[发明专利]一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种自对准台面形成平滑底部方法，具体涉及的是一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法。

背景技术

宽禁带半导体材料碳化硅（SiC）具有宽禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率等特性。SiC衬底上的SiC外延是制造高温、高频、大功率等器件最重要的半导体材料，具有超强的性能和广阔的应用前景。在SiC微波及电力电子器件中，台面结构是肖特基二极管、静态感应晶体管、结型场效应晶体管等常用的结构，所以如何制作平滑的没有波浪及鸟嘴问题的台面底部从而便于形成覆盖良好的栅金属是实现器件性能及可靠性的关键方法。

在SiC器件制作中，实现不同高度和具有陡峭坡度的台面的常用方法是：采用光刻方法形成台面图形，然后再采用大面积电子束垂直蒸发Ni、Al等金属掩膜层，通过湿法剥离工艺形成台面金属掩膜，采用反应离子刻蚀或者感应耦合等离子体刻蚀工艺，通过调节功率高低和气体流量、腔压等条件控制刻蚀得到不同高度和有一定陡峭度的台面。但是这种工艺会造成台面底部和边缘的毛刺现象、金属污染等问题。一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法，解决了金属掩膜形成碳化硅台面时出现的边缘毛刺问题、底部因金属微溅射出现的尖峰问题及高温时易发生的金属离子污染等问题，并且通过自对准方式保证了碳化硅台面的注入保护及台面外区域的露出及刻蚀，保证了台面底部区域表面平滑，便于后续工艺的操作。

发明内容

本发明提出的是一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法，其目的是通过刻蚀条件的优化，改善不同高度碳化硅台面的底部状态，提高表面平滑性和解决台面底部波浪问题、鸟嘴、边缘沟槽等问题。

本发明的技术解决方案：该方法包括以下步骤：

一、在碳化硅外延层上采用化学气相淀积方法形成一层介质膜；

二、在介质膜上涂覆光刻胶，通过光刻工艺形成台面的图形转移；

三、光刻胶作为阻挡层，采用第一种条件干法刻蚀介质膜；

四、过刻蚀介质膜到碳化硅表面的同时去除光刻胶；

五、用介质层作为阻挡层，采用第二种条件干法刻蚀碳化硅形成台面；

六、进行部分工艺后，湿法腐蚀去除碳化硅表面所有介质。

本发明的有益效果：一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法，解决了金属掩膜形成碳化硅台面时出现的边缘毛刺问题、底部因金属微溅射出现的尖峰问题及高温时易发生的金属离子污染等问题，并且通过自对准方式保证了碳化硅台面的注入保护及台面外区域的露出及刻蚀，保证了台面底部区域表面平滑，便于后续工艺的操作。

附图说明

附图1是碳化硅外延层上生长介质膜的示意图。

附图2介质膜上涂胶后的示意图。

附图3是经过光刻工艺后，台面图形转移的示意图。

附图4是光刻胶阻挡干法刻蚀介质膜的示意图。

附图5是干法过刻蚀自停止到碳化硅外延层，同时去除光刻胶的示意图。

附图6是介质膜阻挡干法刻蚀碳化硅外延层的示意图

附图7是刻蚀及相应工艺完成后，去除所有介质膜的示意图。

图中的1是碳化硅衬底、2是碳化硅外延层、3是介质膜、4是光刻胶。

具体实施方式

实施例1：

工艺步骤一，在碳化硅外延层2上采用化学气相淀积方法形成一层介质膜3，如图1所示；所述的碳化硅外延层2为碳化硅晶片，或碳化硅衬底1上生长了一层或者多层碳化硅薄膜的外延层。采用化学气相淀积方法为感应耦合等离子体增强化学气相淀积方法（ICP-PECVD）或者等离子体增强化学气相淀积方法（PECVD）。

工艺步骤二，在介质膜3上涂覆光刻胶4，如图2所示。

工艺步骤三，通过光刻工艺形成台面的图形转移，如图3所示。

工艺步骤四，光刻胶4作为阻挡层，采用第一种条件干法刻蚀介质膜3，如图4所示。

所述的第一种条件干法刻蚀介质膜3工艺包括：

1)采用了三氟甲烷（CHF₃）气体；

2)气体流量为10sccm；

3)反应时腔体压力为0.5Pa；

4)干法刻蚀时底板温度为室温；

5)干法刻蚀时上电极功率不加，下电极功率为200W；

6)刻蚀采用光刻胶4阻挡的二氧化硅或氮氧化硅介质膜3的速率在20nm/min；

7)刻蚀光刻胶4与介质膜3的刻蚀比在1：0.5。干法刻蚀方法为感应耦合等离子体刻蚀（ICP）。

工艺步骤五，第一种条件干法过刻蚀介质膜3到碳化硅外延层2表面的同时去除光刻胶4，如图5所示。