CN101556919A - 控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，应用在半导体的加工工艺中，该方法包括清洗SiC基体、淀积掩蔽层、光刻、刻蚀掩蔽层、干法刻蚀SiC基体，关键的改进是在刻蚀掩蔽层的工序中控制掩蔽层刻蚀的台阶形貌与SiC基体刻蚀的台阶形貌一致。本发明改变了以往通过单一控制SiC基体与掩蔽层的刻蚀比控制台阶形貌的方法，该方法可有效、灵活地控制SiC基体刻蚀的台阶形貌，其坡度在5°～90°之间进行调整。
Description
技术领域
本发明属于SiC半导体器件的制作，特别涉及一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法。
背景技术
半导体的刻蚀既是半导体表面加工的一种方法，又是半导体器件制备工艺中制作图形的一种关键手段。
在SiC基体的刻蚀中，由于其化学性质十分稳定，是已知最硬的物质之一、耐高温、耐磨，是一种较难刻蚀的材料。目前还未发现有哪种酸或碱能够在室温下对其起刻蚀作用，因此在SiC基体的加工工艺中常用干法刻蚀。SiC基体的干法刻蚀工艺一般为：清洗SiC基体、淀积掩蔽层、光刻、刻蚀掩蔽层、干法刻蚀SiC基体，从而在SiC基体上形成一台阶形貌。采用该方法刻蚀的SiC基体的台阶形貌的坡度较陡直，所谓坡度即由刻蚀所形成的侧面与刻蚀窗口所在平面之间的夹角。而在SiC器件的加工中，根据不同的需求，有时要求SiC基体刻蚀的台阶形貌的坡度平缓，比如坡度小于45°，甚至为10°左右。
为了控制SiC基体刻蚀的台阶形貌，目前常用的方法是控制SiC基体与掩蔽层的刻蚀比，即控制需刻蚀的SiC基体与掩蔽层的厚度比。但是采用上述方法后，刻蚀的台阶形貌的坡度依然较陡直，且能够调整的坡度范围较窄，在45°～90°之间进行调节，对于台阶形貌的坡度较平缓的情况，基本无法实现。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够灵活控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，突破靠单一控制SiC基体与掩蔽层的刻蚀比来控制台阶形貌，且该方法能够在较宽的范围内调整台阶形貌的坡度，该方法是对传统刻蚀工艺的补充和改造。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案中包括清洗SiC基体、淀积掩蔽层、光刻、刻蚀掩蔽层、干法刻蚀SiC基体，关键的改进是：在刻蚀掩蔽层的工序中控制掩蔽层刻蚀的台阶形貌与SiC基体刻蚀的台阶形貌一致。
控制掩蔽层刻蚀的台阶形貌的方法为：
台阶形貌的坡度陡直：干法刻蚀，
台阶形貌的坡度平缓：湿法腐蚀。
同时还控制需刻蚀的SiC基片与掩蔽层的刻蚀比：
台阶形貌陡直：刻蚀比大于5，
台阶形貌平缓：刻蚀比小于3，大于0。
台阶形貌陡直时，控制需刻蚀的SiC基片与掩蔽层的刻蚀比大于10。
淀积的掩蔽层为SiO2或者Si3N4，掩蔽层可用湿法腐蚀或者干法刻蚀。当采用干法刻蚀时，易形成坡度陡直的台阶形貌；当采用湿法腐蚀，由于腐蚀的各向同性，在掩蔽层上易形成坡度平缓的台阶形貌，坡度一般小于45°。因此通过湿法腐蚀或干法刻蚀可灵活控制掩蔽层的台阶形貌，进而将掩蔽层的台阶形貌复制到SiC基体上。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明改变了以往通过单一控制SiC基体与掩蔽层的刻蚀比控制台阶形貌的方法，该方法可有效、灵活地控制SiC基体刻蚀的台阶形貌，其坡度在5°～90°之间进行调整。
附图说明
图1～图5是本发明形成SiC基体的台阶形貌的结构示意图。
其中，1、需刻蚀的SiC基体；2、无需刻蚀的SiC基体；3、掩蔽层；4、光刻胶；A、台阶形貌陡直的示意图；B、台阶形貌平缓的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
1)清洗SiC基体
用体积比为5∶1的质量浓度为98％的H2SO4与质量浓度为35％的H2O2混合溶液、王水对SiC基体先后进行清洗，去除表面粘附的有机物和金属杂质。再在体积比为1∶5的质量浓度为47％的HF与H2O的混合溶液中漂洗1分钟，用去离子水冲洗，烘干，待用。
2)淀积掩蔽层
采用PECVD，即等离子加强化学气相沉积法，淀积掩蔽层3，其化学成分为SiO2，见图1。
根据需刻蚀的SiC基体1的厚度12000
和刻蚀比6，确定需淀积的掩蔽层3的厚度为不小于2000
通常考虑到工艺偏差，掩蔽层3的厚度应比根据刻蚀比计算的厚一些，本例中为3000
3)光刻
按照传统的光刻工艺流程：气相成底膜→旋转涂光刻胶4→软烘去溶剂→对准曝光→曝光后烘焙→显影，即旋转、喷雾、浸润、DI、甩干→坚膜烘焙→显影检查。其中软烘的条件：90～100℃、30s；曝光后烘焙的温度：100～110℃；坚膜烘焙的温度：120～140℃。
光刻后，裸露出部分掩蔽层3，见图2。
4)干法刻蚀掩蔽层
采用RIE，即反应离子刻蚀系统，对掩蔽层3进行干法刻蚀，反应气体为CHF3/O2，其中CHF3为30sccm，O2为10sccm，反应腔压力为5mTorr，RF功率为400W。刻蚀速率约为300
/分钟。
去除光刻胶4，获得的掩蔽层刻蚀的台阶形貌的坡度陡直，见图4A。
5)刻蚀SiC基体
采用等离子体干法刻蚀需刻蚀的SiC基体1，刻蚀深度12000
离子源为SF6。然后去除掩蔽层3，见图5A，SiC基体的台阶形貌的坡度陡直，约为80°。
实施例二
1)清洗SiC基体。
2)淀积掩蔽层
采用PECVD法淀积掩蔽层3000
掩蔽层的化学成分为SiO2。
3)光刻。
4)采用RIE干法刻蚀掩蔽层。
5)干法刻蚀SiC基体
采用等离子体干法刻蚀需刻蚀的SiC基体，刻蚀深度为33000
获得的SiC基体的台阶形貌的坡度陡直，约为85°。
实施例三
1)清洗SiC基体。
2)淀积掩蔽层
使用LPCVD法，即低压化学气相沉积法，淀积SiO2 3500
3)光刻。
4)湿法刻蚀掩蔽层
采用湿法腐蚀的方式刻蚀掩蔽层。湿法腐蚀采用氢氟酸缓冲溶液，其为体积比7∶1的质量浓度4O％的NH4F与质量浓度49％的HF混合溶液。
湿法刻蚀前常采用等离子体刻蚀技术去除掩蔽层的腐蚀窗口的表面可能残存的光刻胶，同时改变其表面的亲、疏水状态。因为SiO2为亲水态，光刻胶为疏水态，而湿法腐蚀使用的氢氟酸缓冲溶液为亲水态，虽然可能残存的光刻胶只有几纳米厚，但其疏水性对后续的湿法腐蚀会产生较大影响。采用等离子体轰击残留的光刻胶，可使光刻胶变性，变为亲水态。在不过分腐蚀光刻胶的条件下，轰击时间越长，亲水态改变越大，从而间接控制氢氟酸缓冲溶液在掩蔽层3和光刻胶4界面的钻蚀程度，得到不同坡度的台阶形貌，见图3。
等离子体刻蚀技术去除表面可能残存的光刻胶后，然后加入氢氟酸缓冲溶液腐蚀3分钟、去离子水冲洗、烘干。
去除光刻胶4，获得的掩蔽层刻蚀的台阶形貌的坡度平缓，见图4B。
5)干法刻蚀SiC基体
用RIE刻蚀需刻蚀的SiC基体1，刻蚀厚度为3000
得SiC基体刻蚀的台阶形貌的坡度平缓，约为14°。
实施例四
1)清洗SiC基体。
2)淀积掩蔽层
使用LPCVD法，淀积掩蔽层3000掩蔽层的成分为SiO2。
3)光刻。
4)湿法刻蚀掩蔽层
湿法刻蚀前常采用等离子体刻蚀技术去除掩蔽层3的刻蚀窗口的表面可能残存的光刻胶，同时改变其片表面的亲、疏水状态，然后加入体积比7∶1的质量浓度40％NH4F与质量浓度49％HF混合溶液腐蚀3分钟、去离子水冲洗、烘干。
去除光刻胶4，获得的掩蔽层刻蚀的台阶形貌的坡度平缓，见图4B。
5)干法刻蚀SiC基体
用RIE刻蚀需刻蚀的SiC基体1，刻蚀厚度为7000
得SiC基体刻蚀的台阶形貌的坡度平缓，约为18°。
Claims (5)
1、一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，包括清洗SiC基体、淀积掩蔽层、光刻、刻蚀掩蔽层、干法刻蚀SiC基体，其特征在于，在刻蚀掩蔽层的工序中控制掩蔽层刻蚀的台阶形貌与SiC基体刻蚀的台阶形貌一致。
2、根据权利要求1所述的一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，其特征在于控制掩蔽层刻蚀的台阶形貌的工序为：
台阶形貌的坡度陡直：干法刻蚀，
台阶形貌的坡度平缓：湿法腐蚀。
3、根据权利要求1所述的一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，其特征在于还同时控制需刻蚀的SiC基体与掩蔽层的刻蚀比。
4、根据权利要求3所述的一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，其特征在于控制需刻蚀的SiC基体与掩蔽层的刻蚀比为：
台阶形貌的坡度陡直：刻蚀比大于5，
台阶形貌的坡度平缓：刻蚀比小于3，大于0。
5、根据权利要求4所述的一种控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法，其特征在于台阶形貌陡直时，控制需刻蚀的SiC基体与掩蔽层的刻蚀比大于10。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140305 |
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