[發明專利]一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內部、及晶片表面有機污染物的方法

有效

• 申請號: 201410764416.0
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104550133A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 陶瑩;高宇;巴音圖;鄧樹軍
• 申請（專利權）人: 河北同光晶體有限公司
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00
• 代理公司: 天津濱?？凭曋R產權代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術領域

本發明涉及碳化硅單晶制備技術領域，具體涉及一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內部、及晶片表面有機污染物的方法。

背景技術

碳化硅單晶在電力電子領域、光電子領域具有非常廣泛的應用空間，碳化硅基晶片的應用提前是需要在碳化硅襯底晶片(Bare-wafer)表面沉積一定厚度的外延功能層，并進行結構工藝處理，以實現其設計功能。

為實現對外延后碳化硅晶片電性能均勻性等技術指標的控制，必須避免外界雜質在外延層中引入摻雜能級，影響外延層乃至器件性能。基于此，必須嚴格控制碳化硅襯底晶片表面的雜質含量。

碳化硅晶片有一個的特點，即晶體中殘留一定數量的微管、微管道、六方坑洞等缺陷，且該類缺陷屬于貫穿型或半貫穿型缺陷。同時，在進行碳化硅襯底晶片的拋光過程中，需要采用有機蠟等耗材，該類耗材在使用過程中會穿過微管、微管道、六方坑洞等，并殘留在碳化硅襯底晶片內部。由于微管、微管道、六方坑洞等缺陷尺寸分布為從納米級到幾十微米范圍內，尺寸非常小，采用傳統的超聲以及兆聲輔助的普通濕法清洗工藝，難以保證將該類雜質徹底清除掉。

發明內容

本發明旨在針對現有技術的技術缺陷，提供一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內部、及晶片表面有機污染物的方法，以解決現有技術中碳化硅單晶中空微缺陷內部、及晶片表面存在的有機蠟質難以去除的技術問題。

為實現以上技術目的，本發明采用以下技術方案：

一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內部、及晶片表面有機污染物的方法，包括以下步驟：

1)將待處理的碳化硅晶體置于密閉空間，對該空間抽真空至真空度為(1E-2)～(1E-5)Pa，保持5～15min，而后向該空間中通入載氣至40～120Kpa，保持2～10min；

2)而后對上述空間抽真空至真空度為(1E-2)～(1E-5)Pa，保持5～15min，取還原性氣體與載氣混合得到第一混合氣，在該第一混合氣中還原性氣體的含量為5～100％(v/v)，而后向上述空間中通入該第一混合氣至20～100Kpa，保持1～10min；

3)而后對上述空間抽真空至真空度為(1E-2)～(1E-5)Pa，再加熱至1000～1200℃，保持10～30min；

4)取還原性氣體與載氣混合得到第二混合氣，在該第二混合氣中還原性氣體的含量為5～100％(v/v)，而后向上述空間中通入該第二混合氣至10～150Kpa，再加熱至1200～1900℃，保持5～30min，而后抽真空；

5)向上述空間中沖入載氣至20～80Kpa，維持此壓強冷卻。

優選的，步驟5)所述冷卻的速度為5～10℃/min。

優選的，所述還原性氣體選自氫氣、氨氣或氯化氫的其中一種或幾種。

優選的，所述載氣選自氮氣、惰性氣體或其混合物；在此基礎上還可以進行如下優選：所述惰性氣體是氬氣。

優選的，步驟1)重復2～5次再實施步驟2)。

優選的，步驟2)重復2～5次再實施步驟3)。

優選的，步驟4)重復2～8次再實施步驟5)。

在本發明技術方案中，有機蠟化學組分為多種烷烴的混合物，屬于固體烴混合物，根據有機蠟烴連長短、化學成分不同，其分解溫度為200～500℃。所述載氣是指不與體系內物質發生化學反應的、主要用于為體系提供壓力或占據空間的氣體。所述還原性氣體通過氣體分子的無規則運動，與分解形成的碳在一定的條件下發生氧化、還原反應，生成氣體，隨抽真空過程排走，從而獲得無雜質殘留的晶片表面。為保證還原氣體的濃度、純度，因此本發明技術方案對反應腔體多次充入如高純氬氣、氮氣等載氣，用于稀釋、置換反應腔內的氧氣，從而保證反應過程中的還原氣體的濃度。以上抽真空操作是利用分子泵完成的。

本發明技術方案在真空反應腔內，在高溫以及還原氣體的氛圍中，實現有機蠟在高溫下的分解，同時，有機蠟分解產生的無機碳與還原氣體產生化學反應，并生成新無機氣相物質排除，從而實現徹底去除微管、微管道、六方坑洞等缺陷內部的有機蠟的目的。

同時，本發明技術方案具有以下優勢：

第一，該工藝重復性高，處理成本低；

第二，在該工藝方法中，存在高溫過程，在高溫的作用下，碳化硅單晶內的原子會發生重構，可以降低單晶體應力；

第三，還原氣體與碳化硅晶片表面的C原子發生反應，同時有Si原子的揮發，從而可以去除加工損傷，有助于提高晶體表面質量；