[發(fā)明專利]一種清洗碳化硅晶片表面污染物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010179864.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101979160A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鈺;陳小龍;王波;張賀;王錫銘;彭同華;郭晨麗;鮑惠強(qiáng);李龍遠(yuǎn);鄭紅軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司;蘇州天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司;中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): B08B3/08
• 分類號(hào): B08B3/08;B08B3/12;C23G1/02
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶片清洗領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種清洗碳化硅晶片表面污染物的清洗方法。?

背景技術(shù)

以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，是繼硅(Si)、砷化鎵(GaAs)之后的第三代半導(dǎo)體。與Si和GaAs傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料相比，SiC具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)異性能，在高溫、高頻、高功率及抗輻射器件方面擁有巨大的應(yīng)用前景。此外，由于SiC與GaN相近的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)，使其在光電器件領(lǐng)域也具有極其廣闊的應(yīng)用前景。?

用于制作上述器件的碳化硅晶片表面必須是清潔無(wú)污染的，因此在使用或出廠前，碳化硅晶片要經(jīng)過(guò)一系列的清洗過(guò)程。目前常用的方法用氫氟酸、濃硫酸或其他的混合酸(如氫氟酸和硝酸等)清洗表面，之后用去離子水將留在表面的雜質(zhì)沖洗干凈(JP-A?No.6-77310)。另一種常用的清洗方法是先用氧氣等物質(zhì)氧化表面生成二氧化硅膜，之后再通過(guò)酸洗等步驟去除表面氧化層，露出新鮮的碳化硅表面(JP-ANo.5-17229)。其它常用的方法包括有機(jī)酸洗、無(wú)機(jī)酸洗、氮?dú)饣螓u氣吹干表面等。?

由于碳化硅晶片的清洗過(guò)程包括去除表面的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、氧化層等復(fù)雜的過(guò)程，且清洗工藝的探索的起步時(shí)間比較晚，經(jīng)驗(yàn)積累遠(yuǎn)小于硅等其他半導(dǎo)體的清洗方法，目前尚無(wú)統(tǒng)一的簡(jiǎn)單有效的清洗工藝。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前碳化硅晶體生長(zhǎng)和加工過(guò)程中引入的表面污染物，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效清除碳化硅晶片表面污染物的清洗工藝。該清洗工藝的使用能顯著清除晶片表面的污染，提高晶片的應(yīng)用質(zhì)量。?

本發(fā)明的清洗碳化硅晶片表面污染物的工藝，要求能夠去除表面黏著的蠟質(zhì)，去除表面的其余有機(jī)污染物，無(wú)機(jī)污染物和其它強(qiáng)吸附性物質(zhì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，該清洗方法包括有機(jī)清洗和無(wú)機(jī)清洗兩部分，有機(jī)清洗包括去除表面黏著的蠟質(zhì)和去除其余部分有機(jī)污染物的步驟；無(wú)機(jī)清洗包括通過(guò)氧化-去除氧化層的反復(fù)作用來(lái)去除碳?化硅表面殘留的有機(jī)污染物和其它強(qiáng)吸附性物質(zhì)的步驟，以及通過(guò)酸洗來(lái)去除表面的無(wú)機(jī)污染物(如金屬和金屬氧化物等)的步驟。清洗過(guò)程中加入超聲波或兆聲波清洗工藝，有效地去除了表面的殘留粒子。?

進(jìn)一步地，有機(jī)清洗時(shí)去除表面蠟質(zhì)的有機(jī)溶劑與蠟質(zhì)成分極性相當(dāng)，能夠在蠟質(zhì)成分熔點(diǎn)溫度加熱以溶解去除蠟質(zhì)。。?

進(jìn)一步地，根據(jù)石蠟的成分和熔點(diǎn)范圍，上述有機(jī)溶劑可選用丙酮和/或乙醇。?

進(jìn)一步地，用乙醇超聲來(lái)去除晶片表面的殘留的石蠟和其它部分有機(jī)污染物。?

進(jìn)一步地，無(wú)機(jī)清洗時(shí)去除表面殘留的有機(jī)污染物和強(qiáng)吸附性物質(zhì)的步驟使用化學(xué)反應(yīng)法，選用的化學(xué)試劑不破壞碳化硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只與碳化硅晶片表面反應(yīng)，并通過(guò)去除表面的反應(yīng)層露出新鮮干凈的碳化硅層，該化學(xué)試劑與碳化硅表面的反應(yīng)緩慢可控制。?

進(jìn)一步地，無(wú)機(jī)清洗時(shí)所述氧化-去除氧化物的步驟為首先用加熱的雙氧水氧化表面殘留的有機(jī)污染物和強(qiáng)吸附性物質(zhì)，使表面生成一層致密的氧化層，然后用氫氟酸剝離表面反應(yīng)層、洗去氧化物和碳化硅表面的氧化層。通過(guò)這一步驟的反復(fù)作用來(lái)達(dá)到清潔表面的目的。?

進(jìn)一步地，無(wú)機(jī)清洗時(shí)去除表面無(wú)機(jī)污染物的化學(xué)試劑與碳化硅晶片表面的金屬和/或金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性金屬離子，通過(guò)去離子水沖洗干凈，不引入新的污染物。?

進(jìn)一步地，無(wú)機(jī)清洗時(shí)選用稀硫酸或鹽酸與表面金屬和/或金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性金屬離子，再通過(guò)去離子水清洗和超聲波震蕩去除金屬污染物。?

本發(fā)明的清洗工藝，首先通過(guò)有機(jī)物的相似相溶原理去除表面黏著的蠟質(zhì)和大量有機(jī)物，再通過(guò)氧化-去除氧化層的反復(fù)作用去除表面殘留有機(jī)污染物和強(qiáng)吸附性物質(zhì)。最后通過(guò)酸洗來(lái)去除表面的金屬污染物。該方法快速有效地清除了碳化硅晶片表面的污染物，極大地提高了碳化硅晶片的即時(shí)使用效率。?

附圖說(shuō)明

圖1是清洗后碳化硅晶片表面的顯微鏡圖片。圖片放大倍數(shù)為50倍，視野范圍約4mm²。將碳化硅晶片放在清潔的樣品臺(tái)上，將顯微鏡視野范圍依次在晶片表面掃描，觀察整個(gè)晶片表面，可以看到碳化硅晶片表面清潔無(wú)污染。?

圖2是清洗后碳化硅晶片表面的原子力顯微鏡圖片，使用接觸模式測(cè)量，掃描?范圍10*10μm。每個(gè)晶片表面掃描5個(gè)區(qū)域，發(fā)現(xiàn)晶片表面無(wú)附著顆粒。圖中標(biāo)注“祄”是指長(zhǎng)度單位微米。?