CN104810273A - 一种碳化硅刻蚀方法 - Google Patents
一种碳化硅刻蚀方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104810273A CN104810273A CN201410037621.7A CN201410037621A CN104810273A CN 104810273 A CN104810273 A CN 104810273A CN 201410037621 A CN201410037621 A CN 201410037621A CN 104810273 A CN104810273 A CN 104810273A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- etching
- mask
- photoresist
- silicon carbide
- growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 49
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 44
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims abstract description 33
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 28
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 3
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 11
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
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。该方法包括下述步骤：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；步骤三：使用光刻胶作为腐蚀阻挡层，采用氢氟酸缓冲液对二氧化硅进行湿法腐蚀，湿法腐蚀完成后去除光刻胶；步骤四：使用介质膜作为干法刻蚀阻挡层，采用干法刻蚀机对碳化硅样品进行干法刻蚀；步骤五：干法刻蚀完毕之后去除刻蚀掩膜层。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，使碳化硅材料形成不同侧壁形貌。
Description
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；
步骤三：使用光刻胶作为腐蚀阻挡层，采用氢氟酸缓冲液对二氧化硅进行湿法腐蚀，湿法腐蚀完成后去除光刻胶；所述氢氟酸缓冲溶液中氢氟酸：氟化铵的比例为约1：1至约1：40；湿法腐蚀时间为约170秒至约3600秒；湿法腐蚀温度在为10°C至70°C之间；湿法腐蚀完毕后掩膜层侧壁角度控制在5°至85°之间；
步骤四：使用介质膜作为干法刻蚀阻挡层，采用干法刻蚀机对碳化硅样品进行干法刻蚀；
步骤五：干法刻蚀完毕之后去除刻蚀掩膜层。
进一步地，所述步骤一中，所述碳化硅样品为4H-SiC材料、3C-SiC材料或6H-SiC材料，碳化硅样品掺杂浓度为1E15cm-3至5E18cm-3；沉积刻蚀掩膜方式包括化学气相沉积的方式和物理气相沉积的方式；掩膜层生长时采用化学气相沉积的方式为增强型等离子体化学气相沉积PECVD、电感耦合等离子体化学气相沉积ICP-CVD、常压化学气相沉积APCVD或低压化学气相沉积LPCVD。
进一步地，掩膜层生长时采用溅射的方式时是磁控溅射、直流溅射、射频溅射也可以是反应溅射；生长的多层刻蚀掩膜为二氧化硅、氮化硅或上述两者的组合成分；生长的刻蚀掩膜为一层掩膜或多层掩膜。
进一步地，生长多层掩膜时掩膜材料是同质掩膜材料（如不同质量的氮化硅）或是异质掩膜材料（如二氧化硅加氮化硅）(例如：1、同质掩膜材料如二氧化硅，不同生长条件下材料质量不同，多层掩膜是同种材料但是不同质量；2、异质掩膜材料，如二氧化硅加氮化硅，多层掩膜是两种材料的叠加生长。)；生长的掩膜材料厚度为0.1um至5um；生长的多层掩膜是不同工艺生长的；不同生长工艺是调整气相化学沉积设备在生长时的不同参数，所述参数包括生长温度、腔室压力、气体流量和设备功率。
进一步地，所述步骤二中，使用光刻胶作为掩膜湿法腐蚀硬掩膜；在碳化硅样品和刻蚀掩膜层上涂覆六甲基二硅亚胺HMDS粘附剂，采用旋涂法或者蒸汽喷涂法，再涂覆光刻胶，采用旋涂法时，光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶；光刻胶的厚度为0.5um至10um；光刻工艺包括：甩胶、前烘、曝光、显影和坚膜工艺，采用的光刻方式为接触式光刻、步进式光刻或电子束光刻。
进一步地，所述步骤三中，湿法腐蚀完成刻蚀掩膜后去除残留光刻胶的方式为分别浸入以下液体：无水乙醇、丙酮溶液、无水乙醇、纯水和烘干样品；
或使用曝光去胶的方式：放入光刻机进行泛曝光，然后使用显影液显影去胶。
进一步地，所述步骤四中，使用干法刻蚀的方式刻蚀碳化硅样品，干法刻蚀采用电感耦合等离子体刻蚀机ICP、电子回旋共振等离子体刻蚀机ECR、反应离子刻蚀机RIE或离子束刻蚀IBE。
进一步地，进行干法刻蚀时刻蚀气体为SF6，流量为10sccm至60sccm之间，反应腔室压力为1mTorr至40mTorr之间，腔室内温度设置为室温或者温度范围为10°C至100°C，等离子体刻蚀机的ICP功率为50至2500W，等离子体刻蚀机的RF功率为1W至300W；
刻蚀掩膜和干法刻蚀碳化硅样品的刻蚀选择比为1:1至1:10（刻蚀选择比是刻蚀介质膜的厚度和刻蚀碳化硅材料厚度的比值，在刻蚀碳化硅材料的同时，介质膜也被刻蚀，只是刻蚀速率较慢。第四步骤完成后就会有一个对应的刻蚀选择比）。
进一步地，所述步骤五中，去除刻蚀掩膜层采用湿法腐蚀方式，去除氧化硅所用的腐蚀溶液氢氟酸为：氟化铵的比例为1：1至1：40，腐蚀时间为1800秒至3600秒；腐蚀时温度在10°C至70°C之间。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
通过本发明方法制备的碳化硅功率器件，可以减小器件边缘的电场集中，有效提高碳化硅功率器件的耐压，防止器件在正常工作期间失效和损坏。对于提高器件耐压等级有很大帮助，同时保证由碳化硅器件制备的电力装备的可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的需要被刻蚀的碳化硅样品示意图；
图2是本发明提供的在需要被刻蚀的碳化硅样品表面沉积上二氧化硅后的示意图；
图3是本发明提供的碳化硅-二氧化硅样品在经过光刻步骤后的示意图；
图4是本发明提供的湿法腐蚀二氧化硅掩膜后的示意图；
图5是本发明提供的干法刻蚀完成碳化硅样品后的示意图；其中：1-碳化硅衬底；2-二氧化硅；3-光刻胶；4-斜坡的角度；
图6是本发明提供的碳化硅刻蚀方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供一种碳化硅刻蚀方法，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：碳化硅样品为4H-SiC材料、3C-SiC材料或6H-SiC材料，碳化硅样品掺杂浓度为1E15cm-3至5E18cm-3；沉积刻蚀掩膜方式包括化学气相沉积的方式和物理气相沉积的方式；掩膜层生长时采用化学气相沉积的方式为增强型等离子体化学气相沉积PECVD、电感耦合等离子体化学气相沉积ICP-CVD、常压化学气相沉积APCVD或低压化学气相沉积LPCVD。
掩膜层生长时采用溅射的方式时是磁控溅射、直流溅射、射频溅射也可以是反应溅射；生长的多层刻蚀掩膜为二氧化硅、氮化硅或上述两者的组合成分；生长的刻蚀掩膜为一层掩膜或多层掩膜。
生长多层掩膜时掩膜材料是同质掩膜材料（如不同质量的氮化硅）或是异质掩膜材料（如二氧化硅加氮化硅）；生长的掩膜材料厚度为0.1um至5um；生长的多层掩膜是不同工艺生长的；不同生长工艺是调整气相化学沉积设备在生长时的不同参数，所述参数包括生长温度、腔室压力、气体流量和设备功率。
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；使用光刻胶作为掩膜湿法腐蚀硬掩膜；在碳化硅样品和刻蚀掩膜层上涂覆六甲基二硅亚胺HMDS粘附剂，采用旋涂法或者蒸汽喷涂法，再涂覆光刻胶，采用旋涂法时，光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶；光刻胶的厚度为0.5um至10um；光刻工艺包括：甩胶、前烘、曝光、显影和坚膜工艺，采用的光刻方式为接触式光刻、步进式光刻或电子束光刻。
步骤三：使用光刻胶作为腐蚀阻挡层，采用氢氟酸缓冲液对二氧化硅进行湿法腐蚀，湿法腐蚀完成后去除光刻胶；所述氢氟酸缓冲溶液中氢氟酸：氟化铵的比例为约1：1至约1：40；湿法腐蚀时间为约170秒至约3600秒；湿法腐蚀温度在为10°C至70°C之间；湿法腐蚀完毕后掩膜层侧壁角度控制在5°至85°之间；湿法腐蚀完成刻蚀掩膜后去除残留光刻胶的方式为分别浸入以下液体：无水乙醇、丙酮溶液、无水乙醇、纯水和烘干样品；
或使用曝光去胶的方式：放入光刻机进行泛曝光，然后使用显影液显影去胶。
步骤四：使用介质膜作为干法刻蚀阻挡层，采用干法刻蚀机对碳化硅样品进行干法刻蚀；使用干法刻蚀的方式刻蚀碳化硅样品，干法刻蚀采用电感耦合等离子体刻蚀机ICP、电子回旋共振等离子体刻蚀机ECR、反应离子刻蚀机RIE或离子束刻蚀IBE。
进行干法刻蚀时刻蚀气体为SF6，流量为10sccm至60sccm之间，反应腔室压力为1mTorr至40mTorr之间，腔室内温度设置为室温或者温度范围为10°C至100°C，等离子体刻蚀机的ICP功率为50至2500W，等离子体刻蚀机的RF功率为1W至300W；刻蚀掩膜和干法刻蚀碳化硅样品的刻蚀选择比为1:1至1:10。
步骤五：干法刻蚀完毕之后去除刻蚀掩膜层：去除刻蚀掩膜层采用湿法腐蚀方式，去除氧化硅所用的腐蚀溶液氢氟酸为：氟化铵的比例为1：1至1：40，腐蚀时间为1800秒至3600秒；腐蚀时温度在10°C至70°C之间。
实施例
步骤一、淀积二氧化硅薄膜：
如图1，在碳化硅衬底1上，采用CVD在碳化硅样品上淀积二氧化硅2，如图2，厚度1um。
步骤二、光刻台面：
采用光刻版光刻，过程为：甩胶、前烘、曝光、坚膜、显影，去掉了被曝光区域的光刻胶，保留下需要作为腐蚀掩膜处的光刻胶3，如图3。
步骤三、湿法腐蚀二氧化硅：
采用氢氟酸腐蚀溶液，使用水浴加热至50°C，腐蚀时间200秒，去除二氧化硅2，如图4。
步骤四、去胶：
将碳化硅样品依次浸没在以下液体中，去除样品上的光刻胶：无水乙醇、丙酮、无水乙醇、去离子水。烘干衬底。
步骤五、干法刻蚀碳化硅样品：
将样品放入电感耦合等离子体刻蚀机中，抽真空之后通入反应气体SF6和O2分别为80sccm和20sccm或者SF6和Ar分别为80sccm和40sccm。刻蚀过程中，反应腔室压力为40mTorr，反应温度为45°C。
步骤六、去除刻蚀掩膜：
待干法刻蚀结束后，使用湿法腐蚀的方法去除残余的二氧化硅掩膜，腐蚀液使用氢氟酸缓冲溶液，氢氟酸：氟化铵为1：10，使用水浴加热至50°C，腐蚀时间900秒。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种碳化硅刻蚀方法，其特征在于，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；
步骤三：使用光刻胶作为腐蚀阻挡层，采用氢氟酸缓冲液对二氧化硅进行湿法腐蚀，湿法腐蚀完成后去除光刻胶；所述氢氟酸缓冲溶液中氢氟酸：氟化铵的比例为约1：1至约1：40；湿法腐蚀时间为约170秒至约3600秒；湿法腐蚀温度在为10°C至70°C之间；湿法腐蚀完毕后掩膜层侧壁角度控制在5°至85°之间；
步骤四：使用介质膜作为干法刻蚀阻挡层，采用干法刻蚀机对碳化硅样品进行干法刻蚀；
步骤五：干法刻蚀完毕之后去除刻蚀掩膜层。
2.如权利要求1所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，所述步骤一中，所述碳化硅样品为4H-SiC材料、3C-SiC材料或6H-SiC材料，碳化硅样品掺杂浓度为1E15cm-3至5E18cm-3；沉积刻蚀掩膜方式包括化学气相沉积的方式和物理气相沉积的方式；掩膜层生长时采用化学气相沉积的方式为增强型等离子体化学气相沉积PECVD、电感耦合等离子体化学气相沉积ICP-CVD、常压化学气相沉积APCVD或低压化学气相沉积LPCVD。
3.如权利要求2所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，掩膜层生长时采用溅射的方式时是磁控溅射、直流溅射、射频溅射也可以是反应溅射；生长的多层刻蚀掩膜为二氧化硅、氮化硅或上述两者的组合成分；生长的刻蚀掩膜为一层掩膜或多层掩膜。
4.如权利要求3所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，生长多层掩膜时掩膜材料是同质掩膜材料或是异质掩膜材料；生长的掩膜材料厚度为0.1um至5um；生长的多层掩膜是不同工艺生长的；不同生长工艺是调整气相化学沉积设备在生长时的不同参数，所述参数包括生长温度、腔室压力、气体流量和设备功率。
5.如权利要求1所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，使用光刻胶作为掩膜湿法腐蚀硬掩膜；在碳化硅样品和刻蚀掩膜层上涂覆六甲基二硅亚胺HMDS粘附剂，采用旋涂法或者蒸汽喷涂法，再涂覆光刻胶，采用旋涂法时，光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶；光刻胶的厚度为0.5um至10um；光刻工艺包括：甩胶、前烘、曝光、显影和坚膜工艺，采用的光刻方式为接触式光刻、步进式光刻或电子束光刻。
6.如权利要求1所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，所述步骤三中，湿法腐蚀完成刻蚀掩膜后去除残留光刻胶的方式为分别浸入以下液体：无水乙醇、丙酮溶液、无水乙醇、纯水和烘干样品；
或使用曝光去胶的方式：放入光刻机进行泛曝光，然后使用显影液显影去胶。
7.如权利要求1所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，所述步骤四中，使用干法刻蚀的方式刻蚀碳化硅样品，干法刻蚀采用电感耦合等离子体刻蚀机ICP、电子回旋共振等离子体刻蚀机ECR、反应离子刻蚀机RIE或离子束刻蚀IBE。
8.如权利要求7所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，进行干法刻蚀时刻蚀气体为SF6，流量为10sccm至60sccm之间，反应腔室压力为1mTorr至40mTorr之间，腔室内温度设置为室温或者温度范围为10°C至100°C，等离子体刻蚀机的ICP功率为50至2500W，等离子刻蚀机的RF功率为1W至300W；
刻蚀掩膜和干法刻蚀碳化硅样品的刻蚀选择比为1:1至1:10。
9.如权利要求1所述的碳化硅刻蚀方法，其特征在于，所述步骤五中，去除刻蚀掩膜层采用湿法腐蚀方式，去除氧化硅所用的腐蚀溶液氢氟酸：氟化铵的比例为1：1至1：40，腐蚀时间为1800秒至3600秒；腐蚀时温度在10°C至70°C之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410037621.7A CN104810273A (zh) | 2014-01-26 | 2014-01-26 | 一种碳化硅刻蚀方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410037621.7A CN104810273A (zh) | 2014-01-26 | 2014-01-26 | 一种碳化硅刻蚀方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104810273A true CN104810273A (zh) | 2015-07-29 |
Family
ID=53695006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410037621.7A Pending CN104810273A (zh) | 2014-01-26 | 2014-01-26 | 一种碳化硅刻蚀方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104810273A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107706108A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-02-16 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅器件结终端制作方法 |
| CN108439329A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-24 | 河南科技大学 | 一种微纳模具型槽的制备方法 |
| CN109461648A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-12 | 秦皇岛京河科学技术研究院有限公司 | 一种碳化硅器件制造方法 |
| CN112071740A (zh) * | 2019-06-11 | 2020-12-11 | 重庆伟特森电子科技有限公司 | 一种用皮秒激光照射制备碳化硅结构的方法 |
| CN112530795A (zh) * | 2020-08-21 | 2021-03-19 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 基于小角度深刻蚀工艺的碳化硅功率器件终端及制作方法 |
| CN112748640A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 浙江大学 | 一种场效应细胞培养皿的制备流程 |
| CN112758886A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种大尺寸光学陀螺楔形腔及其制备方法和应用 |
| CN113991428A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种半导体激光器的制作方法 |
| CN114280712A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-05 | 湖畔光电科技（江苏）有限公司 | 一种应用于硅基oled微显示屏的彩色滤光膜制作方法 |
| CN114664649A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-24 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 碳化硅高深宽比槽刻蚀工艺优化方法 |
| CN117976584A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 苏州中瑞宏芯半导体有限公司 | 一种半导体沟槽刻蚀方法 |
| CN117976584B (zh) * | 2024-04-01 | 2024-06-04 | 苏州中瑞宏芯半导体有限公司 | 一种半导体沟槽刻蚀方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090022946A1 (en) * | 2006-02-10 | 2009-01-22 | Tokyo Electron Limited | Membrane Structure and Method for Manufacturing the Same |
| CN101556919A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-14 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法 |
| CN102915911A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-02-06 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法 |
-
2014
- 2014-01-26 CN CN201410037621.7A patent/CN104810273A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090022946A1 (en) * | 2006-02-10 | 2009-01-22 | Tokyo Electron Limited | Membrane Structure and Method for Manufacturing the Same |
| CN101556919A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-14 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 控制SiC基体刻蚀的台阶形貌的方法 |
| CN102915911A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-02-06 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种改善碳化硅台面底部的刻蚀方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107706108A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-02-16 | 中国科学院微电子研究所 | 一种碳化硅器件结终端制作方法 |
| CN108439329A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-08-24 | 河南科技大学 | 一种微纳模具型槽的制备方法 |
| CN109461648A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-12 | 秦皇岛京河科学技术研究院有限公司 | 一种碳化硅器件制造方法 |
| CN112071740A (zh) * | 2019-06-11 | 2020-12-11 | 重庆伟特森电子科技有限公司 | 一种用皮秒激光照射制备碳化硅结构的方法 |
| CN112071740B (zh) * | 2019-06-11 | 2023-12-15 | 重庆伟特森电子科技有限公司 | 一种用皮秒激光照射制备碳化硅结构的方法 |
| CN112748640A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 浙江大学 | 一种场效应细胞培养皿的制备流程 |
| CN112530795A (zh) * | 2020-08-21 | 2021-03-19 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 基于小角度深刻蚀工艺的碳化硅功率器件终端及制作方法 |
| CN112758886B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-08-08 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种大尺寸光学陀螺楔形腔及其制备方法和应用 |
| CN112758886A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种大尺寸光学陀螺楔形腔及其制备方法和应用 |
| CN113991428B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-06-13 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种半导体激光器的制作方法 |
| CN113991428A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-28 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种半导体激光器的制作方法 |
| CN114280712A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-05 | 湖畔光电科技（江苏）有限公司 | 一种应用于硅基oled微显示屏的彩色滤光膜制作方法 |
| CN114664649A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-06-24 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 碳化硅高深宽比槽刻蚀工艺优化方法 |
| CN114664649B (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-20 | 浙江大学杭州国际科创中心 | 碳化硅高深宽比槽刻蚀工艺优化方法 |
| CN117976584A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 苏州中瑞宏芯半导体有限公司 | 一种半导体沟槽刻蚀方法 |
| CN117976584B (zh) * | 2024-04-01 | 2024-06-04 | 苏州中瑞宏芯半导体有限公司 | 一种半导体沟槽刻蚀方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104810273A (zh) | 一种碳化硅刻蚀方法 | |
| US11257935B2 (en) | Gan rectifier suitable for operating under 35GHZ alternating-current frequency, and preparation method therefor | |
| CN102629559B (zh) | 叠栅SiC-MIS电容的制作方法 | |
| CN102881654A (zh) | 薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、有源矩阵驱动显示装置 | |
| CN106128942A (zh) | 一种消除碳化硅器件终端刻蚀中微掩膜的方法 | |
| CN106972056B (zh) | 基于BCB钝化的抗质子辐照InP基HEMT器件及其加工方法 | |
| WO2021217875A1 (zh) | 一种硅衬底上 GaN / 二维 AlN 异质结整流器及其制备方法 | |
| CN103414449B (zh) | 一种基于石墨烯材料的高频纳机电谐振器及其制备工艺 | |
| CN111192825B (zh) | 碳化硅肖特基二极管及其制造方法 | |
| CN103077891B (zh) | 基于超级结的氮化镓hemt器件及制备方法 | |
| CN104347389B (zh) | 等离子体刻蚀方法 | |
| CN105428214A (zh) | 一种碳化硅斜角台面刻蚀方法 | |
| CN104851788B (zh) | 一种砷化镓基晶体管的t型栅的制作方法 | |
| CN107369719B (zh) | 一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极及其制备方法 | |
| CN109285894B (zh) | 一种金刚石基多通道势垒调控场效应晶体管及其制备方法 | |
| CN211295107U (zh) | 一种石墨烯辅助GaN整流器 | |
| CN107369707B (zh) | 基于4H-SiC衬底异质结自旋场效应晶体管及其制造方法 | |
| CN112993029B (zh) | 一种提高GaN HEMT界面质量的方法 | |
| CN113643970A (zh) | 一种碳化硅半导体器件的制作方法 | |
| CN113809154A (zh) | 一种氮化物势垒应力调制器件及其制备方法 | |
| CN108389791B (zh) | GaN基HEMT器件源场板的制备方法及HEMT器件 | |
| CN115799059B (zh) | 一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法 | |
| CN113555418B (zh) | 基于P区和I区渐变掺杂的4H-SiC PIN微波二极管及制作方法 | |
| WO2023092855A1 (zh) | N极性GaN/AlGaN基射频整流器及其制备方法 | |
| CN109216283B (zh) | 一种基于肖特基二极管的毫米波过保护电路及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150729 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |