阅读说明：本技术 一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法 (Method for calibrating temperature field of large-size silicon carbide high-temperature reaction device ) 是由 张新河 陈施施 温正欣 杨安丽 叶怀宇 张国旗 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法。该方法至少包括：用于校准高温反应腔的碳化硅衬底；使用蓝膜保护碳化硅衬底背面,在表面喷洒含一定浓度纳米二氧化硅的抛光液；静置数分钟后,清洗衬底材料,将其表面的抛光液洗去,此时抛光液中的纳米二氧化硅将在碳化硅衬底上结晶并均匀分布；揭去衬底背面的蓝膜,将此碳化硅衬底放入拟校准的碳化硅高温反应装置中加热至指定温度；降温取出衬底；观察碳化硅衬底表面的纳米二氧化硅结晶的分布情况,得出碳化硅高温反应装置的温场；检测完毕后,用氢氟酸清洗碳化硅衬底即可重复利用。该方法操作简单,重复率高,能有效的表征出大尺寸碳化硅高温反应装置的温场分布,有利于获得碳化硅反应设备的稳定温场及提高碳化硅外延层的均匀性。(The invention discloses a method for calibrating a temperature field of a large-size silicon carbide high-temperature reaction device. The method at least comprises the following steps: the silicon carbide substrate is used for calibrating the high-temperature reaction chamber; protecting the back surface of the silicon carbide substrate by using a blue film, and spraying polishing solution containing nano silicon dioxide with certain concentration on the surface; standing for several minutes, cleaning the substrate material, and washing away the polishing solution on the surface of the substrate material, wherein the nano silicon dioxide in the polishing solution is crystallized and uniformly distributed on the silicon carbide substrate; removing the blue film on the back of the substrate, putting the silicon carbide substrate into a silicon carbide high-temperature reaction device to be calibrated, and heating to a specified temperature; cooling and taking out the substrate; observing the distribution condition of the nano silicon dioxide crystals on the surface of the silicon carbide substrate to obtain a temperature field of the silicon carbide high-temperature reaction device; after the detection is finished, the silicon carbide substrate is cleaned by hydrofluoric acid and can be recycled. The method is simple to operate, has high repetition rate, can effectively represent the temperature field distribution of the large-size silicon carbide high-temperature reaction device, and is beneficial to obtaining the stable temperature field of silicon carbide reaction equipment and improving the uniformity of a silicon carbide epitaxial layer.)

一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法。

背景技术

第三代半导体碳化硅材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等优点，可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求，也是未来我国半导体技术的战略方向。随着第三代半导体材料的不断普及与发展，在电力电子、航天航空，新能源、智能电网、电动汽车等行业都发挥了关键作用。

为推动SiC功率器件的产业化发展，必须尽可能的降低其功率器件的生产成本，目前6英寸碳化硅已经成为市场主流，2015年8英寸碳化硅衬底已经发布，并得到各个衬底公司的迅速响应，商业化进程推动迅速。8英寸器件制造设备也已经成熟完备，可以预期超大尺寸的碳化硅将迅速降低碳化硅器件制造成本，推动碳化硅器件的商业化应用的良性发展。

但是目前尚没有针对超大尺寸的碳化硅外延设备，其中一个重要的原因在于超大尺寸碳化硅外延片的均匀性极难控制，大尺寸碳化硅高温反应装置会由于设备的使用，配件的老化，频繁升降温导致反应线圈应力积累变形导致温场变化，增加了超大尺寸碳化硅器件制造的不确定性。因此，快速判定大尺寸碳化硅高温反应装置的温场变化成为一种日常生产中的常规需求。

本发明专利提供了一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法，可以迅速通过高温下碳化硅衬底表面的二氧化硅结晶融化并被氢气带走形成的分布图形，有效判断设备的温场变化，进而采取相应的设备工艺改善，最终稳定获得高均匀性超大尺寸碳化硅外延材料，满足客户对碳化硅外延片外延层厚度和外延层掺杂浓度的均匀性要求。

本发明的目的在于提出一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法，可以迅速通过高温下碳化硅衬底表面的二氧化硅结晶融化并被氢气带走形成的分布图形，有效判断设备的温场变化，进行相应的设备工艺改善，最终稳定获得高均匀性超大尺寸碳化硅外延材料,满足客户对碳化硅外延片外延层厚度和外延层掺杂浓度的均匀性要求。

为达到上述目的，本发明提供一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法。其特征在于，该方法至少包括：用于校准高温反应腔的衬底碳化硅衬底A；使用蓝膜B保护碳化硅衬底背面，在碳化硅衬底A上喷洒含一定浓度的纳米二氧化硅的抛光液C；将喷洒了含一定浓度的纳米二氧化硅的抛光液C的碳化硅衬底材料A静置数分钟后，清洗碳化硅衬底材料A，将其表面残余的抛光液洗去，此时抛光液中的纳米二氧化硅将在碳化硅衬底A上结晶D并均匀分布；揭去保护碳化硅衬底A背面的蓝膜，将均匀分布有纳米二氧化硅结晶的碳化硅衬底A放入拟校准的碳化硅高温反应装置中加热至指定温度；降温取出碳化硅衬底A；在显微镜下观察碳化硅衬底A表面的纳米二氧化硅结晶D的分布情况，依据其分布形态可以得出碳化硅高温反应装置的温场；检测完毕后，用氢氟酸清洗碳化硅衬底A，去除表面残余的纳米二氧化硅结晶即可重复利用。

所述观察标的为抛光液静置所形成的二氧化硅结晶，直径在80-200nm。

所述将所述表面上均匀分布有纳米二氧化硅结晶的衬底放入拟校准的碳化硅高温反应装置中还包括：在放入拟校准的碳化硅高温反应装置的同时，通入氢气。

所述分布情况包括：依据指定温度情况下二氧化硅结晶融化并被氢气带走形成的分布图形。

本发明通过观测结晶在碳化硅衬底表面的二氧化硅颗粒在大尺寸碳化硅高温反应设备中受热融化并被H₂带走的图形分布，可描绘出大尺寸碳化硅高温反应装置的温场，通过温场分布情况进行温场校准。同时，使用后的碳化硅衬底经过氢氟酸清洗还可以继续重复使用，测试方法简单快捷。

附图说明

图1为本发明所阐述的一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法的流程图。

图2为实施例工艺步骤S3示意图。

图3为实施例工艺步骤S5示意图。

图4为实施例工艺步骤S8示意图。

图5为碳化硅衬底表面纳米二氧化硅结晶的分布情况。

图6为加热后碳化硅衬底表面分布的二氧化硅结晶分布。

图7为实施例中均匀分布有纳米二氧化硅结晶的碳化硅衬底A放入拟校准的碳化硅高温反应装置中加热至指定温度；降温取出碳化硅衬底A；在显微镜下观察碳化硅衬底A表面的纳米二氧化硅结晶D的分布情况。其中依据残余纳米二氧化硅结晶D的分布情况可以得出大尺寸碳化硅高温反应装置的温场分布情况。

具体实施方法

下文结合特定实例说明的实施方式，此处的实施例及各种特征和有关细节将参考附图中图示以及以下描述中详述的非限制性实施例而进行更完整的解释。省略众所周知的部件和处理技术的描述，以免不必要的描述使此处的实施例难以理解。在进行所述操作时，可以使用半导体工艺中众所周知的传统工艺。此处使用的示例仅仅是为了帮助理解此处的实施例可以被实施的方式，以及进一步使得本领域技术人员能够实施此处的实施例。因而，不应将此处的示例理解为限制此处的实施例的范围。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提出了一种针对大尺寸碳化硅高温反应装置的温场校准的方法，

具体实施方式

步骤如图一所示，具体步骤如下：

S1)以经过洁净清洗的常规商业用6英寸碳化硅为衬底为测试标的。

S2)使用蓝膜B保护6英寸碳化硅，使其背面不至于被抛光液沾污附着。

S3)向背面有蓝膜保护完备的6英寸碳化硅喷洒含一定浓度的纳米二氧化硅的抛光液C的碳化硅衬底材料A，

S4)静置数分钟，然后用纯水清洗，将碳化硅衬底材料表面残余的抛光液洗去；

S5)揭去碳化硅衬底背面的保护蓝膜

S6)将均匀分布有纳米二氧化硅结晶的碳化硅衬底A放入拟校准的碳化硅高温反应装置中同时按照正常生长工艺通入载气气体H₂，加热至指定温度，

S7)降温至室温，取出碳化硅衬底

S8)在显微镜下观察碳化硅衬底A表面的纳米二氧化硅结晶的分布情况，依据其分布形态可以得出碳化硅高温反应装置的温场；

S9)检测完毕后，用氢氟酸清洗碳化硅衬底A，去除表面残余的纳米二氧化硅结晶即可重复利用。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。虽然本发明已以较佳实例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述的方法及技术内容做出些许的更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术发案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围。