[发明专利]一种碳化硅U型槽的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅U型槽的制备方法，包括如下步骤：(1)在SiC材料表面淀积氮化硅层；(2)在氮化硅层表面制备留有待刻蚀区域窗口的第一光刻胶层；(3)以第一光刻胶层为掩膜，对待刻蚀区域窗口对应的氮化硅层进行刻蚀，待刻蚀完成后去除第一光刻胶层；(4)以经刻蚀的氮化硅层为掩膜，将与待刻蚀区域对应的部分SiC氧化为二氧化硅层；(5)腐蚀去除氮化硅层；(6)腐蚀去除二氧化硅层得到缓变沟槽底；(7)在缓变沟槽底外的SiC材料上表面区域制备第二光刻胶层；(8)以第二光刻胶层为掩膜，刻蚀SiC材料以将缓变沟槽底结构转移到U型沟槽底。本发明能制备得到侧壁陡直、底部平缓、光滑的U型槽结构。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种碳化硅U型槽的制备方法。

背景技术

在SiC材料的刻蚀中，SiC材料的高硬度和化学稳定性使其只能在高温和熔融盐条件下被腐蚀，这种高温加工工艺一方面难以满足在器件制造中所要求的刻蚀精度，另一方面也为相关工装材料的选择造成了极大的困难，因此，目前干法刻蚀工艺被广泛应用于SiC材料的图形化。相对于平面栅SiC MOS器件，沟道栅SiC MOS器件由于消除了JFET区从而明显降低了导通电阻。但是，侧壁陡直底角平缓的U型槽是制备沟槽SiC MOS器件的一个技术难点。目前，SiC材料的干法刻蚀工艺一般为：SiC材料清洗、沉积掩膜层、光刻、干法刻蚀膜层、去胶、干法刻蚀SiC材料，以在SiC材料上形成刻蚀台阶形貌。采用该方法获得的台阶一般较陡峭，但是侧壁一般较粗糙。目前，主要是通过调节干法刻蚀SiC材料的工艺来优化工艺，很难同时保证刻蚀速率以及陡直、光滑、U型沟槽形貌。

为了控制SiC U型槽的侧壁陡直度和缓变沟槽底部，目前主要通过调节干法刻蚀SiC材料的工艺参数来实现。首先利用物理刻蚀的各向异性形成陡直的侧壁，接着利用化学刻蚀的各向同性形成缓变的U型槽底部。由于两步刻蚀工艺涉及的工艺参量很多，使得工艺开发非常困难，耗时耗力，即使完成了工艺开发，最终获得的工艺窗口也很窄，对器件制备工艺的稳定性和器件的可靠性带来严重的影响。实际的工艺中非常难同时达到侧壁陡直、底部缓变的U型槽形貌。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种陡直、光滑、U型沟槽形貌的SiC刻蚀方法，该方法突破了依靠调节干法刻蚀SiC材料狭窄的工艺窗口的技术障碍，实现宽工艺窗口的工艺技术。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种碳化硅U型槽的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)在SiC材料表面淀积氮化硅层；

(2)在所述氮化硅层表面涂覆光刻胶，通过第一光刻显影在所述氮化硅层表面形成留有待刻蚀区域窗口的第一光刻胶层；

(3)以第一光刻胶层为掩膜，刻蚀去除所述待刻蚀区域窗口与所述SiC材料之间的氮化硅层，待刻蚀完成后去除所述第一光刻胶层；

(4)以经步骤(3)刻蚀后的氮化硅层为掩膜，将与待刻蚀区域窗口对应的SiC部分氧化，形成二氧化硅层；

(5)腐蚀去除所述经步骤(3)刻蚀的氮化硅层；

(6)腐蚀去除所述二氧化硅层，得到具有缓变沟槽底结构的SiC材料；

(7)在步骤(6)得到的SiC材料表面涂覆光刻胶，通过第二光刻显影在所述缓变沟槽底结构以外的SiC材料的上表面形成第二光刻胶层；

(8)以所述第二光刻胶层为掩膜，干法刻蚀SiC材料以将缓变沟槽底结构转移到U型沟槽底，得到侧壁陡直、底部平缓、光滑的U型槽结构。

作为本发明的进一步改进，