CN105405749B - 一种刻蚀碳化硅的方法 - Google Patents
一种刻蚀碳化硅的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105405749B CN105405749B CN201510730587.6A CN201510730587A CN105405749B CN 105405749 B CN105405749 B CN 105405749B CN 201510730587 A CN201510730587 A CN 201510730587A CN 105405749 B CN105405749 B CN 105405749B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- mask layer
- passed
- silicon carbide
- carrier gas
- 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.)
- Active
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 74
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 37
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 30
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910003978 SiClx Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 25
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 25
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 25
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035541 Device inversion Diseases 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N [C].[F] Chemical compound [C].[F] PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 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
- H01L21/0445—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 crystalline silicon carbide
- H01L21/0475—Changing the shape of the semiconductor body, e.g. forming recesses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (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)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及碳化硅器件制造技术领域，尤其涉及用碳化硅沟槽型器件的制备过程。本发明提供了一种刻蚀碳化硅的方法，所述方法包括如下步骤：步骤B：在与碳化硅需要刻蚀的区域同一面上的不需要刻蚀的区域的表面生长掩膜层；步骤C：对所述需要刻蚀的区域进行刻蚀，得到碳化硅栅槽；步骤D：使用气体对所述栅槽退火，其中，所述气体包括含氯的气体和氧化性气体，以及任选地载体气体，其中所述载体气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种；步骤E：去除所述掩膜层。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅器件制造技术领域，尤其涉及用碳化硅沟槽型器件的制备过程。
背景技术
碳化硅是第三代半导体材料，具有许多优越的性能，如带隙宽、高热导率、高击穿场强、高饱和速度，适合制作高温大功率、高温高频以及抗辐射器件。碳化硅器件在电动汽车、机车牵引、新能源发电、星载设备等领域获得广泛应用，在高压大功率供电、脉冲功率、电磁弹射装及输配电系统中也将有重要应用。
对于SiC沟槽型金属氧化物半导体器件(UMOS)栅槽刻蚀主流的方法是感应耦合等离子刻蚀(ICP刻蚀)，然而这种干法ICP刻蚀会对沟槽侧墙和底部造成破坏，导致表面粗糙和微沟槽等缺陷的出现，同时刻蚀过程会在刻蚀表面留下氟碳等刻蚀残留物，这些会对沟槽栅金属氧化物半导体电容(MOS电容)的电学特性产生很不好的影响，比如降低沟道迁移率和击穿电场等。仅仅通过优化刻蚀工艺很难消除刻蚀损伤和刻蚀残留物，因此需要对刻蚀后的表面进行一定的处理。
目前使用的刻蚀后处理工艺有：清洗、牺牲氧化和高温退火等。清洗常用的溶液有丙酮、异丙醇、HF酸、紫外线(UV)、臭氧等，其中丙酮之类的有机溶剂用以去除有机污染物，HF酸用以去除自然氧化层，UV和臭氧则是用来去除刻蚀表面的富碳层。牺牲氧化处理是在刻蚀后的表面生长一层氧化层，然后再将氧化层移除，以达到净化SiC表面的作用。高温退火是使用H2、Ar、SiH4/Ar、Cl2(高温1000℃以上)等消除栅槽底部微沟槽和表面粗糙度等。这种高温退火的方法一般也都在1000℃以上。
因此，如何获得低损伤的碳化硅栅槽成为了沟槽型碳化硅半导体器件制备过程中亟需解决的问题。
发明内容
因此，本发明提供了一种刻蚀碳化硅的方法，所述方法包括如下步骤：步骤B：在与碳化硅需要刻蚀的区域同一面上的不需要刻蚀的区域的表面生长掩膜层；步骤C：对所述需要刻蚀的区域进行刻蚀，得到碳化硅栅槽；步骤D：使用气体对所述碳化硅栅槽退火，其中，所述气体包括含氯的气体和氧化性气体，以及任选地载体气体，其中所述载体气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种；步骤E：去除所述掩膜层。
通过该方法中的含氯的气体和氧化性气体的配合使用，可以有效地降低碳化硅栅槽的损伤，提高碳化硅栅槽表面的光滑度，从而进一步有利于提高碳化硅器件反型层导电沟道迁移率，改善碳化硅正向导电性能。
在研究过程中，发明人发现通过使用四氯化碳和/或氯气对碳化硅栅槽进行退火处理，可以起到降低沟槽损伤的作用。因此，在一个具体实施例中，含氯的气体包括四氯化碳和/或氯气。
在一个具体实施例中，所述氧化性气体包括氧气、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种。
在一个具体实施例中，在所述步骤D中，通入所述含氯的气体的速率为2-20sccm，优选为2-10sccm；通入所述氧化性气体的速率为10-50sccm，优选为20-30sccm；当通入所述载体气体时，通入所述载体气体的速率为20-100sccm，优选为80-100sccm。
在使用气体对所述栅槽退火时，含氯的气体和氧化性气体，以及任选地载体气体可以以混合气体的形式通入。上述气体也可以单独同时通入，即上述气体不经混合，但同时向石英管中通入，这样的好处是可以分别控制不同种气体的通入速率，这样有利于在工艺过程中控制不同气体流量和通入时间。首先通入含氯气体以及任选地载体气体，然后停止通入含氯气体以及任选地载体气体，并通入氧化性气体。这时，可以根据需要设置不同种气体的速率，也可以将含氯的气体以及任选地载体气体根据各自通入的速率按比例混合得到混合气体，然后以新的速率通入所述混合气体，但是混合气体的速率在经过拆分后，符合通入所述含氯的气体的速率和通入所述载体气体的速率。因此，在一个具体实施例中，在所述步骤D中，首先通入含氯的气体以及任选地载体气体，然后再通入氧化性气体。例如，通入含氯气体的速率是5sccm，通入载体气体的速率是95sccm；通入氧化性气体的速率是30sccm。
在一个具体实施例中，在所述步骤D中，通入含氯的气体以及任选地载体气体保持的时间为10-30分钟，优选为10-15分钟；通入氧化性气体保持的时间为10-30分钟；优选为10-20分钟。
在一个具体实施例中，所述退火的温度范围是700-1000℃。可见，本发明的退火温度比现有技术明显降低了，因而有利于节省能源；或者，在相同的温度下能得到更优的碳化硅栅槽。
在所述步骤B之前，还包括步骤A：对所述碳化硅进行清洗。对碳化硅清洗的典型方式是：使用RCA(此方法是美国无线电公司(RCA)在20世纪60年代提出的清洗方法，并使用该公司的名称命名)清洗碳化硅，其目的是为了去除SiC外延片表面可能存在的有机物、颗粒和金属杂质等污染物。这些污染物的存在会影响SiC UMOS器件的电学特性。
在一个具体实施例中，在所述步骤C中，通入SF6和O2的混合气体，或CF4和O2的混合气体进行栅槽刻蚀。例如，将RCA清洗后的SiC放入SiC刻蚀机中，通入SF6和O2的混合气体，或CF4/和O2的混合气体进行栅槽刻蚀。
在一个具体实施例中，所述掩膜层选自二氧化硅掩膜层、氮化铝掩膜层、氧化铝掩膜层中的一种。其中，掩膜层的厚度一般为2-3μm。其目的是作为非刻蚀区阻挡层(参见图1)。
在一个具体实施例中，当所述掩膜层为二氧化硅掩膜层时，使用HF除去所述二氧化硅掩膜层；当所述掩膜层为氧化铝掩膜层时，使用氨水除去所述氧化铝掩膜层。例如，使用HF酸浸泡SiC外延片1-10min，此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
在一个具体实施例中，所述碳化硅为碳化硅基材或碳化硅外延层，特别是N型或P型的碳化硅外延层。
附图说明
图1显示的是形成SiO2掩膜层的示意图。
图2显示的是SiC栅槽刻蚀和退火SiC栅槽的示意图。
图3显示的是形成栅槽后去除SiO2掩膜层的碳化硅示意图。
图4显示的是扫描电子显微镜(简称SEM)下的退火后栅槽形貌，并通过原子力显微镜(简称AFM)测定出来产品的表面粗糙度均方根RMS≤1nm。
图5显示的是扫描电子显微镜(简称SEM)下的退火前栅槽形貌，并通过原子力显微镜(简称AFM)测定出来产品的表面粗糙度均方根RMS≥20nm。这种高的SiC栅槽侧墙和底部表面粗糙度将会大大降低SiC UMOS器件沟道迁移率和击穿电场。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做以下详细说明。
实施例1
1)在碳化硅基材(SiC衬底)上生长有SiC外延层，在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。参见图1。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。刻蚀后的碳化硅产品参见图2。
3)使用四氯化碳和氧气退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至700℃的退火温度；然后，通入20sccm的四氯化碳和80sccm的氩气，保持10min，然后停止通入四氯化碳和氩气，并通入30sccm的氧气，保持20min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片10min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。处理后的碳化硅产品的示意图参见图3，其栅槽形貌参见图4。
实施例2
1)在SiC外延层上生长2μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至1000℃的退火温度；通入2sccm的四氯化碳和20sccm的氖气，保持15min，然后停止通入四氯化碳和氖气，并通入20sccm的二氧化氮保持20min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片10min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
实施例3
1)在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至1000℃的退火温度；通入20sccm的四氯化碳和100sccm的氦气，保持10min，然后停止通入四氯化碳和氦气，并通入30sccm的一氧化氮保持10min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片5min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
实施例4
1)在SiC上生长2-3μm的氧化铝掩膜层。
2)SiC栅槽刻蚀：将生长有氮化铝掩膜层SiC放入SiC刻蚀机中，通入40sccm的CF4和5sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀5分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC栅槽：将形成SiC栅槽的SiC放入石英管中，加热至700℃的退火温度；同时通入10sccm四氯化碳、20sccm氧气和95sccm氩气，保持30min。
4)去除氧化铝掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用氨水浸泡SiC10min去除氧化铝掩膜层。然后再使用HF酸浸泡1min以去除退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
实施例5
1)在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至1000℃的退火温度；通入20sccm的四氯化碳，保持10min，然后停止通入四氯化碳，并通入30sccm的氧气保持10min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片5min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
实施例6
1)在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至1000℃的退火温度；通入20sccm的氯和100sccm的氦气，保持10min，然后停止通入四氯化碳和氦气，并通入50sccm的一氧化碳，保持10min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片5min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
实施例7
1)在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。
3)使用四氯化碳和氧化性气体退火SiC外延片栅槽：将形成SiC栅槽的SiC外延片放入石英管中，加热至1000℃的退火温度；依次通入20sccm的氯，保持10min，然后通入30sccm的二氧化碳保持10min。
4)去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层：使用HF酸浸泡SiC外延片5min。此过程是为了去除SiO2掩膜层和退火后在栅槽中可能形成的SiO2层。
该实施例制备的产品同实施例1制备的产品具有相近的表面粗糙度均方根。
对比例1
1)在SiC外延层上生长3μm的SiO2掩膜层，此过程是形成SiO2掩膜，作为非刻蚀区阻挡层。
2)SiC外延层的栅槽刻蚀：将生长有SiO2掩膜层的SiC外延片放入SiC刻蚀机中，通入50sccm的SF6和10sccm的O2的混合气体进行栅槽刻蚀4分钟。其栅槽形貌参见图5。
Claims (10)
1.一种刻蚀碳化硅的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤B：在与碳化硅需要刻蚀的区域的同一面上的不需要刻蚀的区域生长掩膜层；
步骤C：对所述需要刻蚀的区域进行刻蚀，得到碳化硅栅槽；
步骤D：使用气体对所述碳化硅栅槽退火，其中，所述气体包括含氯的气体和氧化性气体，以及任选地载体气体，其中所述载体气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种；所述退火的温度范围是700-1000℃；
步骤E：去除所述掩膜层；
在所述步骤D中，首先通入含氯的气体以及任选地载体气体，然后停止通入含氯气体以及任选地载体气体，并通入氧化性气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氯的气体包括四氯化碳和/或氯气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化性气体包括氧气、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳和二氧化碳中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤D中，通入所述含氯的气体的速率为2-20 sccm；通入所述氧化性气体的速率为10-50 sccm；当通入所述载体气体时，通入所述载体气体的速率为20-100 sccm。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤D中，通入所述含氯的气体的速率为2-10 sccm；通入所述氧化性气体的速率为20-30 sccm；当通入所述载体气体时，通入所述载体气体的速率为80-100 sccm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之前，还包括步骤A：对所述碳化硅进行清洗。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜层选自二氧化硅掩膜层、氮化铝掩膜层和氧化铝掩膜层中的一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述掩膜层为二氧化硅掩膜层时，使用HF除去所述二氧化硅掩膜层；当所述掩膜层为氧化铝掩膜层时，使用氨水除去所述氧化铝掩膜层。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述碳化硅为碳化硅基材或碳化硅外延层。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述碳化硅外延层为N型或P型的碳化硅外延层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510730587.6A CN105405749B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种刻蚀碳化硅的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510730587.6A CN105405749B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种刻蚀碳化硅的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105405749A CN105405749A (zh) | 2016-03-16 |
| CN105405749B true CN105405749B (zh) | 2019-05-10 |
Family
ID=55471160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510730587.6A Active CN105405749B (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种刻蚀碳化硅的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105405749B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN108645397B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-08-14 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种石英盘式谐振微机械陀螺谐振子的制造方法 |
| 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 |
| CN109411342A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-01 | 秦皇岛京河科学技术研究院有限公司 | 一种碳化硅沟槽刻蚀方法 |
| CN109243973A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 秦皇岛京河科学技术研究院有限公司 | 一种刻蚀碳化硅的方法 |
| CN113410136A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-17 | 西安微电子技术研究所 | 一种碳化硅沟槽刻蚀方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102487039A (zh) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件的制造方法 |
| CN104106142A (zh) * | 2012-02-10 | 2014-10-15 | 松下电器产业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005317684A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Eudyna Devices Inc | ドライエッチング方法および半導体装置 |
| JP5217118B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2013-06-19 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| US8088222B2 (en) * | 2007-07-27 | 2012-01-03 | Widetronix Inc. | Method, system, and apparatus for the growth of on-axis SiC and similar semiconductor materials |
| CN101157569B (zh) * | 2007-09-03 | 2010-06-02 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种无损腐蚀碳化硅的方法 |
| EP2546867A4 (en) * | 2010-03-12 | 2014-07-09 | Sumitomo Electric Industries | SILICON CARBIDE SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
-
2015
- 2015-11-02 CN CN201510730587.6A patent/CN105405749B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102487039A (zh) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 半导体器件的制造方法 |
| CN104106142A (zh) * | 2012-02-10 | 2014-10-15 | 松下电器产业株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105405749A (zh) | 2016-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105405749B (zh) | 一种刻蚀碳化硅的方法 | |
| KR100442167B1 (ko) | 자연산화막 제거방법 | |
| JP5406279B2 (ja) | 基板処理方法および結晶性炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の製造方法 | |
| CN109690735B (zh) | 用于高纵横比结构的剥离方法 | |
| TWI555086B (zh) | Deposit removal method | |
| CN102629559B (zh) | 叠栅SiC-MIS电容的制作方法 | |
| CN109461648A (zh) | 一种碳化硅器件制造方法 | |
| CN115784774B (zh) | 一种改善SiC Mos界面特性的方法 | |
| US20150132506A1 (en) | Method for Preparing Structured Graphene on SiC Substrate Based on CL2 Reaction | |
| JPS61270830A (ja) | 表面清浄化方法 | |
| CN109411342A (zh) | 一种碳化硅沟槽刻蚀方法 | |
| JP4755421B2 (ja) | ウェハ用二層ｌｔｏ背面シール | |
| Ishiwara et al. | Lateral solid phase epitaxy of amorphous Si films onto nonplanar SiO2 patterns on Si substrates | |
| Neustroev et al. | Research of Properties of a Carbon Film Formed in Methane Plasma and the Following Annealing | |
| US6589337B2 (en) | Method of producing silicon carbide device by cleaning silicon carbide substrate with oxygen gas | |
| JP5673107B2 (ja) | 炭化珪素半導体デバイスの作製方法 | |
| TWI605109B (zh) | Wet etching surface treatment method and the method of preparing a porous silicon wafer | |
| JPH10270434A (ja) | 半導体ウエーハの洗浄方法及び酸化膜の形成方法 | |
| CN102610562A (zh) | 含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控挡片的再生方法 | |
| TW201809378A (zh) | 一種形成氧化層和磊晶層的方法 | |
| CN109243973A (zh) | 一种刻蚀碳化硅的方法 | |
| CN107342312B (zh) | 纳米线结构的制作方法 | |
| CN104392919A (zh) | Nmos器件的硅衬底表面的处理方法及nmos器件的制作方法 | |
| JP7096143B2 (ja) | ダイヤモンド半導体基板の製造方法 | |
| KR100373460B1 (ko) | 고효율 ＳｉＣ 소자제작을 위한 건식식각 공정 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169 Patentee after: ZHUZHOU CRRC TIMES ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169 Patentee before: ZHUZHOU CSR TIMES ELECTRIC Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201012 Address after: 412001 Room 309, floor 3, semiconductor third line office building, Tianxin hi tech park, Shifeng District, Zhuzhou City, Hunan Province Patentee after: Zhuzhou CRRC times Semiconductor Co.,Ltd. Address before: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169 Patentee before: ZHUZHOU CRRC TIMES ELECTRIC Co.,Ltd. |