CN116631850B - 低损伤碳化硅界面的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及低损伤碳化硅界面的处理方法，包括清洗，去除碳化硅晶圆表面的浆液层；利用第一刻蚀气体刻蚀C原子层，第一刻蚀气体包括Ar和O2；利用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，第二刻蚀气体包括SF6；重复交替进行刻蚀C原子层的步骤和刻蚀Si原子层的步骤。本发明的处理方法能够进一步有效地提高碳化硅晶圆的表面质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及低损伤碳化硅界面的处理方法。
背景技术
半导体的禁带宽度主要指的是位于两侧能带之间的宽度，电子分布在能带中的能级上，导带底与价带顶之间的能量差即称为禁带宽度。当价带上的电子发生跃迁到导带，而产生自有电子和自有空穴，才能够导电。半导体的禁带宽度与温度和掺杂浓度有关，Si的原子系数小，则价电子束缚的相对较紧，所以硅的禁带宽度比Ge的要大一些。GaAs的价键具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs的禁带宽度更大，而SiC，GaN的价键极性更强，所以禁带宽度更大。通过电负性数值的大小来判断极性键的强弱，电负性相同的非金属元素化合形成化合物时，形成非极性共价键，其分子都是非极性分子；电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成的极性共价键，相应的化合物是共价化合物；电负性差值大于1.7的元素化合时，形成离子键，相应的化合物为离子化合物。
碳化硅（SiC）是第三代化合物半导体主要代表材料，碳化硅衬底表面的质量的好坏直接决定了外延材料的表面缺陷密度，故为了提高利用碳化硅衬底制备出的半导体器件的质量，需要确保衬底具有良好的表面质量。
相关技术中，采用机械研磨+化学机械抛光的方式改善晶圆表面质量，但是，上述方法对于晶圆表面质量提升的效果还有待进一步地提高。
发明内容
本发明的目的在于提供低损伤碳化硅界面的处理方法，该处理方法能够进一步有效地提高碳化硅晶圆的表面质量。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种低损伤碳化硅界面的处理方法，包括：
清洗，去除碳化硅晶圆表面的浆液层；
利用第一刻蚀气体刻蚀C原子层，第一刻蚀气体包括Ar和O2；
利用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，第二刻蚀气体包括SF6；
重复交替进行刻蚀C原子层的步骤和刻蚀Si原子层的步骤。
在可选的实施方式中，清洗的步骤，具体包括：用水进行超声清洗、用酸清洗和用碱清洗；
其中，用酸清洗包括使用硫酸、过氧化氢和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆；
用碱清洗包括使用氨水、过氧化氢和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆。
在可选的实施方式中，在用酸清洗的步骤中，硫酸、过氧化氢和水的体积比为1:（8-12）:（18-22）；
在用碱清洗的步骤中，氨水、过氧化氢和水的体积比为1：（2-3）：（8-12）。
在可选的实施方式中，控制用水进行超声清洗的温度为25-50℃；控制用酸清洗的温度为110-150℃；控制用碱清洗的温度为50-120℃。
在可选的实施方式中，刻蚀C原子层的步骤中，第一刻蚀气体的总流量为100-250sccm，Ar和O2的流量比为10:（2-4）。
在可选的实施方式中，刻蚀C原子层的步骤中，刻蚀腔室的压力为25-50mtorr，温度为-10~100℃；源功率为200-2500w，偏置功率为20-50w。
在可选的实施方式中，重复进行刻蚀C原子层的步骤，具体包括：每重复进行一次C原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次C原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w，并将偏置功率相比于上一次C原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w。
在可选的实施方式中，刻蚀Si原子层的步骤中，第二刻蚀气体的流量为150~250sccm。
在可选的实施方式中，刻蚀Si原子层的步骤中，刻蚀腔室的压力为10-50mtorr，温度为-10~100℃；源功率为500-2500w，偏置功率为20-50w。
在可选的实施方式中，重复进行刻蚀Si原子层的步骤，具体包括：每重复进行一次Si原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w，并将偏置功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w。
本发明包括以下有益效果：
SiC原子呈现出Si原子和C原子交错层间分布的情形，本发明的低损伤碳化硅界面的处理方法在将碳化硅晶圆清洗后，用第一刻蚀气体刻蚀C原子层、用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，并重复进行刻蚀C原子层的步骤和刻蚀Si原子层的步骤，则可以形成逐层、交替地刻蚀C原子层和Si原子层的过程，以使碳化硅晶圆的表层被逐层刻蚀、去除，以达到去除碳化硅晶圆表层的亚损伤层的目的，进而提高了碳化硅晶圆的表面质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中低损伤碳化硅界面的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例中SiC原子结构图；
图3为本发明实施例1中重复刻蚀C原子层和Si原子层的终点信号曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
相关技术为了提高碳化硅晶圆表面的质量，采用机械研磨+化学机械抛光处理，将碳化硅表层的损伤层抛光去除；这种处理方式虽然能够将晶圆表面的粗糙度降低，也能在一定程度上降低亚表层损伤的深度；但是难以进一步降低表面的损伤，还需要在后续的碳化硅晶圆进行外延层沉积前通过快速退火工艺或者激光退火工艺来使亚表层存在的晶格缺陷进行修复，导致工艺难度提升，且不便于操作。
请参照图1，本发明提供一种低损伤碳化硅界面的处理方法，包括：
清洗，去除碳化硅晶圆表面的浆液层；利用第一刻蚀气体刻蚀C原子层，第一刻蚀气体包括Ar和O2；利用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，第二刻蚀气体包括SF6；重复交替进行刻蚀C原子层的步骤和刻蚀Si原子层的步骤。
SiC原子呈现出Si原子和C原子交错层间分布的情形（如图2所示，从[0001]方向看），本发明的低损伤碳化硅界面的处理方法在将碳化硅晶圆清洗后，用第一刻蚀气体刻蚀C原子层、用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，并重复进行刻蚀C原子层的步骤和刻蚀Si原子层的步骤，则可以形成逐层、交替地刻蚀C原子层和Si原子层的过程，以使碳化硅晶圆的表层被逐层刻蚀、去除，以达到去除碳化硅晶圆表层的亚损伤层的目的，进而提高了碳化硅晶圆的表面质量。
需要说明的是，本发明的低损伤碳化硅界面的处理方法可以用于机械研磨或化学机械抛光之后，以进一步去除晶圆表层的亚损伤层，提高表面质量；当然，还可以直接用于未进行机械研磨或化学机械抛光的晶圆处理。
可选地，清洗的步骤，具体包括：用水进行超声清洗、用酸清洗和用碱清洗；其中，用酸清洗包括使用硫酸、过氧化氢和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆；用碱清洗包括使用氨水、过氧化氢和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆。
先用水超声清洗，可以将碳化硅晶圆表面的杂质去除；然后用酸清洗，可以去除前期的研磨或抛光过程中残留的浆液中的各种成分（包括有机成分和无机成分），用酸清洗时，混合过氧化氢，可以利用过氧化氢的强氧化性达到良好的清洗效果；用碱清洗时，可以进一步将晶圆表面残留的浆液层去除，并且中和酸清洗残留的溶液。在超声水清洗、用酸清洗和用碱清洗后，能够避免了晶圆表层残留的浆液层作为掩膜层影响后续的刻蚀效果。
进一步地，用水超声清洗使用的水可以为超纯水，超声清洗的超声波功率为300~1000w（例如：300w、400w、500w、600w、700w、800w、900w、1000w等），优选为500w，加热温度为25~50℃（例如：25℃、27℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等），优选为30℃，时间可以为200-300s（例如：200s、220s、250s、270s、300s等）。
用酸清洗时，温度可以为110-150℃（例如：110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等），用酸清洗包括使用硫酸H2SO4、过氧化氢H2O2和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆，硫酸、过氧化氢和水的体积比为1:（8-12）:（18-22），例如：1:10:20、1:8:22、1:12:18、1:8:22、1:10:21等；清洗的时间可以是3-5min。
用碱清洗时，温度可以为50-120℃（例如：50℃、70℃、90℃、110℃、120℃等）；用碱清洗（SC-1溶液）包括使用氨水NH4OH、过氧化氢H2O2和水的混合溶液清洗碳化硅晶圆，氨水、过氧化氢和水的体积比为1：（2-3）：（8-12），例如：1:2:10、1:3:8、1:3:12等；清洗时间可以是3-5min。在用碱清洗时，可以在前用酸清洗时残留在晶圆表层的硫酸中和。
进一步地，硫酸H2SO4可以是指浓度≥98%的纯硫酸（例如：98%、98.3%、99%等），过氧化氢的质量浓度为20-30%（例如：20%、22%、25%、27%、30%等）；氨水的质量浓度为25%-28%，（例如：25%、26%、27%、28%等）。
需要说明的是，在用碱清洗后，可以再使用水进行超声清洗，使用的水可以为去离子水，时间可以为3-5min，在此不作具体限定；如此，将晶圆表面层杂质进一步去除干净。
可选地，刻蚀C原子层时，将需要处理的碳化硅晶圆放置于刻蚀反应腔室中，控制刻蚀腔室的压力为25-50mtorr（例如：25mtorr、30mtorr、35mtorr、40mtorr、45mtorr、50mtorr等），温度为-10~100℃（例如：-10℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃等）；第一刻蚀气体的总流量为100-250sccm（例如：100sccm、120sccm、150sccm、180sccm、200sccm、220sccm、250sccm等），Ar和O2的流量比为10:（2-4）（例如：10:2、10:3、10:4等）；源功率为200-2500w（例如：200w、300w、800w、1000w、1500w、2000w、2500w等）；偏置功率为20-50w（例如：20w、25w、30w、35w、40w、45w、50w等）。
在较优的实施方式中，刻蚀C原子层时，控制刻蚀腔室的压力为45mtorr，温度为60℃，第一刻蚀气体总流量为200sccm，源功率为300-2000w。
在刻蚀C原子层的气体中混合一定量的Ar，有助于氧等离子体的解离，进而高效地实现C原子层的刻蚀；而且，将偏置功率控制的较小，有助于降低带电等离子体对表层原子共价键的轰击。这样一来，通过刻蚀气体的选择（Ar和O2），以及小的偏置功率，实现对等离子体中带电粒子的控制，以使等离子体中的带电粒子只能到达原子层表面，即只能与当前最外侧的C原子层发生反应，而不至于形成过重的轰击，致使下层原子层原子之间共价键发生断键，结合自停止技术（即用于刻蚀C原子层的第一刻蚀气体不会对Si原子呈造成刻蚀现象，换言之，当上层的C原子层完成刻蚀时，即便是刻蚀C原子层的工艺步骤不停止也不会刻蚀到下层的Si原子层，反映出刻蚀停止了的自停止现象），就可以确保每次刻蚀C原子层时，只会对当前最外侧的C原子层发生反应、实现刻蚀，而不会与下层的其他C原子层发生反应、进行刻蚀。
需要说明的是，刻蚀C原子层时，刻蚀时间可以为0.2-1s（例如：0.2s、0.5s、0.7s、1s等），其中，发生的反应包括C+O=CO，C+O2=CO2；且在刻蚀C原子层的期间可以采用终点检测***(End Point Detection，EPD)检测终点信号，以通过侦测C-O/C=O键的信号，直到侦测到的C-O/C=O键信号不再发生变化时，辅助判定、确认该层C原子已刻蚀完毕。
应当理解，在一些实施方式中，可以不按照0.2-1s的刻蚀时间操作，也可以直接利用终点检测***(End Point Detection，EPD)检测终点信号，以通过侦测C-O/C=O键的信号，直到侦测到的C-O/C=O键信号不再发生变化、趋于稳定时，直接判定C原子层刻蚀完毕。
还需要说明的是，如图2所示，SiC晶圆由Si原子、C原子交替排布，一层Si原子与三个C原子形成共价键，且邻层的C原子与周边三个Si原子形成共价键；第一刻蚀气体（Ar和O2）对C原子层进行刻蚀时，难以使下层的Si原子层发生刻蚀，即便是Si和O发生反应生成一定量的SiO2附着在Si原子层的表面，由于SiO2不是挥发性物质，稳定地附着在Si原子层表面、并形成Si原子层的一部分，仍然形成Si原子层未发生刻蚀、去除的现象，换言之，被刻蚀的C原子层的下层Si原子层不会被第一刻蚀气体刻蚀、去除，故可以在刻蚀C原子层时，限定时间内（即完成C原子层刻蚀、去除的时间）刻蚀反应会停止在Si原子层上，形成自停止现象。而且，在刻蚀C原子层的过程中，利用终点检测***(End Point Detection，EPD)进行实时检测，可以在检测到终点信号时，停止刻蚀工艺，也可以协同确保第一刻蚀气体不会刻蚀下层的Si原子层。
可选地，在刻蚀Si原子层时，刻蚀腔室的压力为10-50mtorr（例如：10mtorr、25mtorr、50mtorr等），温度为-10~100℃（例如：-10℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃等）；第二刻蚀气体的流量为150-250sccm（例如：150sccm、180sccm、200sccm、220sccm、250sccm等）；源功率为500-2500w（例如：500w、800w、1000w、1500w、2000w、2500w等）；偏置功率20-50w（例如：20w、25w、30w、35w、40w、45w、50w等）。
进一步地，刻蚀Si原子层时，控制刻蚀腔室的压力为25mtorr，温度为60℃，第一刻蚀气体总流量为200sccm，源功率为800-2000w。
采用SF6作为刻蚀Si原子层的气体，SF6与Si反应（F+Si→SiF4）；小的偏置功率有助于降低带电等离子体对表层原子共价键的轰击；结合能够与Si反应的刻蚀气体和小的偏置功率，使得带电等离子体可以在表层与Si反应，即带电等离子体只会与当前最外层的Si原子层发生反应，而带电粒子的能量对两层硅与碳之间形成的共价键进行轰击也无法致使断键，即可避免与下层的其他Si原子层发生反应、进行刻蚀。
需要说明的是，刻蚀Si原子层时，刻蚀时间可以为0.2-1s（例如：0.2s、0.5s、0.7s、1s等）；且在刻蚀Si原子层的期间可以采用终点检测***(End Point Detection，EPD)检测终点信号，以通过侦测Si-F键的信号，直到侦测到的Si-F键信号不再发生变化、趋于稳定时，辅助判定、确认该层Si原子已刻蚀完毕。
应当理解，在利用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层时，第二刻蚀气体还会与之前刻蚀C原子层形成的SiO2反应（F+SiO2→SiF4），即可确保Si原子层刻蚀的可靠性。
还需要说明的是，如图2所示，SiC晶圆由Si原子、C原子交替排布，一层Si原子与三个C原子形成共价键，且邻层的C原子与周边三个Si原子形成共价键；第二刻蚀气体（SF6）无法刻蚀动下层C原子，即第二刻蚀气体（SF6）不会与C原子发生相关反应，故可以在限定时间内（即完成Si原子层刻蚀、去除的时间）停止在C原子上，形成自停止现象。而且，在刻蚀Si原子层的过程中，利用终点检测***(End Point Detection，EPD)进行实时检测，可以在检测到终点信号时，停止刻蚀工艺，也可以协同确保第一刻蚀气体不会刻蚀下层的C原子层。
在交替、重复地进行C原子层和Si原子层刻蚀的过程中，始终保持使用终点检测***(End Point Detection，EPD)进行检测，即在每次刻蚀C原子层和每次刻蚀Si原子层时，均使用终点检测***(End Point Detection，EPD)检测刻蚀的终点，并将每次刻蚀的检测数据绘制成曲线图；在刻蚀晶圆表面的亚损伤层的过程中，曲线图呈线性上升的趋势，当曲线图呈现平稳地、接近直线（曲率小于0.2）的趋势时，则代表碳化硅晶圆的表面亚损伤层刻蚀完成。
具体地，亚损伤层越严重时，其中的晶体结构改变的越严重，即位错、畸变等情况越多、越严重，刻蚀气体更容易进入晶体的间隙，进而使得刻蚀进行地更快；因此，在初期刻蚀C原子层和Si原子层时，刻蚀较快，达到刻蚀终点的时间较短，终点检测***(End PointDetection，EPD)检测到的终点时间信号较早（即C原子层或Si原子层完成刻蚀的时间较短），随着逐层刻蚀的进行，损伤逐渐减少，刻蚀气体逐渐难以进入晶体间隙，刻蚀变慢，到刻蚀终点的时间较长，终点检测***(End Point Detection，EPD)检测到的终点时间信号逐渐变晚（即C原子层或Si原子层完成刻蚀的时间变长），由终点检测***(End PointDetection，EPD)检测到的终点时间信号形成的曲线呈线性上升的趋势；当亚损伤层刻蚀完成时，剩下的晶体结构不再存在位错、畸变的损伤问题，刻蚀气体难以与无损伤的晶圆发生反应，且终点检测***(End Point Detection，EPD)检测到的终点时间趋于平稳，不再上升，则可以根据形成的曲线达到的平稳状态判断亚损伤层刻蚀结束。
通过使用终点检测***(End Point Detection，EPD)检测每一层C原子层和Si原子层是否完成刻蚀，以及检测是否完成晶圆表面的亚损伤层的刻蚀、去除，不需要引入其他对晶圆造成破坏的测试，例如：化学腐蚀后观察表现腐蚀坑形貌等，有效地确保了晶圆的完整性，确保晶圆质量。
本发明的低损伤碳化硅界面的处理方法可以使用电感耦合等离子体（Inductively coupled plasma spectrometer，ICP）刻蚀设备等进行刻蚀，在刻蚀的过程中主要存在刻蚀和沉积的平衡，源功率和偏置功率的双电极设计能够使等离子体（plasma）充分解离，以提供高密度等离子体；其中，偏置功率主要提供方向性较强的轰击作用，引导带电粒子在电场的作用下向晶圆方向移动，在刻蚀过程中还会形成一定程度的微沉积（例如：在刻蚀C原子层时，含有O2的刻蚀气体，和Si反应生成的SiO2）附着在被刻蚀材料的表面，阻挡进一步地刻蚀，造成后续刻蚀地速率降低，以使在预设源功率和预设偏置功率下进行的后续刻蚀的实际速率低于理论速率，即在后续重复进行C原子层或Si原子层的刻蚀时，若是保持和前序的刻蚀步骤中同样的源功率和偏置功率，则会导致后续重复刻蚀时的速率相比于前序刻蚀时的速率有所降低。
可选地，为了改善上述问题，提高后续重复、交替刻蚀C原子层和Si原子层的速率，重复进行刻蚀C原子层的步骤中，每重复进行一次C原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次C原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w（例如：0.8w、1.0w、1.2w等），并将偏置功率相比于上一次C原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w（例如：0.08w、0.1w、0.12w等）；同理，重复进行刻蚀Si原子层的步骤中，每重复进行一次Si原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w（例如：0.8w、1.0w、1.2w等），并将偏置功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w（例如：0.08w、0.1w、0.12w等）。
通过增大源功率和偏置功率，特别是偏置功率的增大能够有效地提高带电粒子的轰击能力，破坏被刻蚀的C原子层或Si原子层表面的微沉积表层。
需要说明的是，随着亚损伤层被逐层去除，里层的Si原子和C原子受到的晶格畸变逐渐减轻，相对保持更稳定的结构，刻蚀的难度相比于损伤严重的位置大。通过在重复交替刻蚀C原子层和Si原子层的过程中，逐次增大源功率和偏置功率，可以提高带电粒子的轰击能力，保证刻蚀速率；而且，逐次增大源功率和偏置功率，还会造成表层强烈的粒子轰击造成电荷积累，并促使促使二次电子撞击原子，解离出更多的粒子参与反应，促使进一步去除剩余的、里层的损伤层。在后续重复刻蚀的过程中，提高偏置功率，还能进一步确保轰击的方向性更好，确保刻蚀的可靠进行。
本发明在交替、逐层的刻蚀C原子层和Si原子层的过程中，即刻蚀一层C原子层、再刻蚀一层Si原子层、之后再刻蚀一层C原子层、并再刻蚀一层Si原子层且以此循环刻蚀的过程中，使得带电等离子体与表层的亚损伤层的Si或C原子反应，依靠偏置电压（偏置功率）进行粒子的方向性控制，即可确保对Si-C间的共价键造成低损伤或者无明显损伤，并确保在表面的亚损伤层去除后不影响后续制备的半导体器件可靠性。
需要说明的是，在其他实施方式中，刻蚀的方式还可以采用RIE-PE刻蚀机等进行平行电极等离子（PE）刻蚀、反应等离子（RIE）刻蚀等，在此不作具体限定。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
S1清洗：用超纯水超声清洗碳化硅晶圆，超声波功率：500w，温度：30℃，时间：250s；用酸清洗，温度120℃，酸液成分体积比为H2SO4:H2O2:H2O=1:10:20，H2SO4浓度：98%、H2O2浓度：30%，清洗时间3min；用碱清洗，温度120℃，成分体积比为NH4OH:H2O2:H2O=1:2:10，NH4OH浓度：25%、H2O2浓度：30%，清洗时间3min。
S2刻蚀C原子层：将清洗后的碳化硅晶圆放置到刻蚀腔室内，设定压力：45mtorr，设定温度：60℃，刻蚀气体为O2、辅助气体为Ar，流量比O2:Ar=10:2，气体总量：200sccm；设定源功率（Source power）：300w，偏置功率（bias power）：20w；配合终点检测***(End PointDetection，EPD)检测刻蚀终点。
S3刻蚀Si原子层：设定压力：25mtorr，设定温度：60℃，刻蚀气体为SF6，气体流量：200sccm，设定源功率（Source power）：800w，偏置功率（bias power）：20w；配合终点检测***(End Point Detection，EPD)检测刻蚀终点。
S4：重复并交替进行步骤S2和S3，并根据终点检测***(End Point Detection，EPD)检测的刻蚀终点信号曲线（如图3所示，纵坐标为每次刻蚀的时间，横坐标为刻蚀次数），判定刻蚀85次时完成损伤层刻蚀。
实施例2
S1清洗：用超纯水超声清洗碳化硅晶圆，超声波功率：1000w，温度：25℃，时间：220s；用酸清洗，温度110℃，酸液成分体积比为H2SO4:H2O2:H2O=1:8:22，H2SO4浓度：98%、H2O2浓度：25%，清洗时间5min；用碱清洗，温度50℃，成分体积比为NH4OH:H2O2:H2O=1:3:12，NH4OH浓度：28%、H2O2浓度：25%，清洗时间5min。
S2刻蚀C原子层：将清洗后的碳化硅晶圆放置到刻蚀腔室内，设定压力：50mtorr，设定温度：100℃，刻蚀气体为O2、辅助气体为Ar，流量比O2:Ar=10:4，气体总量：250sccm；设定源功率（Source power）：2000w，偏置功率（bias power）：50w；配合终点检测***(EndPoint Detection，EPD)检测刻蚀终点。
S3刻蚀Si原子层：设定压力：50mtorr，设定温度：30℃，刻蚀气体为SF6，气体流量：250sccm，设定源功率（Source power）：2000w，偏置功率（bias power）：50w；配合终点检测***(End Point Detection，EPD)检测刻蚀终点。
S4：重复并交替进行步骤S2和S3直到完成损伤层刻蚀。
实施例3
S1清洗：用超纯水超声清洗碳化硅晶圆，超声波功率：300w，温度：50℃，时间：200s；用酸清洗，温度150℃，酸液成分体积比为H2SO4:H2O2:H2O=1:12:18，H2SO4浓度：98%、H2O2浓度：20%，清洗时间4min；用碱清洗，温度100℃，成分体积比为NH4OH:H2O2:H2O=1:3:8，NH4OH浓度：26%、H2O2浓度：20%，清洗时间5min。
S2刻蚀C原子层：将清洗后的碳化硅晶圆放置到刻蚀腔室内，设定压力：25mtorr，设定温度：20℃，刻蚀气体为O2、辅助气体为Ar，流量比O2:Ar=10:3，气体总量：100sccm；设定源功率（Source power）：300w，偏置功率（bias power）：30w；配合终点检测***(End PointDetection，EPD)检测刻蚀终点。
S3刻蚀Si原子层：设定压力：40mtorr，设定温度：50℃，刻蚀气体为SF6，气体流量：150sccm，设定源功率（Source power）：800w，偏置功率（bias power）：30w；配合终点检测***(End Point Detection，EPD)检测刻蚀终点。
S4：重复并交替进行步骤S2和S3直到完成损伤层刻蚀，每次重复时源功率按照1w/次的速率增加，且偏置功率以0.1w/次的速率增加。
综上所述，本发明的低损伤碳化硅界面的处理方法能够进一步有效地提高碳化硅晶圆的表面质量。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种低损伤碳化硅界面的处理方法，其特征在于，包括：
清洗，去除碳化硅晶圆表面的浆液层；
利用第一刻蚀气体刻蚀C原子层，所述第一刻蚀气体包括Ar和O2；
利用第二刻蚀气体刻蚀Si原子层，所述第二刻蚀气体包括SF6；
重复交替进行所述刻蚀C原子层的步骤和所述刻蚀Si原子层的步骤；
其中，所述刻蚀C原子层的步骤中，所述第一刻蚀气体的总流量为100-250sccm，所述Ar和所述O2的流量比为10:（2-4），刻蚀腔室的压力为25-50mtorr，温度为-10~100℃；源功率为200-2500w，偏置功率为20-50w；
所述刻蚀Si原子层的步骤中，所述第二刻蚀气体的流量为150~250sccm，刻蚀腔室的压力为10-50mtorr，温度为-10~100℃；源功率为500-2500w，偏置功率为20-50w；
重复进行所述刻蚀C原子层的步骤，具体包括：每重复进行一次C原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次C原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w，并将偏置功率相比于上一次C原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w。
2.根据权利要求1所述的低损伤碳化硅界面的处理方法，其特征在于，所述清洗的步骤，具体包括：用水进行超声清洗、用酸清洗和用碱清洗；
其中，所述用酸清洗包括使用硫酸、过氧化氢和水的混合溶液清洗所述碳化硅晶圆；
所述用碱清洗包括使用氨水、过氧化氢和水的混合溶液清洗所述碳化硅晶圆。
3.根据权利要求2所述的低损伤碳化硅界面的处理方法，其特征在于，在所述用酸清洗的步骤中，所述硫酸、所述过氧化氢和所述水的体积比为1:（8-12）:（18-22）；
在所述用碱清洗的步骤中，所述氨水、所述过氧化氢和所述水的体积比为1:（2-3）:（8-12）。
4.根据权利要求2所述的低损伤碳化硅界面的处理方法，其特征在于，控制所述用水进行超声清洗的温度为25-50℃；控制所述用酸清洗的温度为110-150℃；控制所述用碱清洗的温度为50-120℃。
5.根据权利要求1所述的低损伤碳化硅界面的处理方法，其特征在于，重复进行所述刻蚀Si原子层的步骤，具体包括：每重复进行一次Si原子层的刻蚀时，将源功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的源功率增加0.8-1.2w，并将偏置功率相比于上一次Si原子层刻蚀时的偏置功率增加0.08-0.12w。
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