一种碳化硅沟槽刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅沟槽刻蚀方法，通过在存在微沟槽的沟槽底部进行高浓度离子注入使注入区的SiC非晶化，进而使用湿法溶液将非晶层去除，通过去除沟槽底部的非晶层可以得到圆滑的SiC沟槽；避免了复杂且耗时耗力的干刻工艺参数调整优化，在保证侧壁角度的同时改善了微沟槽的问题，放宽了工艺窗口。放宽了工艺窗口。放宽了工艺窗口。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅沟槽刻蚀方法


[0001]本专利技术涉及一种碳化硅沟槽刻蚀方法。

技术介绍

[0002]在碳化硅功率器件领域，台面和沟槽结构是各类器件的常用结构，但是由于碳化硅材料本身具有高硬度和强化学稳定性，无法直接通过常规酸碱溶液进行腐蚀。目前主要的碳化硅刻蚀方法为干法刻蚀，这种刻蚀工艺极易在沟槽底部形成微沟槽，在实际使用中会在底部形成电场集中，造成栅氧层的提前击穿。目前主要通过调节干法刻蚀的气体种类、气体流量和配比、刻蚀功率等参数进行微沟槽的消除。
[0003]通过调节干法刻蚀条件的方法由于该工艺涉及的参数变量很多，在实际操作起来需要制定很多实验方案，造成材料和时间成本损失，同时工艺的局限性也很大。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种碳化硅沟槽刻蚀方法，避免了复杂且耗时耗力的干刻工艺参数调整优化，在保证侧壁角度的同时改善了微沟槽的问题，放宽了工艺窗口。
[0005]本专利技术之一是这样实现的：一种碳化硅沟槽刻蚀方法，包括如下步骤：步骤1、将SiC衬底进行标准清洗后，在SiC衬底表面淀积第一掩膜层；步骤2、在第一掩膜层上进行光刻形成设定图形的光刻胶，去除光刻胶未覆盖区域的第一掩膜层，将光刻版的图形转移到第一掩膜层上，露出SiC衬底表面；步骤3、去除光刻胶，干法刻蚀SiC衬底，形成沟槽，刻蚀后保留第一掩膜层；步骤4、对SiC衬底上的沟槽区域进行离子注入，根据离子种类选择相应的注入剂量和注入能量，使注入区的碳化硅形成非晶层；步骤5、采用湿法去除第一掩膜层；步骤6、通过湿法腐蚀对注入区进行腐蚀处理，形成圆滑槽底拐角；步骤7、最后对SiC衬底进行后处理清洗，完成沟槽刻蚀。
[0006]进一步地，步骤3和步骤4之间还包括步骤a、淀积第二掩膜层，整面刻蚀第二掩膜层，形成沟槽的侧壁保护层；所述步骤5进一步具体为：采用湿法去除第一掩膜层和第二掩膜层。
[0007]进一步地，所述第二掩膜层的厚度小于所述第一掩膜层的厚度。
[0008]进一步地，所述步骤7进一步具体为：最后对SiC衬底采用HF酸去除自然氧化层，之后再进行RCA清洗，完成沟槽刻蚀。
[0009]本专利技术之二是这样实现的：一种碳化硅沟槽刻蚀方法，包括如下步骤：步骤1、将SiC衬底进行标准清洗后，在SiC衬底表面淀积第一掩膜层；步骤2、在第一掩膜层上进行光刻形成设定图形的光刻胶，去除光刻胶未覆盖区域的第一掩膜层，将光刻版的图形转移到第一掩膜层上，露出SiC衬底表面；
步骤3、去除光刻胶，对SiC衬底上的沟槽区域进行离子注入，根据离子种类选择相应的注入剂量和注入能量，使注入区的碳化硅形成非晶层；步骤4、采用湿法去除第一掩膜层；步骤5、通过湿法腐蚀对注入区进行腐蚀处理，形成圆滑槽底拐角；步骤6、最后对SiC衬底进行后处理清洗，完成沟槽刻蚀。
[0010]进一步地，根据沟槽深度，重复步骤1至6，直至达到所述沟槽深度。
[0011]进一步地，所述步骤6进一步具体为：最后对SiC衬底采用HF酸去除自然氧化层，之后再进行RCA清洗，完成沟槽刻蚀。
[0012]本专利技术具体包括如下步骤：本专利技术具有如下优点：通过在存在微沟槽的沟槽底部进行高浓度离子注入使注入区的SiC非晶化，进而使用湿法溶液将非晶层去除，通过去除沟槽底部的非晶层可以得到圆滑的SiC沟槽。和现有技术相比，避免了复杂且耗时耗力的干刻工艺参数调整优化，在保证侧壁角度的同时改善了微沟槽的问题，放宽了工艺窗口。
附图说明
[0013]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0014]图1为本专利技术方法的流程图；图2为本专利技术方法步骤1对应的原理示意图；图3为本专利技术方法步骤2对应的原理示意图；图4为本专利技术方法步骤3对应的原理示意图；图5和图6为本专利技术方法步骤4对应的原理示意图；图7为本专利技术方法步骤5对应的原理示意图；图8为本专利技术方法刻蚀得到的沟槽示意图。
具体实施方式
[0015]图1至8所示，本专利技术一种碳化硅沟槽刻蚀方法，具体步骤为：步骤1：对SiC衬底1进行标准清洗后，在SiC衬底1表面淀积第一掩膜层2；步骤2：在第一掩膜层2上进行光刻形成图形，去除光刻胶未覆盖区域的掩膜层，将光刻版的图形转移到掩膜层上，露出SiC衬底1表面；步骤3：去除光刻胶，干法刻蚀SiC衬底1，形成沟槽，刻蚀后保留第一掩膜层2；现有技术中干法刻蚀后存在槽底两侧的尖角；步骤4：淀积第二掩膜层3，整面刻蚀第二掩膜层3，形成沟槽的侧壁保护层3
‑
1；步骤5：对SiC衬底1上的沟槽区域进行高浓度离子注入，根据不同的离子种类选择相应的注入剂量和注入能量，使注入区4的碳化硅形成非晶层；步骤6：湿法去除第一掩膜层2和第二掩膜层3；步骤7：通过湿法腐蚀对注入区进行腐蚀处理，形成圆滑槽底拐角；步骤8：最后对SiC衬底1进行后处理清洗。
[0016]所述步骤1中的标准清洗为RCA清洗，为在20世纪60年代提出的清洗方法。所述第一掩膜层2为氧化物掩膜，优选的为二氧化硅掩膜，根据实际沟槽深度和第一掩膜层2与碳
化硅衬底1的刻蚀选择比确定第一掩膜层2的厚度；例如：当第一掩膜层为二氧化硅时，刻蚀1um深的碳化硅沟槽可选用不小于1.5um的二氧化硅掩膜；步骤2中的光刻包括前烘、涂胶、曝光、后烘、显影、坚膜，优选干法刻蚀工艺刻蚀第一掩膜层2；步骤3中SiC刻蚀方法可选用反应离子刻蚀和感应耦合等离子体刻蚀工艺，通常当沟槽角度大于75
°
时会出现微沟槽，因为本专利技术后续步骤中有微沟槽的处理方法，因此在此步SiC刻蚀工艺中优先考虑沟槽侧壁形貌和角度的调整，有利于得到垂直侧壁；步骤4中的第二掩膜层3为氧化物薄膜，优选为二氧化硅，厚度小于第一掩膜层2，可选0.3
‑
0.7um。在干法整面刻蚀第二掩膜层3时，会保留位于沟槽侧壁的第二掩膜层3，形成侧壁保护层3
‑
1，此侧壁保护层在后续的注入过程中阻挡注入离子在侧壁的横向扩散；步骤5中的离子注入为高剂量离子注入，所述高剂量指可以使表面注入区域的SiC材料非晶化的离子剂量，不同的注入离子根据其原子质量的差异，有不同的临界剂量。例如Al离子的临界剂量为1E15 cm
‑3，Ar离子的临界剂量为4.8E14cm
‑3；非晶化的SiC材料可以通过湿法工艺去除；步骤6中可以选用含HF的溶液去除第一掩膜层2和第二掩膜层3；步骤7中的湿法腐蚀溶液选用含HF和HNO3的混合溶液，例如HF：HNO3为1:1的溶液；或者含水和醋酸缓蚀剂的HF:HNO3为1：40的混合溶液。该溶液可以去除注入后SiC的非晶层，得到圆滑槽底拐角。
[0017]步骤8中的后处理清洗包括使用HF酸去除自然氧化层和RCA清洗，得到洁净的SiC沟槽。
[0018]实施例一可以不用两次淀积掩膜层，该刻蚀方法为：步骤1：对SiC衬底进行标准清洗后，在SiC衬底表面淀积第一掩膜层；步骤2：在第一掩膜层上进行光刻形成图形，去除光刻胶未覆盖区域的掩膜层，将光刻版的图形转移到掩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将SiC衬底进行标准清洗后，在SiC衬底表面淀积第一掩膜层；步骤2、在第一掩膜层上进行光刻形成设定图形的光刻胶，去除光刻胶未覆盖区域的第一掩膜层，将光刻版的图形转移到第一掩膜层上，露出SiC衬底表面；步骤3、去除光刻胶，干法刻蚀SiC衬底，形成沟槽，刻蚀后保留第一掩膜层；步骤4、对SiC衬底上的沟槽区域进行离子注入，根据离子种类选择相应的注入剂量和注入能量，使注入区的碳化硅形成非晶层；步骤5、采用湿法去除第一掩膜层；步骤6、通过湿法腐蚀对注入区进行腐蚀处理，形成圆滑槽底拐角；步骤7、最后对SiC衬底进行后处理清洗，完成沟槽刻蚀。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，步骤3和步骤4之间还包括步骤a、淀积第二掩膜层，整面刻蚀第二掩膜层，形成沟槽的侧壁保护层；所述步骤5进一步具体为：采用湿法去除第一掩膜层和第二掩膜层。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述第二掩膜层的厚度小于所述第一掩膜层的厚度。4.根据权利要求1所述的一种碳化硅沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋安英，李佳帅，张瑜洁，
申请(专利权)人：泰科天润半导体科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：