碳化硅激活退火方法技术

本发明专利技术一种碳化硅激活退火方法，包括以下步骤：在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层；在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层；将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理；退火处理时第二保护层的热稳定性优于第一保护层的热稳定性。通过在碳化硅表面形成第一保护层和第二保护层，在碳化硅晶片进行退火处理时，第二保护层可防止第一保护层在高温下融化及硅原子升华，第一保护层可有效阻挡碳化硅晶片表面硅原子升华和再沉积，通过两层保护层可解决退火过程中碳化硅表面硅原子的升华和沉积问题，提高了对碳化硅激活退火保护的可靠性。

Activated Annealing of Silicon Carbide

【技术实现步骤摘要】
碳化硅激活退火方法
本专利技术涉及半导体器件制备
，特别是涉及一种碳化硅激活退火方法。
技术介绍
碳化硅器件由于其优良的物理性能和器件特性，在电力电子器件领域的发展取得了令人瞩目的成就。在碳化硅器件制造工艺中，离子注入技术是实现掺杂的关键工艺。为了消除注入对晶格造成的损伤以及使注入的杂质激活，需要在1500℃以上的高温下对碳化硅进行退火。在如此高温下，晶片表面的碳化硅会发生分解，硅原子升华，并以Si、Si2C、SiC2等形式重新沉积在碳化硅晶片表面，导致晶片表面粗糙，影响碳化硅器件特性。为了阻止碳化硅晶片表面硅的升华，在传统的碳化硅激活退火过程中，选用AIN作为碳化硅晶片的保护层，但在退火的高温环境下，AIN薄膜容易形成针孔，从而降低对碳化硅晶片的保护效果，保护可靠性低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种能提高对碳化硅晶片保护可靠性的碳化硅激活退火方法。一种碳化硅激活退火方法，包括以下步骤：在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层；在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层；将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理；退火处理时第二保护层的热稳定性优于第一保护层的热稳定性。上述碳化硅激活退火方法，通过在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层，再在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层，最后将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理。通过在碳化硅晶片表面形成第一保护层和第二保护层，在碳化硅晶片进行退火处理时，第二保护层可防止第一保护层在高温下融化及硅原子升华，第一保护层可有效阻挡碳化硅晶片表面硅原子升华和再沉积，通过两层保护层可解决退火过程中碳化硅晶片表面硅原子的升华和沉积问题，提高了对碳化硅激活退火保护的可靠性。在一个实施例中，在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层的步骤，包括以下步骤：将碳化硅晶片进行离子注入并去除离子注入掩蔽层；将去除离子注入掩蔽层的碳化硅晶片置于充入反应气体的反应室中；通过PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)方法在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层。在一个实施例中，在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层的步骤，包括以下步骤：将形成第一保护层的碳化硅晶片置于绝对真空数值小于5×10-5Torr的真空环境中；通过溅射方法在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面淀积第二保护层。在一个实施例中，在将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理的步骤之后，还包括以下步骤：将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理后，去除退火处理后碳化硅晶片的第二保护层；对去除第二保护层后的碳化硅晶片进行第一保护层去除处理。在一个实施例中，将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理后，去除退火处理后碳化硅晶片的第二保护层的步骤，包括以下步骤：将进行退火处理后的碳化硅晶片通过干法氧化去除第二保护层。在一个实施例中，对去除第二保护层后的碳化硅晶片进行第一保护层去除处理的步骤，包括以下步骤：将去除第二保护层的碳化硅晶片通过湿法腐蚀去除第一保护层。在一个实施例中，第一保护层为二氧化硅保护层。在一个实施例中，二氧化硅保护层的厚度为1.2μm～1.8μm。在一个实施例中，第二保护层为碳膜保护层。在一个实施例中，碳膜保护层厚度为30nm～80nm。附图说明图1为一实施例中碳化硅激活退火方法的流程图；图2为另一实施例中碳化硅激活退火方法的流程图；图3为另一实施例中碳化硅激活退火方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种碳化硅激活退火方法，包括以下步骤：步骤S100，在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层。在完成离子注入之后，离子注入掩蔽层就不再有用，必须完全去除，在去除离子注入掩蔽层的一侧表面即为碳化硅晶片实现工艺制造的一侧表面形成第一保护层，保护高温退火过程中碳化硅晶片表面硅原子升华和沉积问题。具体地，第一保护层的材料并不唯一，可以为二氧化硅或其它耐高温材料，在一个实施例中，第一保护层为二氧化硅保护层，进一步地，第一保护层的厚度也不唯一，可根据具体制备工艺和第一保护层的材料而定，在一个实施例中，在第一保护层为二氧化硅保护层时，二氧化硅保护层的厚度为1.2μm～1.8μm，本实施例中，选用二氧化硅保护层作为第一保护层时，二氧化硅保护层的厚度为1.4μm，通过将二氧化硅保护层厚度设置为1.4μm，可提高对碳化硅晶片的保护效果，且在后续去除工艺中也能快速有效的去除，降低去除成本，保证工艺效果。步骤S200，在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层。在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面，即在形成第一保护层的基础上，再形成第二保护层，由于第一保护层在高温下容易发生熔融分解，因此，需要在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面再形成第二保护层，进行二次保护，第二保护层所选用材料的热稳定性优于第一层保护层所选用材料的热稳定性，从而可有效防止第一保护层在高温下发生熔融分解，以及有效解决碳化硅晶片在高温退火过程中的碳化硅表面硅原子的升华和沉积问题。具体地，第二保护层的材料并不唯一，可以为碳、碳化硅等耐高温材料，在一个实施例中，第二保护层为碳膜保护层，进一步地，第二保护层的厚度也不唯一，可根据具体制备工艺和第二保护层的材料而定，在一个实施例中，在第二保护层为碳膜保护层时，碳膜保护层的厚度为30nm～80nm，本实施例中，选用碳膜保护层作为第二保护层时，碳膜保护层的厚度设置为50nm，通过将碳膜保护层厚度设置为50nm，可提高对二氧化硅保护层的保护效果，且在后续去除工艺中也能快速有效的去除，降低去除成本，保证工艺效果。步骤S300，将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理。在形成第二保护层之后，将具有两层保护层的碳化硅晶片进行退火处理，对离子注入过程中对碳化硅晶体造成的损伤进行修复，并激活离子注入过程中掺杂的元素。在一个实施例中，将形成第二保护层后的碳化硅晶片在温度范围为1550℃～1650℃的环境下，并充入氩气进行保护，退火处理30min。上述碳化硅激活退火方法，通过在碳化硅晶片去除离子注入掩蔽层的一侧表面形成第一保护层，再在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层，最后将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理。通过在碳化硅晶片表面形成第一保护层和第二保护层，在碳化硅晶片进行退火处理时，第二保护层可防止第一保护层在高温下融化及硅原子升华，第一保护层可有效阻挡碳化硅晶片表面硅原子升华和再沉积，通过两层保护层可从根本上解决退火过程中碳化硅晶片表面硅原子的升华和沉积问题。在一个实施例中，如图2所示，步骤S100包括步骤S120、步骤S140和步骤S160。步骤S120，将碳化硅晶片进行离子注入并去除离子注入掩蔽层。在碳化硅器件制造工艺中，离子注入技术是实现掺杂的关键工艺，离子注入是一种向碳化硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法，在离子注入技术中，通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅激活退火方法，其特征在于，包括以下步骤：在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层；在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层；将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理；退火处理时所述第二保护层的热稳定性优于所述第一保护层的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅激活退火方法，其特征在于，包括以下步骤：在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层；在碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面形成第二保护层；将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理；退火处理时所述第二保护层的热稳定性优于所述第一保护层的稳定性。2.根据权利要求1所述的碳化硅激活退火方法，其特征在于，所述在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层的步骤，包括以下步骤：将所述碳化硅晶片进行离子注入并去除离子注入掩蔽层；将去除离子注入掩蔽层的碳化硅晶片置于充入反应气体的反应室中；通过PECVD方法在所述碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第一保护层。3.根据权利要求1所述的碳化硅激活退火方法，其特征在于，所述在碳化硅晶片经过离子注入的一侧表面形成第二保护层的步骤，包括以下步骤：将所述形成第一保护层的碳化硅晶片置于绝对真空数值小于5×10-5Torr的真空环境中；通过溅射方法在所述碳化硅晶片形成第一保护层的一侧表面淀积第二保护层。4.根据权利要求1所述的碳化硅激活退火方法，其特征在于，在所述将形成第二保护层后的碳化硅晶片进行退火处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟民，甘新慧，蒋正勇，朱家从，计建新，
申请(专利权)人：无锡华润微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32