[發明專利]一種采用干式刻蝕方法獲得碳化硅襯底的方法

有效

• 申請號: 201610072249.2
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105632901B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 王錫銘
• 申請（專利權）人: 北京世紀金光半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

本發明一種采用干式刻蝕方法獲得碳化硅襯底的方法，該方法包括如下步驟：1）將待處理的碳化硅單晶襯底置于反應腔內，對該反應腔抽真空至10?5pa，保持10分鐘，然后通入刻蝕氣體至1?120Kpa，保持20分鐘；2）對反應腔抽真空至10?3pa，并加熱至1000?1200℃，保持30分鐘；3）維持反應腔真空度在10?3pa，保持10分鐘，通入刻蝕氣體與載氣的混合氣體至10Kpa，保持3分鐘；4）通入混合氣體至1?120Kpa，并加熱至1300?1900℃，在該真空度和溫度下維持30分鐘后再次抽真空；5）保持加熱溫度進行干式刻蝕，重復多次向反應腔通入刻蝕氣體至1?120Kpa后抽真空至10?4pa，然后按照10?15℃/min的降溫速度降至室溫。采用高溫、腐蝕性氣體去除機械加工過程中產生的加工損傷，從而獲得原子級的、無損傷超高精度晶片表面。

技術領域

本發明涉及碳化硅（SiC）晶片表面加工處理領域，尤其是一種用干式刻蝕的方法對碳化硅（SiC）單晶襯底、晶片的進行表面處理技術方案。

背景技術

碳化硅單晶襯底在電力電子領域、光電子領域有非常廣泛的應用，應用的前提是在碳化硅單晶襯底表面通過外延生長的方式獲得多種外延功能層。外延技術典型技術特征之一繁衍襯底晶格完整性。因而，為充分發揮材料性能，需要襯底，尤其是襯底外表面具有完美的晶格完整性和規矩的原子排列。

目前，對于碳化硅的表面加工技術，多采用不同材質、及顆粒度的磨料（金剛石、碳化硼、氧化鈰、氧化鋁、氧化硅等）方式分步驟、過度式加工方式獲得。同時，由于碳化硅的物理化學性質非常穩定，為獲得保證各步驟的損傷在下道工序中被去除，往往需要輔以較大的加工壓力才能保證其加工效果。采用類似傳統工藝路線，加工后，襯底表面往往存在亞損傷，并且在外延，或器件應用時顯現出來，影響材料使用性能。

本技術方案提出，在特種真空反應腔內，在高溫、特定刻蝕氣體的氛圍中，通過純化學的方法，對碳化硅晶片表面采用干式刻蝕技術方案，從而保證獲得具有原子級的、無損傷超高精度晶片表面。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種采用純化學的干式刻蝕的方法，對碳化硅（SiC）單晶襯底、晶片的進行方法進行表面處理，采用高溫、腐蝕性氣體去除機械加工過程中產生的加工損傷，從而獲得原子級的、無損傷超高精度晶片表面。

為實現上述目的本發明一種采用干式刻蝕方法獲得碳化硅襯底的方法，該方法包括如下步驟：

步驟1）將待處理的碳化硅單晶襯底置于反應腔內，對該反應腔抽真空至10-5pa，保持10分鐘，然后通入刻蝕氣體至1-120Kpa，保持20分鐘；

步驟2）對反應腔抽真空至10-3pa，并加熱至1000-1200℃，保持30分鐘；

步驟3）維持反應腔真空度在10-3pa，保持10分鐘，通入刻蝕氣體與載氣的混合氣體至10Kpa，保持3分鐘；

步驟4）向反應腔通入所述混合氣體至1-120Kpa，并加熱至1300-1900℃，在該真空度和溫度下維持30分鐘后再次抽真空；

步驟5）保持所述步驟4）中的加熱溫度進行干式刻蝕，重復多次向反應腔通入刻蝕氣體至1-120Kpa后抽真空至10-4pa，然后按照10-15℃/min的降溫速度將反應腔降至室溫；

其中，步驟1）、步驟3）、步驟4）重復多次進入下一步驟。

進一步，所述刻蝕氣體為氯化氫、氨氣、硅烷或氫氣。