一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2；去除所述光刻胶。本发明专利技术实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，通过在碳化硅外延层上涂覆光刻胶，直接以光刻胶做掩膜进行刻蚀，减少了掩膜数量，提高了刻蚀效率，降低了刻蚀难度，有效的降低了碳化硅器件批量生产成本。SF6气体和O2气体循环交替作用于材料，一方面可以降低对光刻胶的刻蚀速率，另一方面有助于提高碳化硅沟槽的侧壁角度。

A shallow groove etching method of silicon carbide

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法
本专利技术涉及半导体器件领域，具体涉及到一种碳化硅沟槽刻蚀方法。
技术介绍
第三代半导体SiC材料和传统的半导体衬底材料(Si)电学参数差异极大。SiC材料具有较大的热导率、较宽的禁带间隙、很高的电子饱和速度和击穿电压、较低的介电常数，这些特性决定了其在高温、高频、大功率半导体器件等方面的应用潜力，当前半导体领域研发重点逐渐转移到碳化硅材料上。于碳化硅材料和硅材料的物理参数差别较大，无法套用传统硅衬底材料的的工艺制备方案。本专利提出的就是针对碳化硅材料的刻蚀工艺方案，区别于Si刻蚀工艺的主要原因就是Si-C之间存在强大的结合作用，其键能高于Si-Si，Si-C结合力比Si-Si高出约40％，且SiC的化学稳定性高于Si，因此碳化硅的刻蚀技术需要单独开发，无法延用传统材料的技术方案。在SiC器件制备中，传统的碳化硅沟槽刻蚀方法是：采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法在SiC外延片表面沉积一层二氧化硅(SiO2)薄膜，然后采用光刻方法形成台面图形，通过：①将图形转移到SiO2掩膜上，通过干法去胶将光刻胶掩膜去除；②以SiO2图形作为掩膜对SiC进行刻蚀；③湿法清洗，去除表面残留的SiO2掩膜。可以看出，传统碳化硅沟槽刻蚀方法涉及两道刻蚀步骤，由于两次掩膜材料不同，去除方式也不同，在繁杂的制备过程中极易带来工艺误差、引入新的杂质、面临SiO2掩膜去除困难等问题，并且，现有技术中对碳化硅沟槽侧壁刻蚀的角度难以达到满意的效果。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的技术问题为由于两次掩膜材料不同，去除方式也不同，在繁杂的制备过程中极易带来工艺误差、引入新的杂质，并且对碳化硅沟槽侧壁刻蚀的角度难以满意。本专利技术实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2；去除所述光刻胶。可选地，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2的循环终点为O2。可选地，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2的交替时间为0.7～1.3秒。可选地，所述以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀包括：以预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比进行干法刻蚀，所述预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比为1.3:1～1.88:1。可选地，所述SF6气体预设流量25sccm～35sccm，所述O2气体预设流量5sccm～15sccm。可选地，通入所述SF6气体时，控制反应腔的压力为17mTorr～23mTorr，主刻蚀功率<1000W。可选地，下电极功率500W～750W。可选地，通入所述O2气体时，控制反应腔的压力为9.5mTorr～10.5mTorr，主刻蚀功率1045W～1155W。可选地，下电极的功率750W～1000W。本专利技术实施例还提供一种碳化硅器件，包括：碳化硅器件本体；沟槽，位于所述碳化硅器件本体，所述沟槽采用权利要求1-9任意一项所述的一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法得到。与现有技术相比，本专利技术实施例具有如下有益效果：1.本专利技术实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，通过在碳化硅外延层上涂覆光刻胶，直接以光刻胶做掩膜进行刻蚀，减少了掩膜数量，提高了刻蚀效率，降低了刻蚀难度，有效的降低了碳化硅器件批量生产成本。2.本专利技术实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，通过干法刻蚀，采用氦气(He)、六氟化硫(SF6)气体和氧气(O2)混合气体，SF6气体和O2气体循环交替作用于材料，一方面可以降低对光刻胶的刻蚀速率，另一方面有助于提高碳化硅沟槽的侧壁角度。3.本专利技术实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，通过控制SF6气体与O2气体流量、控制反应腔的工艺压力和主刻蚀功率，提高了刻蚀工艺，有利于进一步提高干法刻蚀的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。图1是本专利技术实施例的碳化硅沟槽刻蚀方法的示意图；图2是本专利技术实施例的碳化硅结构示意图；图3是本专利技术实施例的涂胶后碳化硅结构示意图；图4是本专利技术实施例的光刻后碳化硅结构示意图；图5是本专利技术实施例的刻蚀后碳化硅结构示意图；图6是本专利技术实施例的干法去胶的示意图；图7是本专利技术实施例的湿法去胶的示意图；图8是本专利技术实施例刻蚀结果的示意图。附图标记：1-碳化硅衬底；2-碳化硅外延层；3-碳化硅样品；4-光刻胶；5-残留光刻胶；6-碳化硅成品；7-上部刻蚀宽度；8-下部刻蚀宽度；A-左边侧壁刻蚀角度；B-右边侧壁刻蚀角度。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀的方法，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：S1.在碳化硅外延层2上涂覆光刻胶4。如图2～图3，首先在碳化硅衬底1生长了一层或者多层碳化硅外延层2，然后对碳化硅样品3进行RCA标准清洗，最后在碳化硅样品3上涂覆一层粘附剂再进行涂覆光刻胶4。本实施例中可采用气相外延法，在碳化硅衬底生长一层或者多层碳化硅外延层2。然后，对碳化硅样品3进行清洗，该清洗方法为半导体领域一种常规的RCA标准清洗法，具体步骤如下：先配制氢氟酸溶液(HF:H2O＝1:10)，然后将样品支架清洗、吹干，并将碳化硅样品3放于支架上。配制3#液(硫酸：H2O2＝3:1)。需要注意的是：硫酸最后加，同时用另一容器煮水。3#液配液完成后，将碳化硅样品3放入3#液中煮洗，时间大约为15min，取出。加热碳化硅样品3至250℃，拎起装有碳化硅样品3的支架稍凉片刻，然后将支架放到热水中，进行冲水。配制1#液(氨水：H2O2：H2O＝1:1:5-1:1:7)：将前两者倒入热水中，加热到75～85℃，时间大约为10～20min。然后将装有碳化硅样品3的支架放入1#液，时间大约15min，再将支架取出放到热水中，进行冲水。配制2#液(HCl：H2O2：H2O＝1:1:5)：前两者倒入热水中。配制完成后，将装有碳化硅样品3的支架取出并放入2#液，时间大约15min。然后将支架取出，放热水中并进行冲水。采用10％的氢氟酸冲洗碳化硅样品3，冲洗时间大约5～10s，去除碳化硅样品3表面氧化层。然后采用去离子水冲洗，冲洗时间大约20min。将样品采用RCA清洗方法清洗完成后，在碳化硅样品3上涂覆一层粘附剂再进行涂覆光刻胶4。光刻胶4的型号包括AZ703和AZ603，是正性光刻胶，采用全自动涂胶方式，在旋涂光刻胶4前先涂覆一层HMDS粘附剂。本实施例中，对光刻胶4的型号和粘附剂的种类并不做限定，本领域的技术人员可根据实际情况确定。有益效果：本专利技术实施例通过在碳化硅外延层2上涂覆光刻胶，直接以光刻胶4做掩膜进行刻蚀，减少了掩膜数量，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2；去除所述光刻胶。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2；去除所述光刻胶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2的循环终点为O2。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF6和O2的交替时间为0.7～1.3秒。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀包括：以预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比进行干法刻蚀，所述预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比为1.3:1～1.88:1。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，吴昊，田亮，李嘉琳，孙俊敏，张红丹，焦倩倩，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11