一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅單晶制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅單晶在電力電子領(lǐng)域、光電子領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用空間，碳化硅基晶片的應(yīng)用提前是需要在碳化娃襯底晶片(Bare-wafer)表面沉積一定厚度的外延功能層，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝處理，以實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)功能。
[0003]為實(shí)現(xiàn)對外延后碳化硅晶片電性能均勻性等技術(shù)指標(biāo)的控制，必須避免外界雜質(zhì)在外延層中引入摻雜能級，影響外延層乃至器件性能?；诖?，必須嚴(yán)格控制碳化硅襯底晶片表面的雜質(zhì)含量。
[0004]碳化硅晶片有一個(gè)的特點(diǎn)，即晶體中殘留一定數(shù)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(shí)，在進(jìn)行碳化硅襯底晶片的拋光過程中，需要采用有機(jī)蠟等耗材，該類耗材在使用過程中會(huì)穿過微管、微管道、六方坑洞等，并殘留在碳化硅襯底晶片內(nèi)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(nèi)，尺寸非常小，采用傳統(tǒng)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(zhì)徹底清除掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)缺陷，提供一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面存在的有機(jī)蠟質(zhì)難以去除的技術(shù)問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法，包括以下步驟:
[0008]I)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)?(lE-5)Pa，保持5?15min，而后向該空間中通入載氣至40?120Kpa，保持2?1min;
[0009]2)而后對上述空間抽真空至真空度為(1E-2)?(lE-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?lOOKpa，保持I?1min ；
[0010]3)而后對上述空間抽真空至真空度為(1E-2)?(lE-5)Pa，再加熱至1000?1200。。，保持 10 ?30min ；
[0011]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?19000C，保持5?30min，而后抽真空；
[0012]5)向上述空間中沖入載氣至20?80Kpa，維持此壓強(qiáng)冷卻。
[0013]優(yōu)選的，步驟5)所述冷卻的速度為5?10°C /min。
[0014]優(yōu)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。
[0015]優(yōu)選的，所述載氣選自氮?dú)?、惰性氣體或其混合物；在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行如下優(yōu)選:所述惰性氣體是氬氣。
[0016]優(yōu)選的，步驟I)重復(fù)2?5次再實(shí)施步驟2)。
[0017]優(yōu)選的，步驟2)重復(fù)2?5次再實(shí)施步驟3)。
[0018]優(yōu)選的，步驟4)重復(fù)2?8次再實(shí)施步驟5)。
[0019]在本發(fā)明技術(shù)方案中，有機(jī)蠟化學(xué)組分為多種烷烴的混合物，屬于固體烴混合物，根據(jù)有機(jī)蠟烴連長短、化學(xué)成分不同，其分解溫度為200?500°C。所述載氣是指不與體系內(nèi)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的、主要用于為體系提供壓力或占據(jù)空間的氣體。所述還原性氣體通過氣體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，與分解形成的碳在一定的條件下發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，生成氣體，隨抽真空過程排走，從而獲得無雜質(zhì)殘留的晶片表面。為保證還原氣體的濃度、純度，因此本發(fā)明技術(shù)方案對反應(yīng)腔體多次充入如高純氬氣、氮?dú)獾容d氣，用于稀釋、置換反應(yīng)腔內(nèi)的氧氣，從而保證反應(yīng)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。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案在真空反應(yīng)腔內(nèi)，在高溫以及還原氣體的氛圍中，實(shí)現(xiàn)有機(jī)蠟在高溫下的分解，同時(shí)，有機(jī)蠟分解產(chǎn)生的無機(jī)碳與還原氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并生成新無機(jī)氣相物質(zhì)排除，從而實(shí)現(xiàn)徹底去除微管、微管道、六方坑洞等缺陷內(nèi)部的有機(jī)蠟的目的。
[0021]同時(shí)，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)勢:
[0022]第一，該工藝重復(fù)性高，處理成本低；
[0023]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(nèi)的原子會(huì)發(fā)生重構(gòu)，可以降低單晶體應(yīng)力；
[0024]第三，還原氣體與碳化硅晶片表面的C原子發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)有Si原子的揮發(fā)，從而可以去除加工損傷，有助于提尚晶體表面質(zhì)量；
[0025]第四，通過控制工藝條件，包括還原氣體、工藝溫度、工藝壓力等，可以控制處理過的碳化硅晶片表面的原子臺階形貌(高度、寬度)，合適的原子臺階形貌對于外延過程中的二維形核非常有利，有助于提高外延層質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。為了避免過多不必要的細(xì)節(jié)，在以下實(shí)施例中對屬于公知的結(jié)構(gòu)或功能將不進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]以下實(shí)施例中所使用的近似性語言可用于定量表述，表明在不改變基本功能的情況下可允許數(shù)量有一定的變動(dòng)。因此，用“大約”、“左右”等語言所修正的數(shù)值不限于該準(zhǔn)確數(shù)值本身。在一些實(shí)施例中，“大約”表示允許其修正的數(shù)值在正負(fù)百分之十(10%)的范圍內(nèi)變化，比如，“大約100”表示的可以是90到110之間的任何數(shù)值。此外，在“大約第一數(shù)值到第二數(shù)值”的表述中，大約同時(shí)修正第一和第二數(shù)值兩個(gè)數(shù)值。在某些情況下，近似性語言可能與測量儀器的精度有關(guān)。
[0028]除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。
[0029]實(shí)施例1
[0030]一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法，包括以下步驟:
[0031]I)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-3帕，保持10分鐘，然后通入氬氣至80Kpa，保持5分鐘，該動(dòng)作重復(fù)2次；
[0032]2)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-2帕，保持10分鐘，然后通入濃度為20% (氫氣20%,氬氣80% )的混合氣體至50Kpa，保持3分鐘，該動(dòng)作重復(fù)2次；
[0033]3)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-2帕，并加熱至1000-1200°C，保持20分鐘；
[0034]4)充入濃度為20% (氫氣20%，氬氣80%)的混合氣體至70Kpa，并設(shè)定加熱溫度為1700°C左右，并通過校準(zhǔn)過的紅外測溫儀對該溫度進(jìn)行測試，確保溫度為1700±10°C，在該真空與溫度下維持15分鐘，然后再次抽真空；重復(fù)該動(dòng)作3次；
[0035]5)以上4個(gè)工藝曲線執(zhí)行完成后，通入氬氣，并維持壓力為50Kpa，控制的降溫速度為5-10°C進(jìn)行冷卻，至室溫。
[0036]實(shí)施例2
[0037]一種去除碳化硅單晶中空微缺陷內(nèi)部、及晶片表面有機(jī)污染物的方法，包括以下步驟:
[0038]I)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-3帕，保持10分鐘，然后通入氬氣至80Kpa，保持5分鐘，該動(dòng)作重復(fù)2次；
[0039]2)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-2帕，保持10分鐘，然后通入濃度為20% (氫氣20%,氬氣80% )的混合氣體至50Kpa，保持3分鐘，該動(dòng)作重復(fù)2次；
[0040]3)用分子泵抽系統(tǒng)真空至1E-2帕，并加熱至1000-1200°C，保持20分鐘；
[0041 ] 4)充入濃度為10 % (氫氣10 %，氬氣90 % )的混合氣體至60Kpa