[发明专利]一种碳化硅衬底退火工艺及碳化硅衬底退火设备

说明书

本发明涉及半导体领域，公开一种碳化硅衬底退火工艺及碳化硅衬底退火设备，一种碳化硅衬底退火工艺，具体包括：将双层掩蔽层放置于需退火的碳化硅衬底一侧，以遮蔽碳化硅衬底表面，且双层掩蔽层与碳化硅衬底之间的距离D满足：0μm＜D≤300μm；对碳化硅衬底进行退火处理。碳化硅衬底和双层掩蔽层之间的间距可以调整，进而达到改善碳化硅衬底表面粗糙度的目的。因此，碳化硅衬底退火结束后无需复杂的掩蔽层去除工艺，只需直接将双层掩蔽层拿走即可，从而在保证相同效果的情况下优化工艺来实现工艺成本的降低。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种碳化硅衬底退火工艺及碳化硅衬底退火设备。

背景技术

碳化硅(SiC)作为第三代新型半导体，具有禁带宽度宽、临界击穿电场高、热导率高等特点，其应用在高温、高压、高频、大功率等领域相比于传统的硅基器件有很大优势。

SiC器件由于材料特殊，因此和传统的Si相比，在工艺上存在很多区别。由于SiC键能很大且杂质在SiC中的固溶度很低，因此扩散工艺无法实现n型或p型掺杂，离子注入是实现SiC掺杂的唯一方法。由于离子注入工艺能量高、剂量大，因此会破坏SiC晶格结构，产生缺陷，造成不可忽视的影响。同时，杂质被注入到SiC衬底中，由于隧道效应(掺杂杂质并没有替位被掺杂的衬底元素)导致注入的杂质并不是全部有效的，需要对其进行进一步的激活处理。因此，需要对离子注入的衬底进行退火，退火工艺不仅可以修复晶格，显著降低缺陷密度，而且可以大幅提高杂质的激活率。

由于SiC键能很大，因此需要在高温(1200℃-1800℃)下进行退火工艺。但同时高温又会导致SiC中的Si原子蒸发，使SiC表面粗糙化。现有技术中为解决这个问题会增加工艺耗时和流片成本。

发明内容

本发明公开了一种碳化硅衬底退火工艺及碳化硅衬底退火设备，用于改善碳化硅衬底退火工艺，降低工艺耗时的同时降低了成本。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碳化硅衬底退火工艺，包括：

将双层掩蔽层放置于需退火的碳化硅衬底一侧，以遮蔽所述碳化硅衬底表面，且所述双层掩蔽层与所述碳化硅衬底之间的距离D满足：0μm＜D≤300μm；

对所述碳化硅衬底进行退火处理。

上述碳化硅衬底退火工艺中，双层掩蔽层放置在需退火的碳化硅衬底一侧，且双层掩蔽层距离碳化硅衬底表面的距离D小于300μm，且D可以无限的接近于零，但不能为零。双层掩蔽层虽然不是直接接触碳化硅衬底表面，但是二者之间的间距很小，只有几百微米，即使Si原子发生蒸发，也会被反弹再次进入到碳化硅衬底中。碳化硅衬底和双层掩蔽层之间的间距可以调整，进而达到改善碳化硅衬底表面粗糙度的目的。因此，碳化硅衬底退火结束后无需复杂的掩蔽层去除工艺，只需直接将双层掩蔽层拿走即可，从而在保证相同效果的情况下优化工艺来实现工艺成本的降低。

可选地，所述双层掩蔽层采用以下工艺制作：

在1600℃-1700℃的氩环境中，直接在第一掩蔽层上用脉冲激光沉积法沉积第二掩蔽层。

可选地，所述第一掩蔽层的厚度为2μm-5μm。

可选地，所述第二掩蔽层的厚度为0.5μm-1μm。

可选地，所述双层掩蔽层与所述碳化硅衬底之间的距离为250μm-300μm。

可选地，所述双层掩蔽层的面积大于等于所述碳化硅衬底的面积。

可选地，所述双层掩蔽层和所述碳化硅衬底均为圆形，且所述双层掩蔽层的直径大于所述碳化硅衬底直径的20％。

可选地，所述将双层掩蔽层放置于需退火的碳化硅衬底一侧，以遮蔽所述碳化硅衬底表面，包括：