[发明专利]一种碳化硅刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件制备工艺技术领域，具体涉及一种使碳化硅材料形成不同侧壁形貌的刻蚀方法。

背景技术

碳化硅（SiC），作为一种新型半导体材料，具有潜在的优点：更小的体积、更有效率、完全去除开关损耗、低漏极电流、比标准半导体（纯硅半导体）更高的开关频率以及在标准的125℃结温以上工作的能力。

当前，电子器件的使用条件越来越恶劣，要适应高频、大功率、耐高温、抗辐照等特殊环境。为了满足未来电子器件需求，必须采用新的材料，以便最大限度地提高电子元器件的内在性能。近年来，新发展起来的第三代半导体材料--宽禁带半导体材料，包括碳化硅和氮化镓，该类材料具有热导率高、电子饱和速度高、击穿电压高、介电常数低等特点，这就从理论上保证了其较宽的适用范围。宽禁带半导体技术已成为当今电子产业发展的新型动力。从目前宽禁带半导体材料和器件的研究情况来看，研究重点多集中于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)技术，其中SiC技术最为成熟，研究进展也较快。近年来，以SiC为代表的宽禁带半导体材料的发展开启了半导体产业的新局面，电力电子器件技术和产业迎来了一个新的发展机遇。从上世纪九十年代开始，以美国、欧洲和日本为代表的西方国家对基于SiC材料的功率器件进行了大量长期的研发。在发达国家，SiC电力电子器件产业的发展都不约而同地遵循以政府投入为先导，大型跨国巨头公司积极跟进的发展路线。这些大型公司以美国通用电气、仙童公司、德国西门子、英飞凌，瑞士ABB，日本三菱、富士、东芝等为代表。美国Rutgers大学报道了迄今为止最高反向击穿电压为10.8kV的Ni/4H-SiC SBD，该器件n型漂移区浓度为5.6×10¹⁵cm^-3，厚度为115μm，并采用了多台阶的结终端技术来提高击穿电压，器件在电流密度48A/cm²下正向压降为6V，比导通电阻为97mΩcm²，品质因子为1202MW/cm²（Vb2/Ron）。Cree研制的1200V4H-SiC场效应管导通电阻为10mΩcm²，正向电流100A，而器件的尺寸为7mm×7mm，只有Si器件的5%。该公司还制成了阻断电压为2kV的场效应晶体管，正向电流为50A，而器件的尺寸仅为5.5mm×5.5mm。据报道，4H-SiC场效应管最高阻断电压已经达到10kV，正向电流达20A。随着阻断电压和导通电阻等器件性能不断提高，器件可靠性尤其是300℃工作时的长期可靠性研究也获得了一定进展。SiC电力电子器件是发达国家和国际半导体知名企业大力发展的前沿热点，也是我国能源发展迫切需要的关键技术核心。

干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。当气体以等离子体形式存在时，它具备两个特点：一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。因此，干法刻蚀是晶圆片表面物理和化学两种过程平衡的结果。电感耦合等离子体刻蚀机是在刻蚀方式中产生低气压、高密度的气相原子和离子的一种方法。ICP刻蚀系统结构包括如下，电绝缘的真空室外绕有发射天线线圈，当通过匹配网络将射频功率加到天线上时，天线中有射频电流流过，于是产生射频磁通，且在真空容器内部沿容器的轴方向感应出射频电场。真空中的电子从而被加速获得较高的动能，高能电子通过非弹性碰撞使气体分子和原子电离、离解，产生等离子体。等离子体在反应室内与样品发生反应，离子轰击的能量由连接样品台的偏压电源提供。

发明内容

本发明解决现有技术中对SiC材料进行ICP刻蚀所存在的缺点，提供一种使碳化硅材料形成不同侧壁形貌的刻蚀方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种碳化硅刻蚀方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一：在碳化硅样品上采用气相化学沉积设备沉积刻蚀掩膜层；

步骤二：在掩膜层上涂覆光刻胶，通过光刻工艺形成台面的图形转移；