[发明专利]一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种形成牺牲氧化层的方法，具体是涉及一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法。

背景技术

碳化硅（SiC）材料是自第一代元素半导体材料（Si）和第二代化合物半导体材料（GaAs、GaP、InP等）之后发展起来的第三代宽带隙半导体材料。SiC材料由于具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速度等特点，特别适合制作微波大功率、高压、高温、抗辐照电子器件，在国民经济各方面具有广泛的应用。当前，SiC器件的研制已经成为研究热点。

在SiC器件的制造过程中需要将铝，硼等p型杂质离子注入到n型外延层中，并通过1600℃以上的高温退火处理激活注入的离子。离子注入和高温退火都会对SiC表面造成损伤，影响表面形貌，形成一层损伤层。表面损伤层会直接影响到器件的电学性能和可靠性。为了改善离子注入和高温激活后SiC的表面形貌，提高器件性能，需要对SiC进行表面处理。目前常用的表面处理方法有两种：（1）利用干法刻蚀去除SiC表面的损伤层，该方法的优点是工艺时间短，但在干法刻蚀的过程中会对SIC表面造成新的损伤，无法完全去除损伤层；(2)先通过热氧化在SiC表面形成一层牺牲氧化层，再采用湿法腐蚀的方式去除牺牲氧化层，该方法能够完全去除SiC表面的损伤层，但对牺牲氧化层的厚度均匀性要求很高，如果厚度不均匀在去除牺牲氧化层后，SiC表面会出现凹凸不平，导致器件漏电流增大。同时由于SiC的氧化速率很低，为了完全去除表面损伤层，形成牺牲氧化层的时间很长。在形成牺牲氧化层的过程中，氧化条件十分重要，退火条件包括：氧化温度，氧化时间，升温速率，保护气体类型，流量和气压。大量研究表明，退火温度越高，退火时间越长，氧化速率越高，但高温会使氧化表面平整度下降，影响氧化层厚度均匀性；在氧化过程中保护气体的类型和气压会影响到氧化速率和氧化层的均匀性。目前常用的氧化条件通常采用惰性气体作为保护气体，工艺时间较长。

综上所述，为了提高SiC器件的可靠性和成品率，降低生产成本。目前常用的在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法还有许多缺陷，牺牲氧化层的氧化条件还有改进的必要。

发明内容

本发明提出的是一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法，其目的是为了解决现有技术所存在的上述不足， 氧化速率高，氧化层厚度均匀性好，表面平整的氧化方法。

本发明的技术解决方案：一种在碳化硅表面形成牺牲氧化层的方法，该方法包括以下步骤：

1）使用酸性溶液清洗SiC晶片； 

2）使用5%-30%体积比浓度的氢氟酸溶液清洗SiC晶片；

3）将SiC晶片放入氧化炉，充入惰性气体和氧气的混合气作为保护气体，将氧化炉升温到氧化温度； 

4）向氧化炉内充入氧气，保持温度进行热氧化；

5）向氧化炉内充入惰性气体，将SiC晶片由氧化温度降温到室温。

本发明的有益效果：1）采用惰性气体和氧气的混合气作为保护气体，氧化层的厚度均匀性好。2）氧化速率提高，能够缩短工艺时间。3）形成的氧化层表面平整度较好，能够提高器件的可靠性和成品率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

步骤1）使用酸性溶液混合溶液清洗SiC晶片。所述的酸性溶液是硫酸或盐酸。该步骤能除去SiC晶片表面附着的杂质，防止杂质在氧化过程中与SiC发生反应，在表面形成缺陷，也能避免杂质影响牺牲氧化层均匀性和平整度。

步骤2）使用5%体积比浓度的氢氟酸溶液清洗SiC晶片。这一步骤能除去SiC晶片的自然氧化层，避免自然氧化层影响牺牲氧化层均匀性和平整度。