本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特指一種去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法。

背景技術(shù)：
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碳化硅(SiC)是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，SiC是一種性能優(yōu)異的新一代(第三代)寬禁帶半導(dǎo)體材料，是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表,也是目前晶體生長技術(shù)和器件制造水平最成熟、應(yīng)用最廣泛的寬禁帶半導(dǎo)體材料之一,是高溫、高頻、抗輻照、大功率應(yīng)用場合下極為理想的半導(dǎo)體材料。SiC半導(dǎo)體材料具有寬帶隙、高飽和漂移速度、高熱導(dǎo)率、高臨界擊穿電場等突出優(yōu)點,特別適合制作大功率、高壓、高溫、抗輻照電子器件。由于SiC功率器件可顯著降低電子設(shè)備的能耗,因此SiC功率器件也被譽為帶動“新能源革命”的“綠色能源”器件。

SiC外延晶片即以SiC單晶片作為襯底生長的外延片，外延晶片主要用于各種分立器件的制作，比如SBD、MOSFET、JFET、BJT、SIT和MESFET等，這些器件廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如航空航天、電動/混合動力汽車、工業(yè)控制、白色家電、新能源、智能電網(wǎng)、馬達控制、軌道交通、輪船、軍事等。

SiC外延晶片生長完成后金屬污染主要來源于測試過程中，例如：載流子濃度測試，目前，半導(dǎo)體行業(yè)認可的是汞探針高頻電容-電壓測試(C-V測試)分析法。其優(yōu)點是穩(wěn)定性好，非損傷性測試；其缺點是晶片表面與汞接觸，造成汞沾污。其它測試，例如厚度測試、表面粗糙度測試等，SiC晶片與測試設(shè)備接觸都會有不同程度的金屬污染。因為SiC硬度高，僅次于金剛石，所以SiC與其他金屬接觸時易受到污染。

半導(dǎo)體器件在制造的過程中，半導(dǎo)體材料的潔凈度對器件的性能及成品率有著重要影響，而金屬污染或殘留會造成縮短少子壽命，降低擊穿電壓等后果，影響半導(dǎo)體器件性能的可靠性及器件的成品率。所以在制造半導(dǎo)體器件時，對半導(dǎo)體材料的清洗尤為重要。

有鑒于此，本發(fā)明人提出以下技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案：該去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法包括以下步驟：a、將SiC外延晶片置于加熱的由硫酸與雙氧水混合形成的混合洗液中浸泡；b、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于丙酮中超聲波清洗；c、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于加熱的由氨水、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中浸泡；d、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于加熱的由鹽酸、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中浸泡；e、依次用臭氧水、氨水、高純氮加去離子水分別沖洗SiC外延晶片表面；f、依次用臭氧水、氫氟酸溶液、臭氧水分別沖洗SiC外延晶片表面；g、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，高速旋轉(zhuǎn)甩干。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟a、c、d中，所述的混合洗液均加熱至50～150℃。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟b、c、d、e、f、g中，在對SiC外延晶片沖洗時，SiC外延晶片均處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟e中，在使用高純氮加去離子水沖洗SiC外延晶片時，采用上下并排傾斜雙通道。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟f中，所述氫氟酸溶液的濃度為0.1％～2％。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟f中，使用氫氟酸溶液沖洗SiC外延晶片表面后，再使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，使SiC外延晶片表面形成一層氧化膜。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟a中，在硫酸與雙氧水混合形成的混合洗液中，硫酸與雙氧水的配比為3:1。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟c中，在氨水、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中，氨水、雙氧水、去離子水的配比為1:1:5。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟d中，在鹽酸、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中，鹽酸、雙氧水、去離子水的配比為1:1:5。

進一步而言，上述技術(shù)方案中，于步驟e中，用高純氮加去離子水沖洗SiC外延晶時，該高純氮壓力值為80psi，去離子水流量為2.5L/min。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下有益效果：本發(fā)明采用了化學(xué)清洗法與物理清洗法相結(jié)合的方法清洗SiC外延晶片，其中，加熱浸泡的方法能初步去除SiC外延晶片表面的有有機污染、部分顆粒和部分金屬污染；沖洗高速旋轉(zhuǎn)SiC外延晶片的方法能使化學(xué)藥液或者去離子水或者氣體在晶片表面有一個作用力，不但能夠更有效的去除SiC外延晶片表面的污染物質(zhì)，而且能將污染源及時帶走而脫離SiC外延晶片表面，有效防止因污染源擴散而造成的SiC外延晶片表面二次沾污。本發(fā)明第一次使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，其目的是先生成一層氧化膜，然后通過氫氟酸溶液沖洗SiC外延晶片表面以去除這層氧化膜，進一步去除金屬污染或殘留，并可達到徹底去除晶片表面金屬污染或殘留的目的。然后再使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，再在SiC外延晶片表面生長一層薄的氧化膜，減少SiC外延晶片表面再次被金屬污染，從而預(yù)防碳化硅晶片表面吸附二次污染物。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明實施一的步驟圖；

圖2是本發(fā)明實施二的步驟圖；

圖3是本發(fā)明實施一清洗試驗的測試結(jié)果；

圖4是本發(fā)明實施二清洗試驗的測試結(jié)果。

具體實施方式：

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明。

SiC外延晶片在清洗之前，其表面附著一些灰塵顆粒、有機污染、金屬污染或殘留等。

一種去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法，其特征在于：該清洗方法包括以下步驟：

a、將SiC外延晶片置于加熱的由硫酸與雙氧水混合形成的混合洗液中浸泡，其目的是去除SiC外延晶片表面的有機污染、顆粒以及汞沾污和部分金屬污染或殘留；其中，在硫酸與雙氧水混合形成的混合洗液中，硫酸與雙氧水的配比為3:1；

b、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于丙酮中超聲波清洗，其目的是去除SiC外延晶片表面的有機污染及灰塵顆粒。

c、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于加熱的由氨水、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中浸泡，其目的是進一步去除SiC外延晶片表面的灰塵顆粒；其中，在氨水、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中，氨水、雙氧水、去離子水的配比為1:1:5。

d、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，然后置于加熱的由鹽酸、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中浸泡，其目的是進一步去除SiC外延晶片表面的部分金屬污染；其中，在鹽酸、雙氧水、去離子水混合形成的混合洗液中，鹽酸、雙氧水、去離子水的配比為1:1:5。使用鹽酸可快速去除大部分金屬污染或殘留。

e、依次用臭氧水、氨水、高純氮加去離子水分別沖洗SiC外延晶片表面，其目的是進一步去除SiC外延晶片表面的顆粒；用高純氮加去離子水沖洗SiC外延晶時，該高純氮壓力值80psi左右，去離子水流量為2.5L/min左右，另外，在使用高純氮加去離子水沖洗SiC外延晶片時，采用上下并排傾斜雙通道。其中使用氨水沖洗SiC外延晶片，去除顆粒的效果明顯。

f、依次用臭氧水、氫氟酸溶液、臭氧水分別沖洗SiC外延晶片表面；其中，所述氫氟酸溶液的濃度為0.1％～2％。使用氫氟酸溶液沖洗SiC外延晶片表面后，再使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，使SiC外延晶片表面形成一層氧化膜。具體而言，在第一次使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，其目的是先生成一層氧化膜，然后通過氫氟酸溶液沖洗SiC外延晶片表面以去除這層氧化膜，進一步去除金屬污染或殘留，并可達到徹底去除晶片表面金屬污染或殘留的目的。然后再使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，再在SiC外延晶片表面生長一層薄的氧化膜，減少SiC外延晶片表面再次被金屬污染，從而預(yù)防碳化硅晶片表面吸附二次污染物。

g、用去離子水沖洗SiC外延晶片表面，高速旋轉(zhuǎn)甩干。

于步驟a、c、d中，所述的混合洗液均加熱至50～150℃。

于步驟b、c、d、e、f、g中，在對SiC外延晶片沖洗時，SiC外延晶片均處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

綜上所述，本發(fā)明采用了化學(xué)清洗法與物理清洗法相結(jié)合的方法清洗SiC外延晶片，其中，加熱浸泡的方法能初步去除SiC外延晶片表面的有有機污染、部分顆粒和部分金屬污染；沖洗高速旋轉(zhuǎn)SiC外延晶片的方法能使化學(xué)藥液或者去離子水或者氣體在晶片表面有一個作用力，不但能夠更有效的去除SiC外延晶片表面的污染物質(zhì)，而且能將污染源及時帶走而脫離SiC外延晶片表面，有效防止因污染源擴散而造成的SiC外延晶片表面二次沾污。本發(fā)明第一次使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，其目的是先生成一層氧化膜，然后通過氫氟酸溶液沖洗SiC外延晶片表面以去除這層氧化膜，進一步去除金屬污染或殘留，并可達到徹底去除晶片表面金屬污染或殘留的目的。然后再使用臭氧水沖洗SiC外延晶片表面，再在SiC外延晶片表面生長一層薄的氧化膜，減少SiC外延晶片表面再次被金屬污染，從而預(yù)防碳化硅晶片表面吸附二次污染物。

實施例一：

結(jié)合圖1所示，本實施例一使用上述去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法中的步驟a、b、c、d、g，本實施例一中兩個樣片檢測結(jié)果顯示：鈣(Ca)殘留量最小值是3.241E+11atom/cm²,最大值是1.1623E+12atom/cm²；鐵(Fe)殘留量最小值是1.58E+10atom/cm²,最大值是6.74E+10atom/cm²；鋅(Zn)殘留量最小值是5.53E+10atom/cm²,最大值是1.281E+11atom/cm²；其它金屬元素殘留含量均小于5E+10atom/cm²，測試值參見圖3。

實施例二：

結(jié)合圖2所示，本實施例二使用上述去除SiC外延晶片金屬污染或殘留的清洗方法中的步驟a、b、c、d、e、f、g，本實施例二中兩個樣片檢測結(jié)果顯示：樣品04(Sample 04)中心點鉀(K)、鈣(Ca)兩種元素含量偏高，其它測試點均小于5E+10atom/cm²；鐵(Fe)殘留量最小值小于0.45E+10atom/cm²,最大值是0.88E+10atom/cm²；鋅(Zn)殘留量最小值小于0.21E+10atom/cm²,最大值是1.41E+10atom/cm²；其它金屬元素殘留含量均小于2E+10atom/cm²，測試值參見圖4。

實施例二去金屬污染或殘留的效果更好，且結(jié)果滿足半導(dǎo)體行業(yè)對材料的要求。

當(dāng)然，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并非來限制本發(fā)明實施范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍所述構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)。