碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，包括：提供碳化硅基板；形成沟槽结构于碳化硅基板之中；进行第一次热氧化，用于该沟槽结构之中形成顶部氧化层、底部氧化层与侧壁氧化层；沉积保护层于该顶部氧化层、该底部氧化层与该侧壁氧化层之上；进行刻蚀，以移除覆盖该底部氧化层上面的该保护层，直到该底部氧化层、侧壁氧化层裸露出来，以形成刻蚀区；进行第二次热氧化，用于刻蚀区中形成氧化层于该底部氧化层之上；其中该热氧化过程的实施温度为大于1100℃。热氧化过程的实施温度为大于1100℃。热氧化过程的实施温度为大于1100℃。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法


[0001]本专利技术涉及一种碳化硅基板，特别涉及一种碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法。

技术介绍

[0002]在半导体元件制程之中，氧化硅层的形成通常是以加热方式来执行。通过加热硅或碳化硅表面来生长二氧化硅。碳化硅(Silicon carbide，SiC)的氧化过程会于氧化物/碳化硅界面层产生积聚碳团及高密度的积存电荷。因此，在加热氧化之后，通常会施行另一个长时间氧化后的退火步骤。由于碳化硅具有宽能隙、高临界崩溃电场强度以及高热导率等特性，被认为是功率开关元件的极佳材料。另外，相较于蓝宝石基板而言，碳化硅基板与氮化镓之间的晶格匹配更佳，因此，于碳化硅基板更广泛的用于半导体元件之中。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供可以增加碳化硅基板的底部氧化层厚度的碳化硅基板结晶结构型态。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0004]本专利技术提供一种碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，包括：提供碳化硅基板；形成沟槽结构于碳化硅基板之中；进行第一次热氧化，以于该沟槽结构之中形成顶部氧化层、底部氧化层与侧壁氧化层；沉积保护层于该顶部氧化层、该底部氧化层与该侧壁氧化层之上；进行刻蚀以移除覆盖该底部氧化层上的保护层，直到底部氧化层、侧壁氧化层裸露出来，以形成刻蚀区；执行第二次热氧化，用于刻蚀区中形成氧化层于该底部氧化层之上；其中该热氧化过程的实施温度为大于1100℃。例如1100℃～1600℃的温度。
[0005]根据本专利技术的一观点，碳化硅基板具有上表面的(0001)晶面，侧面的晶面。沟槽结构是通过光刻和刻蚀形成。该保护层之材料为石墨。
[0006]根据本专利技术的另一观点，第一次热氧化是通过湿氧的热氧化法来执行、干氧的热氧化法或气体分子NO及N2O的气体环境下执行。第一次热氧化是通过氮系列元素气体分子NO,NO2,N2O及NH3的至少一个的环境下执行。
[0007]此些优点及其他优点从以下较佳实施例之叙述及申请专利范围将使读者得以清楚了解本专利技术。
附图说明
[0008]如下所述的对本专利技术的详细描述与实施例的示意图，应使本专利技术更被充分地理解；然而，应可理解此仅限于作为理解本专利技术应用的参考，而非限制本专利技术于特定实施例之中。
[0009]图1为本专利技术实施例碳化硅基板示意图；
[0010]图2为本专利技术实施例的于碳化硅基板上形成光阻图案的示意图；
[0011]图3为本专利技术实施例的刻蚀碳化硅基板形成一沟槽的示意图；
[0012]图4为本专利技术实施例的碳化硅基板的沟槽的示意图；
[0013]图5为本专利技术实施例的执行加热氧化过程于碳化硅基板的沟槽的示意图；
[0014]图6为本专利技术实施例的淀积一保护层于沟槽结构之上的示意图；
[0015]图7为本专利技术实施例进行刻蚀以移除底部层的示意图；
[0016]图8为本专利技术实施例进行第二次热氧化过程于碳化硅基板沟槽底部的示意图；
[0017]图9为本专利技术实施例的形成厚底部氧化层沟槽结构的示意图。
[0018]主要部件附图标记：
[0019]100碳化硅基板
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102水平上表面
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104垂直面
[0020]106光阻图案
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108刻蚀区域
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110沟槽
[0021]112剩余的光阻
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114沟槽的底部
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116沟槽的侧壁
[0022]118上表面
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120沟槽底部的氧化层
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122沟槽侧壁的氧化层
[0023]124碳化硅基板的上表面的氧化层
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126覆盖层
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128侧壁层
[0024]130底部层
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132刻蚀区
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134底部的氧化层
具体实施方式
[0025]此处本专利技术将针对专利技术具体实施例及其观点加以详细描述，此类描述为解释本专利技术的结构或步骤流程，其供以说明之用而非用以限制本专利技术的权利要求。因此，除说明书中的具体实施例与较佳实施例外，本专利技术亦可广泛施行于其它不同的实施例中。
[0026]本专利技术的碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，如底下所述。首先，提供一碳化硅(SiC)基板100，如图1所示。在本专利技术之中，碳化硅基板100具有水平上表面102与垂直面104。举一实施例，碳化硅基板100具有上表面晶面为(0001)面与一侧面的晶面为面。
[0027]在一实施例之中，碳化硅基板100可以应用于绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)半导体元件之中。IGBT半导体元件采用沟槽(Trench)结构。在此沟槽结构之中，将原来水平方向的栅极改为垂直方向。在沟槽结构的IGBT元件之中，由于相邻元胞的耗尽区(Depletion Region)不会互相靠近，因此寄生的结栅场效应晶体管(Junction Gate Field Effect Transistor:JFET)区得以消除。另外，沟槽结构的IGBT元件可以有效的抑制闩锁(Latch-Up)。
[0028]然后，在碳化硅基板100上形成光阻图案106，定义刻蚀区域108，如图2所示。其中光阻图案106可以利用光刻(Photolithography Process)来实现。接下来，以光阻图案106作为掩膜版进行刻蚀，形成沟槽110，如图3所示。沟槽110的长度、宽度、深度可以依照不同的元件而设计。刻蚀过程有例如湿法刻蚀、干法刻蚀、溅射刻蚀、或其他方法。在一些实施例中，形成沟槽110的刻蚀过程包括利用一种或多种刻蚀剂材料。在一些实施例中，刻蚀剂材料包括使用Cl2、SF6、HBr、HCl、CF4、CHF3、C2F6、C4F8、或其他类似的刻蚀剂材料的一种或多种。
[0029]之后，将剩余的光阻112移除，以形成底部114、侧壁116的沟槽以及上表面118，如图4所示。接着，进行热氧化(Thermal Oxidation)，用于沟槽的底部114、侧壁116与碳化硅基板100的上表面118分别形成沟槽底部的氧化层120、沟槽侧壁的氧化层122与碳化硅基板100的上表面的氧化层124。在本实施例之中，在1450℃以下的温度(例如1100℃～1450℃的温度)实施热氧化过程，在碳化硅基板的沟槽结构的表面进行热氧化，以形成氧化层薄膜。
[0030]上述热氧化过程可以通过使用湿氧的热氧化法形成氧化层薄膜，或者通过使用干氧的热氧化法形成氧化层薄膜，或者通过使用干氧及氮的热氧化法形成氧化层薄膜。上述沟槽底部的氧化层120、沟槽侧壁的氧化层122与碳化硅基板100的上表面的氧化层124的厚度可以通过过程温度、热氧化时间、热氧化方法、或者其他参数条件来控制、决定。
[0031]在另一实施例之中，上述热氧化过程可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，包含：提供碳化硅基板；形成沟槽结构于该碳化硅基板之中；进行第一次热氧化，以于该沟槽结构之中形成顶部氧化层、底部氧化层与侧壁氧化层；沉积保护层于该顶部氧化层、该底部氧化层与该侧壁氧化层之上；进行刻蚀，以移除覆盖该底部氧化层上面的该保护层，直到该底部氧化层、侧壁氧化层裸露出来，以形成一刻蚀区；以及进行第二次热氧化，以于该刻蚀区之中形成氧化层于该底部氧化层的上面；其中该热氧化过程的实施温度为大于1100℃。2.根据权利要求1所述的碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，所述碳化硅基板具有上表面的0001晶面，侧面的晶面。3.根据权利要求1所述的碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，所述沟槽结构是通过刻蚀工艺而形成。4.根据权利要求3所述的碳化硅基板的底部氧化层增厚的制作方法，其特征在于，所述刻蚀工艺的刻蚀剂材料包括以下至少之一：Cl2、SF...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴茂州，高巍，廖运健，
申请(专利权)人：成都蓉矽半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：