清洁碳化硅半导体的方法和用于清洁碳化硅半导体的装置的利记博彩app

专利名称：清洁碳化硅半导体的方法和用于清洁碳化硅半导体的装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及清洁碳化硅(SiC)半导体的方法和用于清洁SiC半导体的装置，更特别地，涉及清洁具有氧化膜并用于半导体器件中的SiC半导体的方法和用于清洁SiC半导体的装置。
背景技术：
在制造半导体器件的方法中，通常已进行清洁以除去沉积在表面上的沉积物。这种清洁方法包括例如在日本特开平6-314679号公报(专利文献I)中所公开的技木。该专利文献I公开了ー种按如下清洁半导体衬底的方法。首先，利用含有臭氧的超纯水对硅
(Si)衬底进行清洁以形成Si氧化膜，从而将粒子和金属杂质收进到这种Si氧化膜的内部或表面中。然后，利用稀释的氢氟酸水溶液对这种Si衬底进行稀释以蚀刻掉Si氧化膜并同时除去所述粒子和所述金属杂质。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平6-314679号公报

发明内容
技术问题SiC具有大的带隙且还具有比Si更高的最大击穿电场和热导率，SiC具有与Si —样高的载流子迁移率且其电子饱和漂移速度和击穿电压也高。因此，期望应用到需要实现更高效率、更高击穿电压和更大容量的半导体器件上。然后，本发明人关注了将SiC半导体用于半导体器件。在将SiC半导体用于半导体器件时，应对SiC半导体的表面进行清洁。然而，本发明人发现，当在SiC半导体上形成Si氧化膜并尝试将上述专利文献I中公开的清洁方法应用于SiC半导体而利用稀释的氢氟酸水溶液对Si氧化膜进行清洁时，由于Si氧化膜的膜品质随面取向而变化，所以在SiC半导体的面中蚀刻速度不同。如果因在SiC半导体中除去Si氧化膜而造成面内变化，则可能产生清洁不充分的区域如残留的Si氧化膜。即使已经将Si氧化膜完全除去，蚀刻也仅在SiC半导体面内的部分区域中发展且SiC半导体的表面特性会发生变化。因此，不能实现清洁后的SiC半导体的良好表面特性。因此，本发明的目的是提供用于清洁SiC半导体，使得获得良好表面特性的SiC半导体清洁方法和SiC半导体清洁装置。解决问题的手段 根据本发明的清洁SiC半导体的方法包括在SiC半导体的表面上形成氧化膜和除去所述氧化膜的步骤。在所述除去所述氧化膜的步骤中，使用卤素等离子体或氢(H)等离子体将所述氧化膜除去。根据本发明中的清洁SiC半导体的方法，通过在SiC半导体的表面上形成氧化膜，可以将沉积在所述表面上的杂质、粒子等并入到氧化膜中。使用卤素等离子体或H等离子体将该氧化膜除去，因此能够减小因SiC的面取向而造成的各向异性的影响。由此，能够将在Sic半导体的表面上形成的氧化膜除去，由此减小面内变化。因此，能够将在SiC半导体表面上的杂质、粒子等除去以减小面内变化。另外，由于SiC半导体是稳定的化合物，所以即使使用卤素等离子体，也不易损伤SiC半导体。因此，能够清洁SiC半导体，使得获得良好的表面特性。在上述清洁SiC半导体的方法中，优选地，在所述除去所述氧化膜的步骤中，使用氟(F)等离子体作为所述卤素等离子体。F等离子体的蚀刻效率高且金属污染的可能性低。因此，可以对SiC半导体进行清洁，使得获得更好的表面特性。在上述清洁SiC半导体的方法中，优选地，在所述除去所述氧化膜的步骤中，在20以上400°C以下的温度下除去所述氧化膜。由此,能够降低对SiC半导体的损伤。 在上述清洁SiC半导体的方法中，优选地，在所述除去所述氧化膜的步骤中，在
O.IPa以上20Pa以下的压カ下除去所述氧化膜。由此，由于能够提高卤素等离子体或H等离子体与所述氧化膜之间的反应性，所以可容易地将所述氧化膜除去。在上述清洁SiC半导体的方法中，优选地，在所述形成氧化膜的步骤中，使用氧
(O)等离子体。通过使用O等离子体，可以在具有强键并表示稳定化合物的SiC半导体的表面上容易地形成氧化膜。因此，可以利用并入到其中的沉积在表面上的杂质、粒子等而容易地形成氧化膜。通过利用卤素等离子体除去该氧化膜，能够将SiC半导体表面上的杂质、粒子等除去。另外，由于SiC半导体是稳定的化合物，所以即使使用O等离子体，也不易损伤SiC半导体。因此，能够对SiC半导体进行清洁，使得获得更好的表面特性。在上述清洁SiC半导体的方法中，优选地，在所述形成氧化膜的步骤和所述除去所述氧化膜的步骤之间，将所述SiC半导体设置在与空气隔绝的气氛中。由此，能够防止空气中的杂质重新沉积到SiC半导体的表面上。因此，能够对SiC半导体进行清洁，使得获得更好的表面特性。根据本发明一方面的用于清洁SiC半导体的装置包含形成部、除去部和连接部。所述形成部在SiC半导体的表面上形成氧化膜。所述除去部利用卤素等离子体或H等离子体除去所述氧化膜。所述连接部将所述形成部和所述除去部相互连接以使得可以在其中运送所述SiC半导体。所述连接部中的用于运送所述SiC半导体的区域可以与空气隔绝。根据本发明另一方面的用于清洁SiC半导体的装置包含用于在SiC半导体的表面上形成氧化膜的形成部和用于利用卤素等离子体或H等离子体除去所述氧化膜的除去部，且所述形成部和所述除去部同根据本发明一方面和另一方面的用于清洁SiC半导体的装置，在形成部中在SiC半导体上形成氧化膜之后在除去部中除去所述氧化膜的同时，能够防止将所述SiC半导体暴露在空气中。由此，能够防止空气中的杂质重新沉积到所述SiC半导体的表面上。另外，由于将卤素等离子体或H等离子体用于除去其中并入了杂质、粒子等的氧化膜，所以能够减小因SiC的面取向而造成的各向异性的影响。由此，能够除去在SiC半导体表面上形成的氧化膜以减小面内变化。因此，能够对SiC半导体进行清洁，使得获得良好的表面特性。发明效果如上所述，根据本发明中的用于清洁SiC半导体的方法和装置，通过利用卤素等离子体或H等离子体除去在表面上形成的氧化膜，能够对SiC半导体进行清洁，使得获得良好的表面特性。


图I是本发明实施方式I中的用于清洁SiC半导体的装置的示意图。图2是示意性显示在本发明实施方式I中制备的SiC半导体的剖视图。图3是显示本发明实施方式I中的清洁SiC半导体的方法的流程图。

图4是示意性显示其中在本发明实施方式I中在SiC半导体上形成氧化膜的状态的剖视图。图5是示意性显示在本发明实施方式I中已经将氧化膜除去的状态的剖视图。图6是本发明实施方式I的变体中的用于清洁SiC半导体的装置的示意图。图7是示意性显示在本发明实施方式2中的待清洁的SiC半导体的剖视图。图8是显示本发明实施方式2中的清洁SiC半导体的方法的流程图。图9是示意性显示在本发明实施方式2中清洁SiC半导体的方法中的一个步骤的首1J视图。图10是示意性显示在本发明实施方式2中清洁SiC半导体的方法中的一个步骤的剖视图。图11是示意性显示在本发明实施方式2中清洁SiC半导体的方法中的一个步骤的剖视图。图12是示意性显示实施例中的待清洁的外延晶片的剖视图。
具体实施例方式在下文中參考附图，对本发明的实施方式进行说明。在下述附图中，对相同或相应的元件分配相同的标号且不再重复其说明。(实施方式I)图I是本发明实施方式I中的用于清洁SiC半导体的装置的示意图。參考图I对本发明ー个实施方式中的用于清洁SiC半导体的装置进行说明。如图I中所示，SiC半导体清洁装置10包含形成部11、除去部12和连接部13。形成部11和除去部12通过连接部13相互连接。形成部11、除去部12和连接部13的内部与空气隔绝，且所述内部可相互连通。形成部11在SiC半导体的表面上形成氧化膜。例如，可将等离子体发生装置、使用含O溶液如臭氧水形成氧化膜的装置等用作形成部11。除去部12将在形成部11中形成的氧化膜除去。将等离子体发生装置用作除去部12。除去部12利用卤素等离子体或氢等离子体除去氧化膜。用于形成部11和除去部12的等离子体发生装置无特别限制，例如使用平行板RIE (反应性离子蚀刻)装置、ICP (感应耦合等离子体)RIE装置、ECR (电子回旋共振)RIE装置、SffP (表面波等离子体)RIE装置、CVD (化学气相沉积)装置等。连接部13将形成部11与除去部12相互连接，从而能够在其中运送SiC衬底I。连接部13中的用于运送SiC衬底I的区域(内部空间)与空气隔绝。此处，与空气隔绝(与空气隔绝的气氛)是指其中未引入空气的气氛，例如是指其中产生真空或含有惰性气体或氮气的气氛。具体地，与空气隔绝的气氛是指例如其中产生真空或填充有氮(N)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)或作为其组合的气体的气氛。在本实施方式中，连接部13将形成部11的内部和除去部12的内部相互连接。连接部13具有在内部将从形成部11运出的SiC半导体运送至除去部12的空间。S卩，设置连接部13以将SiC半导体从形成部11运送至除去部12而不将SiC半导体暴露在空气中。连接部13具有可以在其中运送SiC衬底I的尺寸。或者，连接部13可还具有可以在其中运送放置在基座上的SiC衬底I的尺寸。例如通过相互连接形成部11的出口和 除去部12的进ロ的负荷固定舱来实现连接部13。清洁装置10可还包含布置在连接部13中的第一运送部，所述第一运送部用于将SiC半导体从形成部11运送至除去部12。清洁装置10可还包含第二运送部，所述第二运送部用于将SiC半导体从清洁装置10中取出，其中已经在除去部12中将氧化膜从所述SiC半导体中除去；或者用于在与空气隔绝的气氛中，将所述SiC半导体运送至用于形成构成半导体器件的氧化膜的氧化膜形成部。所述第一运送部和所述第二运送部可相互相同或不同。另外，清洁装置10可还包含布置在形成部11与连接部13之间的隔绝部，所述隔绝部用于将形成部11的内部与连接部13的内部相互隔绝。而且，清洁装置10可还包含布置在除去部12与连接部13之间的隔绝部，所述隔绝部用于将除去部12的内部与连接部13的内部相互隔绝。所述隔绝部可包含例如能够关闭各个连通部的阀、门等。清洁装置10可还包含用于将内部氛围气体排出的真空泵或用于置换内部氛围气体的置換气罐。可以将所述真空泵或置換气罐连接到形成部11、除去部12和连接部13中的姆ー个部分上、或者连接到它们的至少任ー个上。尽管清洁装置10可还包含上述以外的各种元件，但是为了便于描述，不再对这些元件进行例示和说明。尽管图I显示了其中连接部13仅将形成部11和除去部12相互连接的形式，但是连接部13不特别限制于这种形式。例如，可将与空气隔绝的室用作连接部13并可以将形成部11和除去部12布置在该室内。图2是示意性显示在本发明实施方式I中制备的SiC半导体的剖视图。图3是显示本发明实施方式I中的清洁SiC半导体的方法的流程图。图4是示意性显示其中在本发明实施方式I中在SiC半导体上形成氧化膜的状态的剖视图。图5是示意性显示在本发明实施方式I中已经将氧化膜除去的状态的剖视图。接下来，參考图I 5对本发明ー个实施方式中的清洁SiC半导体的方法进行说明。在本实施方式中，对清洁作为SiC半导体的图2中所示的SiC衬底I的方法进行说明。在本实施方式中，使用图I中所示的SiC半导体清洁装置10。如图2和3中所示，首先，准备具有表面Ia的SiC衬底I (步骤SI)。尽管SiC衬底I无特别限制，但是例如可利用如下方法来准备。具体地，准备例如利用气相外延法如HVPE (氢化物气相外延)法、MBE (分子束外延)法、OMVPE (有机金属气相外延)法、升华法和CVD法；以及液相外延法如助熔剂法和高氮压溶液法生长的SiC晶锭。其后，从SiC晶锭上切出具有表面的SiC衬底。切出方法无特别限制且通过切片等从SiC晶锭上切出SiC衬底。然后，对切出的SiC衬底的表面进行研磨。所研磨的表面可仅为正面，或者可还对与所述正面相反的背面进行研磨。研磨方法无特别限制，然而，例如为了使得表面平坦化并减小诸如裂纹的损伤，采用CMP (化学机械研磨)法。在CMP法中，将胶体ニ氧化硅用作研磨剂，将金刚石或氧化铬用作磨粒，并将胶粘剂、蜡等用作固定剂。除了 CMP之外或作为替代，还可以实施其他研磨如电场研磨法、化学研磨法、机械研磨法等。或者，可以不实施研磨。由此，能够准备具有图2中所示的表面Ia的SiC衬底I。例如，使用具有η导电类型和O. 02 Ω cm电阻的衬底作为这种SiC衬底I。然后，如图3和4中所示，在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3 (步骤S2)。在本实施方式的步骤S2中，在图I中所示的清洁装置10的形成部11中形成氧化膜3。

形成氧化膜3的方法无特别限制，例如可利用通过使用含O溶液、O等离子体、在含O气的气氛中的热氧化等对SiC衬底I的表面Ia进行氧化的方法。含O溶液的实例包括臭氧水。考虑到SiC是稳定化合物的事实，例如优选使用具有例如不低于30ppm浓度的臭氧水。在这种情况下，由于能够抑制臭氧的分解井能够提高表面Ia与臭氧之间的反应速度，所以可以在表面Ia上容易地形成氧化膜3。考虑到SiC是稳定化合物的事实，优选在干燥气氛下如在不低于700°C的温度下实施含O气体的热氧化。应注意，干燥气氛是指在气相中形成氧化膜3且其可含有不期望的液相成分。此外，O等离子体是指由含O元素的气体产生的等离子体且例如通过向等离子体发生装置供应O气能够产生O等离子体。“利用O等离子体形成氧化膜3”是指利用使用含O元素的气体的等离子体形成氧化膜3。換言之，其是指通过利用由含O元素的气体产生的等离子体进行处理来形成氧化膜3。在步骤S2中使用O等离子体的情况中，优选在200°C以上且700°C以下的温度下形成氧化膜3。在这种情况下，能够以提高的生产能力形成氧化膜3。另外，由于可以降低电力，所以能够以更低的成本形成氧化膜3。而且，能够均匀地形成氧化膜。在步骤S2中使用O等离子体的情况中，在O. IPa以上且20Pa以下的气氛下形成氧化膜。在这种情况下，能够提高对SiC衬底I的表面Ia的反应性。在步骤S2中，形成具有例如I分子层以上且30nm以下厚度的氧化膜3。通过形成具有I分子层以上厚度的氧化膜3，能够将表面Ia上的杂质、粒子等并入氧化膜中。通过形成30nm以下的氧化膜，在后述的步骤S3中易于将氧化膜3除去。大概实施该步骤S2吋，将沉积在SiC衬底I的表面Ia上的粒子、金属杂质等并入到氧化膜3的表面或内部中。应注意，氧化膜3由例如ニ氧化硅构成。然后參考图1，将具有在形成部11中形成的氧化膜3的SiC衬底I运送至除去部12。此处，在设定为与空气隔绝的气氛的连接部13中运送SiC衬底I。换言之，在形成氧化膜3的步骤S2和除去氧化膜3的步骤S3之间，将SiC衬底I布置在与空气隔绝的气氛中。由此，能够抑制在形成氧化膜3之后将空气中所含有的杂质沉积到SiC衬底I上。
然后,如图3和5中所示，除去氧化膜3(步骤S3)。在该步骤S3中，利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3。在本实施方式的步骤S3中，在图I中所示的清洁装置10的除去部12中将氧化膜3除去。此处，卤素等离子体是指由含卤素元素的气体产生的等离子体。卤素元素是指F、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。“利用卤素等离子体除去氧化膜3”是指利用使用含卤素元素的气体的等离子体对氧化膜3进行蚀刻。換言之，其是指通过利用由含卤素元素的气体产生的等离子体进行处理而将氧化膜3除去。优选使用F等离子体作为卤素等离子体。此处，F等离子体是指由含F元素的气体产生的等离子体，且例如可以通过向等离子体发生装置単独供应四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、含氯氟烃(C2F6)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)、ニ氟化氙(XeF2)、氟(F2)和氟化氯(ClF3)的气体或其气体混合物而产生F等离子体。“利用F等离子体除去氧化膜3”是指利用使用含F元素气体的等离子体对氧化膜3进行蚀刻。換言之，其是指通过利用由含F元素的气体产生的等离子体进行处理而将氧化膜3除去。

H等离子体是指由含H元素的气体产生的等离子体，且例如可以通过向等离子体发生装置供应H2气而产生H等离子体。“利用H等离子体除去氧化膜3”是指利用使用含H元素的气体的等离子体对氧化膜3进行蚀刻。換言之，其是指通过利用由含H元素的气体产生的等离子体进行处理而将氧化膜3除去。在该步骤S3中，优选在20°C以上且400°C以下的温度下除去氧化膜3。另外，在该步骤S3中，优选在O. IPa以上且20Pa以下的压カ下除去氧化膜3。通过实施该步骤S3，能够将在步骤S2中并入了杂质、粒子等的氧化膜除去，因此能够将沉积在步骤SI中准备的SiC衬底I的表面Ia上的杂质、粒子等除去。通过实施上述步骤(步骤SI S3),例如如图5中所示,能够实现具有杂质和粒子较少的表面2a的SiC衬底2。应注意，可重复上述步骤S2和S3。而且，在步骤S I之后，可根据需要另外实施利用其它试剂进行清洁的步骤、利用纯水进行漂洗的步骤、干燥步骤等。其它试剂的实例包括含硫酸和过氧化氢溶液的SPM。在步骤S2之前利用SPM进行清洁的情况中，还能够将有机物质除去。此外，可以在步骤S2之前实施RCA清洁。如上所述，本实施方式中的清洁表示SiC半导体的SiC衬底I的方法包括在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3的步骤(步骤S2)和除去氧化膜3的步骤(步骤S3)，并在除去步骤(步骤S3)中利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3。通过在步骤S2中在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3，能够利用已经沉积在表面Ia上且并入其中的金属杂质如钛(Ti)、粒子等形成氧化膜3。由于通过使用卤素等离子体中的活性卤素或H等离子体中的活性H来除去氧化膜3，所以能够减小因SiC的面取向而造成的各向异性的影响。因此，能够将在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3除去，由此减小面内变化。即，能够将氧化膜3均匀除去而不受氧化膜3的膜品质影响。因此，能够将SiC衬底I的表面Ia上的杂质、粒子等除去以减小面内变化。另外，还能够防止在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3的局部残留。此外，由于能够抑制仅对SiC衬底I面内的部分区域的蚀刻的发展，所以还能够抑制SiC衬底I的表面Ia中的局部凹迸。本发明人对SiC衬底化学稳定的事实进行了关注并发现，即使将使用会对Si衬底造成损伤的卤素等离子体或H等离子体来除去氧化膜3的方法应用于SiC衬底吋，SiC衬底I也不易受到损伤。因此，即使在步骤S3中使用卤素等离子体或H等离子体，对SiC衬底I的损伤也较少。因此，根据本实施方式中的清洁SiC衬底I的方法，能够除去杂质、粒子等，由此减小表面Ia的面内变化且由清洁所造成的损伤较小。由此，能够对SiC衬底I进行清洁，使得获得良好的表面特性。另外，在步骤S3中在干燥气氛中利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3。由于等离子体是洁净的，所以其环境友好。此外，由干与在湿气氛(含液相的气氛)中进行清洁相比，等离子体蚀刻步骤不需要诸如利用水进行洗涤并干燥的后处理，所以能够以简化方式对SiC衬底I进行清洁。此外，由于不需要诸如利用水进行洗涤的后处理，所以能够抑制在步骤S3之后因水在SiC衬底2的表面2a上而产生标记。在上述实施方式中的清洁表示SiC半导体的SiC衬底I的方法中，优选地，在形成氧化膜3的步骤(步骤S2)中，使用O等离子体。 本发明人对如下事实进行了关注，由于SiC是比Si更加热稳定的化合物，所以当将上述专利文献I中的清洁方法应用于SiC半导体吋，SiC半导体的表面不易被氧化。SP，尽管上述专利文献I中的清洁方法能够氧化Si的表面，但是其不能充分氧化SiC的表面，因此不能对SiC半导体的表面进行充分清洁。然后，作为本发明人关于对SiC半导体表面进行氧化的鋭意研究的结果，本发明人发现，通过使用O等离子体，利用活性0，能够容易地形成氧化膜3。另外，SiC晶体牢固并因此即使使用O等离子体对SiC衬底I的损伤也较小。因此，能够对SiC衬底I进行清洁，使得获得更好的表面特性。另外，利用O等离子体在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3 (步骤S2)并利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3 (步骤S3)，从而能够在干燥气氛中(在气相中)对SiC衬底I的表面Ia进行清洁。在湿气氛(含液相的气氛)中进行清洁的情况中，可将金属离子包含在用于清洁的液相、仪器等中。此外，源自清洁室的粒子可能增多。因此，与在湿气氛(含液相的气氛)中相比，在干燥气氛中进行清洁能够更加減少在表面处的金属杂质和粒子。本发明实施方式中的用于清洁表示SiC半导体的SiC衬底I的装置10包含用于在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3的形成部11、用于利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3的除去部12以及将形成部11和除去部12相互连接从而使得可以在其中运送SiC衬底的连接部13，所述连接部13中的用于运送SiC衬底I的区域能够与空气隔绝。根据本实施方式中的用于清洁SiC衬底I的装置10，能够防止在形成部11中在SiC衬底I上形成氧化膜3之后并在除去部12中除去氧化膜3的同时将SiC衬底I暴露在空气下。由此，能够防止空气中的杂质重新沉积到SiC衬底I的表面Ia上。此外，由于利用卤素等离子体或H等离子体来除去已经并入了杂质、粒子等的氧化膜3，所以能够减小因SiC的面取向而造成的各向异性的影响。由此，能够除去在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3，由此减小了面内变化。因此，能够对SiC衬底I进行清洁，使得获得更好的表面特性。(变体)图6是在本发明实施方式I的变体中的用于清洁SiC半导体的装置的示意图。參考图6对在本实施方式变体中的用于清洁SiC半导体的装置进行说明。如图6中所示，变体中的清洁装置20包含室21、第一气体供应部22、第二气体供应部23和真空泵24。第一气体供应部22、第二气体供应部23和真空泵24连接到室21上。室21是其中容纳SiC衬底I的等离子体发生装置。将平行板RIE装置、ICP RIE装置、ECR RIE装置、SWP RIE装置、CVD装置等用作等离子体发生装置。第一和第二气体供应部22和23各自向室21供应作为等离子体发生源的气体。第ー气体供应部22供应含有例如O的气体。因此，第一气体供应部22能够在室21中产生O等离子体，从而能够在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3。第二气体供应部23供应含有例如卤素或H的气体。因此，第二气体供应部23能够在室21中产生卤素等离子体或H等离子体，从而能够将在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3除去。真空泵24在室21内产生真空。因此，在使用O等离子体在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3之后，在室21中产生真空并然后可以利用卤素等离子体或H等离子体除去 氧化膜3。应注意，不必设置真空泵24。应注意，图6中所示的清洁装置可包含上述以外的各种元件，然而，为了便于说明，不再例示并描述这些元件。根据上述，本实施方式变体中的SiC半导体清洁装置20包含在表示SiC半导体的SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3的形成部和利用卤素等离子体或H等离子体除去氧化膜3的除去部，所述形成部和所述除去部同一(室21)。根据变体中的SiC半导体清洁装置20，由于在形成部中在SiC衬底I上形成氧化膜3之后并在除去部中除去氧化膜3的同时不必运送SiC衬底1，所以SiC衬底I不会暴露在空气中。換言之，在形成氧化膜3的步骤S2与除去氧化膜3的步骤S3之间，将SiC衬底布置在与空气隔绝的气氛中。由此，在SiC衬底I的清洁期间，能够防止空气中的杂质重新沉积到SiC衬底I的表面Ia上。另外，由于利用卤素等离子体或H等离子体除去已经并入了杂质、粒子等的氧化膜3，所以能够减小因SiC的面取向造成的各向异性的影响。由此，能够除去在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3，由此减小面内变化。因此，能够对SiC衬底I进行清洁，使得获得良好的表面特性。(实施方式2)图7是示意性显示本发明实施方式2中的待清洁的SiC半导体的剖视图。图8是显示本发明实施方式2中的清洁SiC半导体的方法的流程图。图9 11是示意性显示在本发明实施方式2中清洁SiC半导体的方法中的一个步骤的剖视图。參考图2、4、5和7 11对本实施方式中的SiC半导体进行清洁的方法进行说明。在本实施方式中，如图7中所示，对清洁作为SiC半导体的外延晶片100的方法进行说明，所述外延晶片100包含SiC衬底2和在SiC衬底2上形成的外延层120。首先，如图2和8中所示，准备SiC衬底1(步骤S I)。由于步骤SI与实施方式I中相同，所以不再重复其说明。然后，如图4和8中所示，在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3 (步骤S2)，其后按图5和8中所示将氧化膜3除去(步骤S3)。由于步骤S2和S3与实施方式I中相同，所以不再重复其说明。由此，能够对SiC衬底I的表面Ia进行清洁并能够准备具有杂质和粒子较少的表面2a的SiC衬底2。应注意，不必对SiC衬底I的表面Ia进行清洁。
然后，如图7 9中所示，利用气相外延法、液相外延法等在SiC衬底2的表面2a上形成外延层120(步骤S4)。在本实施方式中，例如按如下形成外延层120。具体地，如图9中所示，在SiC衬底2的表面2a上形成缓冲层121。缓冲层121为由例如具有η导电类型的SiC构成并具有例如0.5 μ m厚度的外延层。另外，缓冲层121中导电杂质的浓度为例如5X 1017cm_3。其后，如图9中所示，在缓冲层121上形成击穿电压保持层122。作为击穿电压保持层122，利用气相外延法、液相外延法等形成由具有η导电类型的SiC构成的层。击穿电压保持层122具有例如15 μ m的厚度。另外，击穿电压保持层122中η型导电杂质的浓度为例如 5X1015cnT3。然后，如图7和8中所示，向外延层120中注入离子(步骤S5)。在本实施方式中，如图7中所示，按如下形成P型阱区123、n+源区124和p+接触区125。首先，通过向击穿电压保持层122的一部分中选择性地注入具有P导电类型的杂质而形成阱区123。其后，通过向指定区域中选择性地注入η型导电杂质而形成源区124，并通过向指定区域中选择性 地注入具有P导电类型的导电杂质而形成接触区125。应注意，例如通过使用由氧化膜形成的掩模来实施杂质的选择性注入。在注入杂质之后将该掩模除去。在这种注入步骤之后，可实施活化退火处理。例如，在氩气氛中，在1700°C的加热温度下退火30分钟。通过这些步骤，如图7中所示，可以准备包含SiC衬底2和在SiC衬底2上形成的外延层120的外延晶片100。然后，对外延晶片100的表面IOOa进行清洁。具体地，如图8和10中所示，在外延晶片100的表面IOOa上形成氧化膜3 (步骤S2)。该步骤S2与实施方式I中在SiC衬底I的表面Ia上形成氧化膜3的步骤S2相同。应注意，如果表面IOOa因在步骤S5中向外延晶片中注入离子而受到损伤，则可将损伤的层氧化以除去这种损伤层。在这种情况下，例如利用O等离子体或1100°C以上的热氧化，从表面IOOa朝向SiC衬底2氧化超过IOnm且IOOnm以下的厚度。然后，利用卤素等离子体或H等离子体将在外延晶片100的表面IOOa上形成的氧化膜3除去(步骤S3)。由于该步骤S3与实施方式I中将在SiC衬底I的表面Ia上形成的氧化膜3除去的步骤S3相同，所以不再重复其说明。通过实施上述步骤(SI S5)，能够对沉积到外延晶片100的表面IOOa上的杂质、粒子等进行清洁。应注意，与实施方式I中相同，步骤S2和步骤S3能够重复进行且可还包括其他清洁步骤。由此，例如如图11中所示，能够实现具有杂质和粒子较少的表面IOla的外延晶片101 ο应注意，在本实施方式中的清洁外延晶片中，可使用图I中所示的清洁装置10和图6中所示的清洁装置20中的任意装置。在使用图I中所示的清洁装置10的情况中，通过清洁装置10的连接部13来运送在其上形成有氧化膜3的外延晶片100。因此，连接部13具有诸如能够运送外延晶片100或其上放置外延晶片100的基座的形状。如上所述，根据本实施方式中的清洁外延晶片100的方法，利用因会造成损伤而不能用于Si的卤素等离子体或H等离子体来将氧化膜3除去，因为SiC晶体牢固。由于卤素等离子体和H等离子体洁净且均匀性高，所以能够在减小因面取向而造成的各向异性的影响的条件下将氧化膜3除去。因此，能够实施清洁，使得获得外延晶片100的表面IOOa的更好特性。通过实施本实施方式中的清洁表示SiC半导体的外延晶片100的方法，如图11中所不，能够制造具有杂质、粒子等较少的表面IOla的外延晶片101。通过在该表面IOla上形成构成半导体器件的绝缘膜如栅氧化膜，能够提高绝缘膜的特性井能够减少存在于表面IOla与绝缘膜之间的界面处以及存在于绝缘膜中的杂质、粒子等。因此，能够提高当向半导体器件施加反向电压时的击穿电压并能够提高在施加正向电压时的运行的稳定性和长期可靠性。因此，本发明中的清洁SiC半导体的方法特别适用于形成栅氧化膜之前的外延晶片100的表面IOOa0由于利用根据本实施方式的清洁方法清洁的外延晶片101，能够提高作为在清洁的表面IOla上形成绝缘膜的结果的绝缘膜的特性，所以其可适用于具有绝缘膜的半导体器件。因此，根据本实施方式清洁的外延晶片101可适用于例如具有绝缘栅电场效应部分的半导体器件如MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT (绝缘栅双极晶体管)、JFET(结型场效应晶体管)等。 此处，在实施方式I中，已经对清洁SiC衬底I的表面Ia的方法进行了说明。在实施方式2中，已经对清洁外延晶片100的表面IOOa的方法进行了说明，所述外延晶片100包含SiC衬底2和在SiC衬底2上形成的SiC外延层120，且SiC外延层120具有离子注入表面100a。然而，根据本发明的清洁方法也适用于具有其中未注入离子的表面的SiC外延层。另外，在清洁外延晶片100时，可对形成外延晶片100的SiC衬底2的表面2a和外延晶片100的表面IOOa中的至少ー个表面进行清洁。即，根据本发明的清洁SiC半导体的方法包括(i)对SiC衬底进行清洁的情况和(ii)对具有SiC衬底和在所述SiC衬底上形成的SiC外延层的外延晶片进行清洁的情况，且(ii)中的SiC外延层包括已经通过正面向其中注入了离子的层和未向其中注入离子的层。实施例在本实施例中，对清洁图12中所示的并表示SiC半导体的外延晶片130并利用卤素等离子体除去氧化膜的效果进行了检验。图12是示意性显示在实施例中清洁的外延晶片130的剖视图。(本发明例I)首先，准备具有表面2a的4H_SiC衬底以作为SiC衬底2 (步骤SI)。然后，作为形成外延层120的层，利用CVD法生长具有IOym厚度和I X IO16CnT3杂质浓度的P型SiC层131 (步骤S4)。然后，使用SiO2作为掩模，形成各自具有I X 1019cm_3的杂质浓度的源区124和漏区129，并将磷⑵用作η型杂质。另外，形成具有I X IO19CnT3的杂质浓度的接触区125，并将铝(Al)用作P型杂质(步骤S5)。应注意，在注入各种离子之后，将掩模除去。然后，进行活化退火处理。在这种活化退火处理中，使用Ar气作为气氛气体，并将条件设定为1700 1800°C的加热温度和30分钟的加热时间。由此，准备了具有表面130a的外延晶片130。接下来，使用图6中所示的清洁装置20对外延晶片130的表面130a进行清洁。利用O等离子体形成氧化膜(步骤S2)。在该步骤S2中，使用图6中所示的平行板RIE清洁装置20，将外延晶片130布置在室21内，并在如下条件下实施O等离子体处理。以使得在50SCCm下从第一气体供应部供应O2气体、将室21内的气氛压力设定为I. OPajf外延晶片130的SiC衬底2的背面加热温度设定为400°C并施加500W电カ(功率)的方式形成氧化膜。由此确认了，在外延晶片130的表面130a上可形成Inm厚的氧化膜。然后，在将外延晶片130布置在室21中的同时，利用F等离子体除去氧化膜(步骤S3)。在该步骤S3中，以使得停止从第一气体供应部22供应O、在30sccm下从第二气体供应部供应F2气体、将室21内的气氛压力设定为I. OPa、将外延晶片130的SiC衬底2的背面的加热温度设定为400°C并施加300W电カ(功率)的方式将氧化膜除去。由此确认了，可均匀地将在步骤S2中形成的氧化膜除去(同时减小了面内变化)。通过上述步骤(SI S5)，对外延晶片130的表面130a进行清洁。本发明例I中的清洁后的外延晶片130的表面具有比清洁前的表面130a更少的杂质和粒子。另外，在本发明例I的清洁后的外延晶片130的表面上未局部残留氧化膜。(比较例I) 在比较例I中，首先，与本发明例I中同样地准备如图12中所示的外延晶片130。然后，对外延晶片130进行清洁。尽管比较例I中的清洁外延晶片130的方法与本发明例I中的清洁外延晶片130的方法基本相同，但是不同之处在于，在除去氧化膜的步骤S3中使用HF代替F等离子体并使用图I中所示的清洁装置10代替图6中所示的清洁装置20。具体地，在比较例I中，在图I中所示的清洁装置10中利用O等离子体在准备的外延晶片130的表面130a上形成氧化膜(步骤S2)。在该步骤S2中，使用平行板RIE作为形成部11，将外延晶片130布置在形成部11中，并与本发明例I中同样地在如下条件下实施O等离子体处理。以使得在50sCCm下供应02气体、将形成部11内的气氛压力设定为
I.OPa、将外延晶片130的SiC衬底2的背面的加热温度设定为400°C并施加500W电カ(功率)的方式形成氧化膜。由此确认了，在外延晶片130的表面130a上可形成Inm厚的氧化膜。然后，将具有在形成部11中形成的氧化膜的外延晶片130运送至除去部12。此处，通过设定为与空气隔绝的气氛的连接部13运送外延晶片130。然后，利用HF将氧化膜除去。在该步骤中，通过使得HF停留在除去部12中并将外延晶片130浸溃在HF中而将氧化膜3除去。其后，将外延晶片130从清洁装置10中取出并利用纯水对外延晶片130的表面进行清洁(纯水漂洗步骤)。然后，利用旋转法对外延晶片130进行干燥(干燥步骤)。然后，重复上述使用O等离子体形成氧化膜的步骤(步骤S2)、利用HF除去氧化膜的步骤、纯水漂洗步骤和干燥步骤。通过上述步骤，对外延晶片130的表面130a进行清洁。在比较例I中，不能与本发明例I (具有较少面内变化)中一祥均匀地将在步骤S2中形成的氧化膜除去，原因可能如下。在比较例I中，利用HF除去氧化膜，且因氧化膜的膜品质随面取向变化而导致在外延晶片130的面中的蚀刻速度不同，这使得在氧化膜的除去中发生面内变化。根据上述发现，根据本实施例，通过在SiC半导体的表面上形成氧化膜并使用卤素等离子体除去该氧化膜，能够将沉积到表面上的杂质、粒子等除去以减小面内变化，因此能够在SiC半导体的表面特性良好的条件下实施清洁。尽管上面已经对本发明的实施方式和实施例进行了说明，但是也从起初就预期了各实施方式和实施例的特征的适当组合。另外应理解，本文中公开的实施方式和实例在各方面都是例示性的和非限制性的。本发明的范围由权利要求书的项限定，而不是由上述实施方式和实施例限定，且本发明的范围_在包括在与权利要求书的项等价的范围和含义内的所有修改。附图标记

1、2 :SiC 衬底;la、2a、100a、101a、130a :表面；3 :氧化膜;10、20 :清洁装置；11 形成部；12 :除去部；13 :连接部；21 :室；22 :第一气体供应部；23 :第二气体供应部；24 :真空泵;100、101、130 :外延晶片；120 :外延层；121 :缓冲层；122 :击穿电压保持层；123 :讲区；124 :源区；125 :接触区；129 :漏区;和131 :p型SiC层。
权利要求
1.一种清洁碳化硅半导体的方法，所述方法包括如下步骤 在碳化硅半导体(I)的表面上形成氧化膜(3);和 除去所述氧化膜(3)， 在所述除去所述氧化膜(3)的步骤中，使用卤素等离子体或氢等离子体。
2.如权利要求I所述的清洁碳化硅半导体的方法，其中 在所述除去所述氧化膜(3)的步骤中，使用氟等离子体作为所述卤素等离子体。
3.如权利要求I所述的清洁碳化硅半导体的方法，其中 在所述除去所述氧化膜(3)的步骤中，在20°C以上且400°C以下的温度下除去所述氧化膜⑶。
4.如权利要求I所述的清洁碳化硅半导体的方法，其中 在所述除去所述氧化膜(3)的步骤中，在0. IPa以上且20Pa以下的压力下除去所述氧化膜⑶。
5.如权利要求I所述的清洁碳化硅半导体的方法，其中 在所述形成氧化膜(3)的步骤中，使用氧等离子体。
6.如权利要求I所述的清洁碳化硅半导体的方法，其中 在所述形成氧化膜(3)的步骤和所述除去所述氧化膜(3)的步骤之间，将所述碳化硅半导体(I)设置在与空气隔绝的气氛中。
7.一种用于清洁碳化硅半导体的装置，其包含 形成部(11)，所述形成部用于在碳化硅半导体(I)的表面上形成氧化膜(3)； 除去部(12)，所述除去部用于利用卤素等离子体或氢等离子体除去所述氧化膜；以及连接部(13)，所述连接部用于将所述形成部(11)和所述除去部(12)相互连接以使得可以在其中运送所述碳化硅半导体(1)，其中 所述连接部(13)中的用于运送所述碳化硅半导体(2)的区域可以与空气隔绝。
8.一种用于清洁碳化硅半导体的装置，其包含 形成部(11)，所述形成部用于在碳化硅半导体(I)的表面上形成氧化膜(3);和 除去部(12)，所述除去部用于利用卤素等离子体或氢等离子体除去所述氧化膜(3)， 所述形成部(11)和所述除去部(12)同一。
全文摘要
本发明提供一种清洁SiC半导体的方法，所述方法包括在碳化硅半导体(1)的表面上形成氧化膜(3)的步骤(步骤S2)和除去所述氧化膜(3)的步骤(步骤S3)。在所述除去所述氧化膜(3)的步骤(步骤S3)中，使用卤素等离子体或氢等离子体除去所述氧化膜(3)。在所述除去所述氧化膜(3)的步骤(步骤S3)中，优选使用氟等离子体作为卤素等离子体。能够对所述SiC半导体(1)进行清洁，使得实现良好的表面特性。
文档编号H01L21/205GK102687250SQ201180004208
公开日2012年9月19日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年6月16日
发明者和田圭司, 宫崎富仁, 日吉透 申请人:住友电气工业株式会社