碳化硅晶片的刻蚀方法技术

本发明专利技术公开一种碳化硅晶片的刻蚀方法，其包括：传入步，将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室；刻蚀步，向所述工艺腔室中通入工艺气体，将所述工艺气体激发为等离子体，刻蚀所述碳化硅晶片，其中，所述工艺气体包括刻蚀气体和稀释气体，所述刻蚀气体用于刻蚀所述碳化硅晶片，所述稀释气体用于稀释激发所述工艺气体得到的等离子体的浓度。采用上述技术方案公开的刻蚀方法刻蚀碳化硅晶片，可以防止形成的刻蚀结构的侧壁和底面近乎垂直，会引起尖端放电现象，从而容易损坏器件的问题。从而容易损坏器件的问题。从而容易损坏器件的问题。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶片的刻蚀方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，尤其涉及一种碳化硅晶片的刻蚀方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)材料作为第三代宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场强度大、饱和电子漂移速度大和能承受极端环境变化等一系列优点，使得SiC材料在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面有极大的应用潜力。目前碳化硅材料主要是被应用到电子器件的制备中。
[0003]碳化硅材料的硬度很高，化学性质十分稳定，一般采用干法刻蚀对碳化硅晶片进行刻蚀，通常来说，在刻蚀碳化硅晶片的过程中，容易出现沟槽的底壁较为平坦的情况，在这种情况下，沟槽的侧壁与沟槽的底面近乎垂直，这会引起尖端放电现象，从而容易损坏器件。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开一种碳化硅晶片的刻蚀方法，以解决目前刻蚀碳化硅晶片时，形成的刻蚀结构的侧壁和底面近乎垂直，会引起尖端放电现象，从而容易损坏器件的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]本专利技术实施例公开一种碳化硅晶片的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括：
[0007]传入步，将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室；
[0008]刻蚀步，向所述工艺腔室中通入工艺气体，将所述工艺气体激发为等离子体，刻蚀所述碳化硅晶片，其中，所述工艺气体包括刻蚀气体和稀释气体，所述刻蚀气体用于刻蚀所述碳化硅晶片，所述稀释气体用于稀释激发所述工艺气体得到的等离子体的浓度。
[0009]本专利技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0010]本申请实施例提供一种碳化硅晶片的刻蚀方法，采用该刻蚀方法对碳化硅晶片进行刻蚀时，先将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室内，之后向工艺腔室内通入工艺气体，工艺气体中包括用于可以被激发为等离子体且提供刻蚀碳化硅晶片作用的刻蚀气体。并且，工艺气体中还包括用于稀释激发工艺气体得到的等离子体浓度的稀释气体，随着碳化硅晶片上沟槽或沉孔等刻蚀结构的逐步形成，且随着工艺气体的不断通入，以及排气系统的持续工作，等离子体与碳化硅晶片反应产生的副产物能够自刻蚀结构内被排出，从而保证工艺气体能够不断地补充至刻蚀结构内继续对碳化硅晶片进行刻蚀，使刻蚀结构的深度逐渐增大。
[0011]但是，由于刻蚀结构仅具有一个开口，使得工艺气体的进入和副产物的排出均只能通过该开口进行，因此，对于刻蚀结构内的空间来说，相比于位于刻蚀结构中心的部分空间来说，位于刻蚀结构边缘的部分空间内的副产物更难以排出，且工艺气体更不容易补充至位于刻蚀结构的边缘的空间内，造成刻蚀结构的边缘的部分的被刻蚀效率小于位于刻蚀结构中心的部分被刻蚀效率。同时，在通入反应腔内的工艺气体的总通入速率不变的情况
下，通过在刻蚀气体中混入稀释气体，可以降低刻蚀气体在工艺气体中的浓度，这能够进一步增大刻蚀结构边缘部分的被刻蚀速率和刻蚀结构中心部分的被刻蚀速率的差值，使刻蚀结构的中心的深度大于刻蚀结构的边缘的深度，且使刻蚀结构的底部的深度自中心向边缘逐渐减小，从而尽量防止出现刻蚀结构的侧壁与底面较为垂直的情况，进而防止碳化硅晶片发生尖端放电现象，降低器件的损坏率。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0013]图1为本申请实施例公开的碳化硅晶片的刻蚀方法的流程图；
[0014]图2～图5为采用本申请实施例公开的刻蚀方法刻蚀碳化硅晶片形成的成品的电子显微镜照片。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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。
[0016]以下结合附图，详细说明本专利技术各个实施例公开的技术方案。
[0017]如图1
‑
图5所示，本申请实施例公开一种碳化硅晶片的刻蚀方法，采用该刻蚀方法可以对碳化硅晶片进行刻蚀，以在碳化硅晶片上形成沟槽等刻蚀结构，上述刻蚀方法包括：
[0018]S1、传入步，将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室中。具体地，碳化硅晶片上的图形化掩膜可以经旋涂光刻胶，且经曝光、显影等过程形成。并且，可以根据沟槽等刻蚀结构的形状等实际需求，对应改变光罩的形状以改变所形成的掩膜的具体结构。工艺腔室为半导体刻蚀设备的工艺腔室，通过机械手等传入机构，可以将碳化硅晶片传入至工艺腔室中，且使碳化硅晶片被安置在对应的位置处，以便于对碳化硅晶片后续加工工作的进行。其中，工艺腔室内可以设置有静电卡盘，碳化硅晶片可以被吸附固定在静电卡盘上。
[0019]S2、刻蚀步，向工艺腔室中通入工艺气体，将工艺气体激发为等离子体，刻蚀碳化硅晶片，其中，工艺气体包括刻蚀气体和稀释气体，刻蚀气体用于刻蚀碳化硅晶片，稀释气体用于稀释激发工艺气体得到的等离子体的浓度。
[0020]具体地，可以通过气体管路向工艺腔室内通入工艺气体，工艺气体为刻蚀气体和稀释气体混合之后形成的组合气体。更具体地，可以预先将刻蚀气体和稀释气体进行混合，之后再一并通入至工艺腔室内；或者，也可以在输送刻蚀气体的管路的某一位置设置开口，且使稀释气体通过前述开口混入刻蚀气体中，使刻蚀气体和稀释气体一并被通入至工艺腔室中。
[0021]刻蚀气体可以提供刻蚀碳化硅的作用，以在碳化硅晶片上形成沟槽等刻蚀结构，刻蚀结构的深度可以根据实际需求确定，且通过控制工艺气体的通入时间等参数，即可在碳化硅晶片上形成对应深度的刻蚀结构。在刻蚀气体被通入工艺腔室内之后，受同通电线
圈的作用，刻蚀气体可以被激发成等离子体，借助刻蚀气体被激发所形成的等离子体可以为碳化硅晶片提供刻蚀作用。
[0022]稀释气体无法与碳化硅晶片进行反应，且稀释气体虽然亦可以被通入至工艺腔室内，但是，通电线圈不会将稀释气体激发成等离子体，使稀释气体能够稀释等离子体，以在工艺腔室的容积和工艺气体的通入速率等参数不变的情况下，降低等离子体在工艺腔室内的浓度。因此，工艺气体在被通入工艺腔室内之后，受通电线圈的激励作用，工艺气体可以形成包括等离子体和稀释气体的混合体，当然，不排除少量的刻蚀气体未被激发成等离子体，因此，工艺腔室内亦可以包括少量的刻蚀气体。
[0023]本申请实施例提供一种碳化硅晶片的刻蚀方法，采用该刻蚀方法对碳化硅晶片进行刻蚀时，先将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室内，之后向工艺腔室内通入工艺气体，工艺气体中包括用于可以被激发为等离子体且提供刻蚀碳化硅晶片作用的刻蚀气体。并且，工艺气体中还包括用于稀释激发工艺气体得到的等离子体浓度的稀释气体，随着碳化硅晶片上沟槽或沉孔等刻蚀结构的逐步形成，且随着工艺气体的不断通入，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶片的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法包括：传入步，将表面具有图形化掩膜的碳化硅晶片传入工艺腔室；刻蚀步，向所述工艺腔室中通入工艺气体，将所述工艺气体激发为等离子体，刻蚀所述碳化硅晶片，其中，所述工艺气体包括刻蚀气体和稀释气体，所述刻蚀气体用于刻蚀所述碳化硅晶片，所述稀释气体用于稀释激发所述工艺气体得到的等离子体的浓度。2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀步之前还包括：预刻蚀步，向所述工艺腔室中通入预刻蚀气体，将所述预刻蚀气体激发为等离子体，刻蚀所述碳化硅晶片，其中，所述预刻蚀气体包括物理轰击气体和化学刻蚀气体，所述物理轰击气体的流量大于所述化学刻蚀气体的流量。3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括氧气和氯气，所述稀释气体包括氦气、氮气和氖气中的至少一种，所述刻蚀气体的流量和所述稀释气体的流量的比例为2:1。4.根据权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀步中，采用的上电极功率为500～3000W，下电极功率为0～900W，腔室压力为1～100mT，工艺时间为50～5000s，所述刻蚀气体包括氧气和氯气，所述氧气的流量为1～100sccm，所述氯气的流量为1～100sccm，所述稀释气体包括氮气，所述氮气的流量为1～100sccm。5.根据权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述物理轰击气体包括氩气，所述化学刻蚀气体包括六氟化硫气体和氧气，所述物理轰击气体的流量的和所述化学刻蚀气体的流量的比例大于2:1。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓宇，林源为，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：