一种用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳化硅器件的处理方法，具体涉及一种用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，SiC器件的优越性能越来越受到人们的重视。但是，由于SiC材料本身所具有的一些性质，使一部分在硅器件制造中已经被成熟使用的工艺并不适用于SiC器件的制造。由于SiC材料的杂质扩散系数较低，使得离子注入成为SiC器件选区掺杂的最佳办法。但是，注入到SiC材料内部的杂质离子基本处于晶格间隙位置。为了让这些杂质离子替位到晶格点位置上，技术人员需要对离子注入后的SiC材料进行高温激活退火，退火温度对于N型杂质一般高于1400°C，而P型为1600°C -1800°C。在这样高的退火温度下，SiC中的硅会挥发再沉积，导致退火后的晶圆表面出现台阶簇，使得晶圆表面形貌变差，从而严重影响器件性能。为了解决这一问题，一般高温激活退火时，在SiC晶圆表面覆盖一层保护层，以抑制硅的挥发和沉积。目前应用最为广泛的是碳保护膜，原因如下:①碳与SiC不会在高温下发生反应；②碳保护膜具有一定硬度，有效抑制SiC晶圆中硅的析出。
[0003]在完成高温激活退火之后，必须将碳保护膜完全去除，否则将严重影响器件性能。目前比较常用的去除碳保护膜方法，要么不能有效去除含有杂质的碳保护膜，要么无法避免地对SiC晶圆表面造成损伤，这种损伤将对器件性能造成严重影响。例如，专利CN102386100 B中公开的碳保护膜去除方法就存在这些问题。
[0004]出于这种考虑，本发明的发明人进行了深入研宄，目的是解决相关领域现有技术所暴露出来的问题，希望提供一种能够有效去除碳保护膜、不损伤碳化硅表面、操作简单、除碳效果显著的用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法。该方法通过湿法氧化、超声处理及后处理等步骤的协同配合，不仅能够有效去除碳化硅表面的碳保护膜本身，而且还能够对碳保护膜中残留的各种杂质起到很好的去除效果。另外，本发明的方法避免了碳保护膜去除过程中对SiC晶圆表面所造成的损伤，有利于后续加工工艺。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法，其包括如下步骤:
[0007]I)将表面负载有碳保护膜的SiC晶圆浸没在液相除碳剂中进行超声处理；
[0008]2)将超声处理后的SiC晶圆置于后处理剂中进行后处理。
[0009]本发明的方法将表面负载有碳保护膜的SiC晶圆浸没在液相除碳剂中进行超声处理，增大了石墨间距，增加了除碳剂与碳的接触面积，从而加快反应速度。此外，超声处理步骤可将碳保护膜表面不易被氧化的杂质物质震动去除，加之紧随其后的后处理步骤，可以有效去除SiC晶圆表面的薄氧化层以及不易被氧化的杂质。该方法没有对SiC晶圆的表面进行物理轰击，从而不会损伤SiC晶圆表面。
[0010]根据本发明的一个具体实施例，所述液相除碳剂中包括氧化性酸。由此可以进一步有效去除SiC晶圆表面不易被氧化的杂质。
[0011]根据本发明的一个具体实施例，所述氧化性酸选自浓硫酸、浓硝酸、次氯酸、高氯酸和高猛酸，优选浓硫酸。
[0012]在本发明的方法中，氧化性酸可以将碳氧化成CO2，从而起到去除碳保护膜的作用。以浓硫酸为例，其去除碳保护膜的化学反应方程式如式(I )所示。
[0013]C+H2S04—CO 2+so2+h2o 式(I)
[0014]在本发明的方法中，碳保护膜是在SiC晶圆高温激活退火中起保护作用的，而高温激活退火温度会达到1800°C甚至更高。拉曼测试结果显示，经过如此高温之后，碳保护膜的G峰与D峰均向长波长方向移动，并且ID:1G增大，这说明高温处理使碳保护膜中Sp3杂化向SP2杂化转化，碳保护膜性质会向石墨转化，这就是碳在高温下的石墨化作用。利用石墨的层结构特性，本发明的方法在一定温度下用氧化性酸的同时，进行超声处理，该方法可以增大石墨间距，增加了除碳剂与碳的接触面积，从而加快反应速度。同时，超声处理可以将不易被氧化的杂质物质震动去除，加之紧随其后的后处理步骤，可以有效去除SiC晶圆表面的薄氧化层及不易被氧化的杂质。该方法没有对晶圆表面的进行轰击，不会损伤晶圆表面。因此，采用本发明的方法去除碳保护膜，即使是含有杂质的膜层也可以有效去除，同时又保护了晶圆表面不受损伤。
[0015]根据本发明的一个具体实施例，所述液相除碳剂为浓硫酸与过氧化氢的混合液，其中浓硫酸与过氧化氢的体积比为(3?8): 1，优选(3?5):1。由此，去除碳保护膜的效果更好，反应更温和，且不损伤SiC晶圆的表面。
[0016]根据本发明的一个具体实施例，步骤I)中所述液相除碳剂的温度被控制在100?150°C，优选 115 ?125。。。
[0017]在本发明的方法中，控制液相除碳剂的温度的目的在于节约能源的同时有效去除碳保护膜。如果液相除碳剂的温度过高，可能会带来能耗增加、能源浪费、成本升高的问题；反之，如果液相除碳剂的温度过低，则可能会带来碳保护膜膜去除不干净或去除速率过慢的问题。当步骤I)中所述液相除碳剂的温度被控制在100?150°C，优选115?125°C时，可以有效解决碳保护膜去除不干净或去除速率过慢的技术问题。可以列举的用于本发明的方法中步骤I)中所述液相除碳剂的温度被控制在115°C、116°C、117°C、118°C、119°C、120°C、121°C、122°C、123°C、124°C或 125°C，其中 120°C是特别优选的。
[0018]根据本发明的一个具体实施例，步骤I)中超声处理的时间为30min?90min，优选45 ?75min0
[0019]本发明的发明人经过大量实验及创造性劳动发现，对于本发明的方法而言，如果超声时间过短，那么碳保护膜将无法完全去除干净；如果超声时间过长，那么将降低生产产量，还增加成本。因此，本发明的方法需要严格控制超声时间。可以列举的用于本发明的方法中步骤I)中超声处理的时间为40min、50min、55min、60min、65min、70min或75min，其中，60min是特别优选的。
[0020]根据本发明的一个具体实施例，步骤2)中所述后处理剂包括氢氟酸与去离子水，所述氢氟酸与去离子水的体积比1: (10?20)，优选1: (14?16)。
[0021]在本发明的方法中，后处理的目的在于去除SiC晶圆表面的薄氧化层，这样可以解决碳保护膜去除过程中易造成SiC晶圆表面氧化的技术问题，确保能够将SiC晶圆表面的碳保护膜完全去除。在本发明的方法中，、后处理剂不仅能够有效去除氧化层，反应温和，且不损伤SiC晶圆表面，而且还能够进一步保证器件的肖特基接触质量，提高器件性能。
[0022]根据本发明的一个具体实施例，步骤2)之后还包括将SiC晶圆置于氨水、过氧化氢和去离子水混合液中浸泡的再处理步骤；其中，所述氨水、过氧化氢和去离子水的体积比为:4:5: (10?30)，优选4:5: (22?26)。由此可以去除SiC晶圆表面的颗粒，进一步解决碳保护膜去除过程中SiC晶圆表面颗粒残留的问题。
[0023]根据本发明的一个具体实施例，，所述碳保护膜在SiC晶圆表面的厚度为20nm-500nm，优选 50 ?150nm。
[0024]根据本发明的一个具体实施例，所述碳保护膜是通过磁控溅射法、化学气相沉积法或光刻胶固化法负载到SiC晶圆的表面，其中光刻胶固化法是特别优选的。
[0025]根据本发明的一个具体实施例，所述碳保护膜是按照如下方法负载到SiC晶圆表面的:在SiC晶圆表面悬涂光刻胶，并在800°C -900°c的高温炉中碳化0.5-2小时。该方法所制备的碳保护膜具有工艺简单、碳保护膜保护效果良好的优点。
[0026]根据本发明的一个具体实施例，在包括步骤I)、步骤2)及再处理步骤在内的每个步骤之后，利用去离子水反复清洗SiC晶圆，以进一步去除碳化硅晶圆表面残留的物质。<