SiC는 기존의 Si와 비교해 넓은 밴드갭, 높은 항복 전압, 빠른 전자 포화 속도, 우수한 열전도율, 뛰어난 기계적 강도와 같은 탁월한 물리적 특성으로 인해 파워 반도체 소재로서 주목을 받아 왔다. SiC 웨이퍼의 제조 공정은 Si 단결정 성장 단계를 제외하면 대부분의 공정과 유사한 절차를 따르며, 고품질 SiC 웨이퍼 생산을 위해서는 입자 및 금속 불순물과 같은 다양한 오염물질에 대한 관리가 필요하다. SiC 웨이퍼의 세정 공정은 고품질 파워 반도체 제조와 높은 수율을 달성하는 데 결정적으로 중요하다. Si 웨이퍼의 오염 입자 세정 메커니즘은 잘 알려져 있으며, 일반적으로 전기정적 반발력의 증가를 바탕으로 산화와 식각의 원리를 이용한 RCA 세정을 수행한다. 그러나 이전 연구에 따르면, SiC는 RCA 세정에 사용되는 화학 혼합물이 산화와 식각을 유발하지 않는 특성을 보이므로, Si 세정 메커니즘과는 구별되는 더 나은 오염 제거를 위한 대체 세정 방법을 찾아야 한다. 특히, SiC 제조 중 발생하는 삼각 표면 결함과 같은 결정 결함에 갇힌 입자 오염물질을 제거하는 데에는 화학 기반 세정 방법이 효과적이지 않다. 본 연구에서는 결정 결함 내의 입자 오염 제거를 특히 중점으로 하여, SiC 웨이퍼에서 입자 오염물질을 효과적으로 제거하기 위한 다양한 화학-기계적 세정 기술을 평가하였다. SiC는 Si보다 기계적 강도가 우수하므로, 본 연구는 PVA 브러시 스크러빙 기법과 수소가 용해된 DIW를 이용하는 메가소닉 세정 기법을 포함한 화학-기계적 세정 기술을 평가한다. 대부분의 입자 오염은 CMP 공정 중에 발생하므로, 세정 평가를 위해 4H-SiC 웨이퍼를 CMP 장비로 연마하여 입자 오염을 재현하였다. 또한, 입자 오염 방법에 따른 입자 제거 성능을 비교·평가하기 위해, 입자를 딥핑(dipping) 방법으로 오염시켰다. 입자 제거 효율은 광학 현미경으로 SiC에서의 입자 제거율을 계산하여 평가하였고, 결정 결함에 갇힌 입자의 제거는 FESEM을 사용하여 평가하였다. PVA 브러시 스크러빙과 메가소닉 세정 방법 모두 표면 입자 제거에서 우수한 성능을 보였다. 다만 PVA 브러시 스크러빙은 결정 결함에 갇힌 입자를 제거하는 데 있어 효율이 더 낮았으며, 메가소닉 세정 방법은 더 높은 효율을 보였다. 특히 수소가 용해된 DIW를 사용한 경우 입자 제거 성능이 더 우수하였다. 이는 수소가 용해된 DIW를 사용한 메가소닉 세정에서 관찰되는 더 큰 기포 캐비테이션 효과에 기인하며, 그 결과 캐비테이션 기포 붕괴 시 더 많은 에너지가 전달되어 기판 표면뿐 아니라 결정 결함 내부의 입자까지 보다 효과적으로 세정되기 때문이다. SiC 웨이퍼의 입자 세정을 위해 화학-기계적 세정 공정은 우수하며, 특히 수소가 용해된 DIW를 사용한 메가소닉 세정이 결정 결함에 갇힌 입자 오염물질을 제거하는 데 효과적임이 확인되었다.

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