[發明專利]一種碳化硅襯底的處理方法

在審

• 申請號: 202010345960.7
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111668088A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 吳昊;吳軍民;金銳;湯廣福;潘艷;邱宇峰;田亮;孫俊敏;李晨;吳斌;齊向
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山東省電力公司泰安供電公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/16
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種碳化硅襯底的處理方法，通過等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化；采用退火爐對鈍化后的碳化硅襯底進行高溫退火；在高溫退火后的碳化硅襯底表面生長氧化層；對碳化硅襯底進行高溫退火，可以改善碳化硅襯底表面形貌，減少碳化硅襯底與氧化層界面處雜質的引入，避免退火過程中引入新的雜質，減少氧化層中缺陷，提高氧化層質量，同時可以通過溫度和時間精確控制磷原子擴散的結深；本發明通過氧族氣體中的氧等離子體消除碳化硅襯底表面殘余的碳，利用氮族氣體中的氮等離子體和磷族氣體中的磷等離子體對碳化硅襯底表面進行鈍化，大大降低了界面態密度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種碳化硅襯底的處理方法。

背景技術

近年來，根據國內對功率器件的統計數據分析，高壓碳化硅功率器件的市場規模逐年大幅上升，碳化硅器件的主要市場應用包括光伏、電源、不間斷電源、電動/混動汽車、風力發電、軌道交通、電機驅動以及充電樁等，碳化硅材料以其寬禁帶和高臨界擊穿場強等特性有望在電力電子裝置中逐步代替硅器件，以提高現有電力電子裝備的工作效率，總而言之，碳化硅電力電子器件的持續進步將對電力電子技術領域的發展起到革命性的推動作用。

碳化硅(SiC)在禁帶寬度、最大場強、摻雜濃度以及熱導率方面都具有傳統的硅和砷化嫁無法比擬的優勢，尤其適用于高壓、高頻、大功率、高輻照以及某些波長的光電探測技術領域。因此，碳化硅材料在功率微波以及光電器件方面得到了研發人員的廣泛關注。

其中在碳化硅功率器件制備過程中，高溫氧化工藝是決定碳化硅功率器件性能的核心工藝之一，碳化硅相比于等諸如氮化嫁等其它寬禁帶半導體具有自身的優勢，碳化硅通過熱氧化工藝生成氧化膜，且不引入其他雜質元素，使得碳化硅容易與硅功率器件制備工藝兼容。

目前對碳化硅的處理是生長氧化層，然后采用氮族氛圍對含有氧化層的碳化硅進行退火，碳化硅與氧化層之間的界面態密度較高，導致碳化硅功率器件的反型溝道電子遷移率較低，嚴重影響了碳化硅功率器件的性能。

發明內容

為了克服上述現有技術中碳化硅與氧化層之間的界面態密度較高的不足，本發明提供一種碳化硅襯底的處理方法，包括：

通過等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化；

采用退火爐對鈍化后的碳化硅襯底進行高溫退火；

在高溫退火后的碳化硅襯底表面生長氧化層。

所述通過等離子體對所述碳化硅襯底進行鈍化，包括：

采用RCA標準清洗所述碳化硅襯底；

基于氧族氣體、氮族氣體和/或磷族氣體中的一種或多種，采用等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化。

通過等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化，包括：

當采用氧族氣體時，將所述碳化硅襯底放入等離子體處理設備，并將所述等離子體處理設備抽真空；

將所述等離子體處理設備的內部溫度調至200℃-400℃，之后將所述等離子體處理設備的功率調至10W-1000W，接著以10SCCM-1000SCCM的流量通入氧族氣體，維持1s-5min。

通過等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化，包括：

當采用氮族氣體時，將所述碳化硅襯底放入等離子體處理設備，并將所述等離子體處理設備抽真空；

將所述等離子體處理設備的內部溫度調至200℃-400℃，之后將所述等離子體處理設備的功率調至10W-1000W，接著以10SCCM-1000SCCM的流量通入氮族氣體，維持1s-5min。

通過等離子體處理設備對所述碳化硅襯底進行鈍化，包括：