一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片技术

本申请提供了一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片，包括步骤：使用清洗液对抛光后的碳化硅晶片进行清洗并干燥；对干燥后的所述碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理的碳化硅晶片

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片


[0001]本申请涉及半导体制造领域，特别是一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片
。

技术介绍

[0002]功率器件是电力电子技术的核心，在电力电子技术朝着高频
、
高功率密度发展的方向上扮演着至关重要的角色
。
碳化硅（
SiC
）材料具有宽禁带
、
高导热性
、
高击穿电压和高饱和电子漂移速度等特性，是制备高温
、
大功率电力电子器件的重要材料
。
此外，
SiC
具有一个独特优势，可以直接通过热氧化得到高质量的二氧化硅（
SiO2）化合物半导体，因此，
SiC
热氧化后得到的
SiO2常常被用作金属氧化物半导体器件（
MOS
）的栅介质，以及
SiC
表面的钝化，在功率器件的工业化应用中起到重要作用
。
[0003]在实际应用中，在
SiC
界面存在许多表面陷阱和悬挂键等缺陷，从而存在较大的界面态密度，这会导致
SiC
基器件的沟道迁移率低等问题
。
目前，对于
SiC
材料的高质量
MOS
界面处理，主要依靠氧化后的氮化退火（
POA
）工艺，依旧会限制沟道迁移率的提升
。

技术实现思路

[0004]鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种碳化硅晶片的预处理方法及碳化硅晶片，包括：一种碳化硅晶片的预处理方法，包括步骤：对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片
。
[0005]进一步地，在对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤之前，还包括：对碳化硅晶片进行抛光处理；使用氢氟酸溶液对抛光后的所述碳化硅晶片进行清洗，清洗时长为
10—90s
；将清洗完成的所述碳化硅晶片在
80
‑
120℃
的环境下进行
10—30min
的烘干
。
[0006]进一步地，所述氢氟酸溶液为氢氟酸与水的体积比为1：
10
的溶液
。
[0007]进一步地，所述对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤，包括：将干燥后的所述碳化硅晶片置于带有
Ar
与
NH3混合等离子体的反应腔内；对所述反应腔进行加热，使所述反应腔内部温度为
200
‑
600℃
，维持
30—300s。
[0008]进一步地，所述
Ar
与
NH3的体积比为
10
‑
20:1。
[0009]进一步地，还包括：对所述反应腔停止加热；对所述反应腔内通入
Ar
气，在
Ar
气环境下使所述碳化硅晶片冷却到室温
。
[0010]进一步地，所述对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入的步
骤，包括：在
800
‑
1400℃
条件下，对等离子处理的后所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入，注入的深度为
0.01
‑
0.1
μ
m
，注入的浓度为
10
13
‑
10
14
ions/cm3。
[0011]进一步地，还包括：将磷离子注入后的所述碳化硅晶片置于
Ar
环境下
。
[0012]进一步地，所述将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理的碳化硅晶片的步骤，包括：对磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，退火温度为
1000
‑
1600℃
，处理时间为
10—30min
，得到预处理后的碳化硅晶片
。
[0013]一种碳化硅晶片，所述碳化硅晶片通过上述任一项所述的预处理方法进行处理得到
。
[0014]本申请具有以下优点：在本申请的实施例中，相对于现有技术中的碳化硅界面存在许多表面陷阱和悬挂键等缺陷，从而导致碳化硅基器件的沟道迁移率低等问题，本申请提供了对碳化硅进行气体处理与离子注入的前处理的解决方案，具体为：对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片
。
通过气体等离子处理工艺解决了碳化硅表面缺陷的问题，又通过轻掺杂磷离子的注入，进一步消除衬底本身的结构缺陷，提高碳化硅表面的平整度
。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1是本申请一实施例提供的一种碳化硅晶片的预处理方法的步骤流程图；图2是本申请一实施例提供的一种碳化硅晶片的预处理方法的工艺流程图
。
具体实施方式
[0016]为使本申请的所述目的
、
特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明
。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0017]专利技术人通过分析现有技术发现：现有技术对于碳化硅材料的界面处理，主要依靠氧化后的氮化退火工艺，在
NO
或
N2O
氛围中退火，会导致界面的氮聚集现象和空穴俘获效应，但在消除界面处
C
原子的同时，
NO
或
N2O
在界面处引入
O
发生进一步氧化，在边缘形成非常快的界面态，这同样会限制沟道迁移率的提升
。
[0018]参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种碳化硅晶片的预处理方法；所述方法包括：
S110、
对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；
S120、
对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；
S130、
将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片
。
[0019]在本申请的实施例中，相对于现有技术中的碳化硅界面存在许多表面陷阱和悬挂键等缺陷，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳化硅晶片的预处理方法，其特征在于，包括步骤：对碳化硅晶片进行气体等离子体处理；对等离子体处理后的所述碳化硅晶片进行轻掺杂磷离子注入；将磷离子注入后的所述碳化硅晶片进行退火处理，得到预处理后的目标碳化硅晶片
。2.
根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，在对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤之前，还包括：对碳化硅晶片进行抛光处理；使用氢氟酸溶液对抛光后的所述碳化硅晶片进行清洗，清洗时长为
10—90s
；将清洗完成的所述碳化硅晶片在
80
‑
120℃
的环境下进行
10—30min
的烘干
。3.
根据权利要求2所述的预处理方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液为氢氟酸与水的体积比为1：
10
的溶液
。4.
根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述对碳化硅晶片进行气体等离子体处理的步骤，包括：将所述碳化硅晶片置于带有
Ar
与
NH3混合等离子体的反应腔内；对所述反应腔进行加热，使所述反应腔内部温度为
200
‑
600℃
，维持
30—300s。5.
根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于，所述
Ar
与
NH3的体积比为
10
‑
20:1。6.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪之涵，温正欣，韩晓宁，
申请(专利权)人：深圳基本半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：