트로닉스 주식회사 웨이퍼의 세정 방법
KR100841994B1 (ko) 2006-12-20 2008-06-27 주식회사 실트론 실리콘 웨이퍼의 산화막 제조 방법
KR100936191B1 (ko) * 2007-08-24 2010-01-11 하나실리콘(주) 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법
KR100931196B1 (ko) 2007-10-10 2009-12-10 주식회사 실트론 실리콘 웨이퍼 세정 방법
KR20090068640A (ko) * 2007-12-24 2009-06-29 주식회사 동부하이텍 반도체 소자 제조를 위한 ｃｍｐ 장치 및 이를 이용한ｃｍｐ 방법
JP2009231628A (ja) 2008-03-24 2009-10-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
KR20100052831A (ko) * 2008-11-11 2010-05-20 주식회사 실트론 반도체 웨이퍼용 래핑 후 세정 방법 및 장치
JP5033168B2 (ja) 2009-09-29 2012-09-26 忠弘 大見 炭化珪素製品、その製造方法、及び、炭化珪素製品の洗浄方法
JP5706671B2 (ja) 2010-11-15 2015-04-22 独立行政法人産業技術総合研究所 昇華再結晶法による炭化ケイ素単結晶製造用炭化ケイ素粉体及びその製造方法
KR101151652B1 (ko) 2011-03-14 2012-06-08 지앤피테크놀로지 주식회사 웨이퍼 세정장치
JP2012209422A (ja) 2011-03-30 2012-10-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｇｂｔ
JP5668576B2 (ja) 2011-04-01 2015-02-12 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
JP5849674B2 (ja) 2011-12-12 2016-02-03 株式会社Sumco シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP5781015B2 (ja) * 2012-05-31 2015-09-16 三菱電機株式会社 ウェハ洗浄装置及び洗浄槽の洗浄方法
JP2014138086A (ja) 2013-01-17 2014-07-28 Fujimi Inc 研磨方法
JP6069059B2 (ja) * 2013-03-22 2017-01-25 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置
US20160207783A1 (en) * 2013-05-02 2016-07-21 Melior Innovations, Inc. High purity polysilocarb derived silicon carbide materials, applications and processes
US10322936B2 (en) * 2013-05-02 2019-06-18 Pallidus, Inc. High purity polysilocarb materials, applications and processes
US11091370B2 (en) * 2013-05-02 2021-08-17 Pallidus, Inc. Polysilocarb based silicon carbide materials, applications and devices
JP2015207695A (ja) 2014-04-22 2015-11-19 住友電気工業株式会社 エピタキシャルウエハの製造方法およびエピタキシャルウエハ
US9279192B2 (en) 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology
JP6784679B2 (ja) 2014-09-25 2020-11-11 メリオール イノベイションズ インクＭｅｌｉｏｒ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ， Ｉｎｃ． ポリシロカルブに基づいた炭化ケイ素材料、用途および装置
KR20160044676A (ko) * 2014-10-15 2016-04-26 에스케이이노베이션 주식회사 탄화규소 기판의 제조방법
JP2016171197A (ja) 2015-03-12 2016-09-23 株式会社東芝 半導体装置
KR101778368B1 (ko) 2015-08-12 2017-09-14 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼의 세정 방법
JP6584253B2 (ja) * 2015-09-16 2019-10-02 ローム株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハ、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造装置、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法、および半導体装置
KR101953741B1 (ko) 2017-05-11 2019-03-04 무진전자 주식회사 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030005944A1 (en) * 2001-03-26 2003-01-09 Pagliaro Robert H. Stable, oxide-free silicon surface preparation
US20020189639A1 (en) * 2001-06-13 2002-12-19 Nec Corporation Cleaning water for cleaning a wafer and method of cleaning a wafer
JP2002373879A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Nec Corp 洗浄水及びウエハの洗浄方法
TW201945093A (zh) * 2018-04-27 2019-12-01 中國大陸商盛美半導體設備（上海）有限公司 半導體晶圓清潔方法與設備

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