一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片与流程

本申请涉及半导体制造领域，特别是一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片。

背景技术：

1、功率器件是电力电子技术的核心，在电力电子技术朝着高频、高功率密度发展的方向上扮演着至关重要的角色。碳化硅（sic）材料具有宽禁带、高导热性、高击穿电压和高饱和电子漂移速度等特性，是制备高温、大功率电力电子器件的重要材料。此外，sic具有一个独特优势，可以直接通过热氧化得到高质量的二氧化硅（sio2）化合物半导体，因此，sic热氧化后得到的sio2常常被用作金属氧化物半导体器件（mos）的栅介质，以及sic表面的钝化，在功率器件的工业化应用中起到重要作用。

2、在实际应用中，在sic界面存在许多表面陷阱和悬挂键等缺陷，从而存在较大的界面态密度，这会导致sic基器件的沟道迁移率低等问题。目前，对于sic材料的高质量mos界面处理，主要依靠氧化后的氮化退火（poa）工艺，依旧会限制沟道迁移率的提升。

技术实现思路

1、鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片，包括：

2、一种碳化硅晶片的预处理方法，包括步骤：

3、对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；

4、对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；

5、将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片。

6、进一步地，在对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤之前，还包括：

7、对碳化硅晶片进行抛光处理；

8、使用氢氟酸溶液对抛光后的所述碳化硅晶片进行清洗，清洗时长为10—90s；

9、将清洗完成的所述碳化硅晶片在80-120℃的环境下进行10—30min的烘干。

10、进一步地，所述氢氟酸溶液为氢氟酸与水的体积比为1：10的溶液。

11、进一步地，所述对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤，包括：

12、将干燥后的所述碳化硅晶片置于带有ar与nh3混合等离子体的反应腔内；

13、对所述反应腔进行加热，使所述反应腔内部温度为200-600℃，维持30—300s。

14、进一步地，所述ar与nh3的体积比为10-20:1。

15、进一步地，还包括：

16、对所述反应腔停止加热；

17、对所述反应腔内通入ar气，在ar气环境下使所述碳化硅晶片冷却到室温。

18、进一步地，所述对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入的步骤，包括：

19、在800-1400℃条件下，对等离子处理的后所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入，注入的深度为0.01-0.1μm，注入的浓度为1013-1014ions/cm3。

20、进一步地，还包括：

21、将磷离子注入后的所述碳化硅晶片置于ar环境下。

22、进一步地，所述将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理的碳化硅晶片的步骤，包括：

23、对磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，退火温度为1000-1600℃，处理时间为10—30min，得到预处理后的碳化硅晶片。

24、一种碳化硅晶片，所述碳化硅晶片通过上述任一项所述的预处理方法进行处理得到。

25、本申请具有以下优点：

26、在本申请的实施例中，相对于现有技术中的碳化硅界面存在许多表面陷阱和悬挂键等缺陷，从而导致碳化硅基器件的沟道迁移率低等问题，本申请提供了对碳化硅进行气体处理与离子注入的前处理的解决方案，具体为：对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片。通过气体等离子处理工艺解决了碳化硅表面缺陷的问题，又通过轻掺杂磷离子的注入，进一步消除衬底本身的结构缺陷，提高碳化硅表面的平整度。

技术特征：

1.一种碳化硅晶片的预处理方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，在对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤之前，还包括：

3.根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液为氢氟酸与水的体积比为1：10的溶液。

4.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，所述ar与nh3的体积比为10-20:1。

6.根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入的步骤，包括：

8.根据权利要求7所述的预处理方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理的碳化硅晶片的步骤，包括：

10.一种碳化硅晶片，其特征在于，所述碳化硅晶片通过权利要求1-9任一项所述的预处理方法进行处理得到。

技术总结
本申请提供了一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片，包括步骤：使用清洗液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗并干燥；对干燥后的所述碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理的碳化硅晶片。通过等离子处理，可减少表面态与界面上的陷阱，实现物理清洗和化学清洗的双重作用，在不破坏衬底深层结构的情况下，清除表面杂质，同时，通过磷离子注入工艺，进一步提高SiC表面平整度，改善SiC晶片表面特性，提升SiC晶圆的质量，从而降低态密度对后续器件性能的影响。

技术研发人员：汪之涵,温正欣,韩晓宁
受保护的技术使用者：深圳基本半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16