CN111261500B - 一种功率器件的制作方法及制作功率器件的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率器件的制作方法及制作功率器件的装置，用于解决如何实现在沟槽底部进行工艺处理时能有效对沟槽侧壁进行保护的问题，包括：放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质；在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理；去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，能够以达到在对沟槽底部进行具有射线类工艺时不对沟槽侧壁造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功率器件的制作方法及制作功率器件的装置。
背景技术
碳化硅(SiC)具有出色的物理和化学性质，由于其优良的材料性能，以碳化硅材料(SiC)为基础的功率器件正得到广泛的关注和应用，尤其是在功率器件件(整流二极管、MOSFET、JFET、BJT等)领域应用广泛。
在半导体功率器件件中，所谓的垂直结构器件，由于能够承受更大的电流和功率密度，在使用中占据了绝对的主导地位；具体使用时，在垂直结构的功率器件中，对垂直方向流动电流的控制，往往是采用沟槽式结构，导通电流沿垂直方向。而对该导通电流的控制，则采用在沟槽侧壁或者底部施加电场的方式(MOSFET，JFET)，或者通过一个夹层(BJT)来控制电流。
在采用沟槽结构时，在相关的工艺中，首先需要通过干法刻蚀形成沟槽。为了达到良好的器件性能，在沟槽刻蚀中通常要求侧壁陡直、光滑，底部和侧壁的交角产生特定轮廓(例如直角或者弧度过渡)；另外在沟槽形成后，往往还需要对沟槽的底部完成后续工艺。例如：对沟槽底部(包括C处)的离子注入、或对沟槽底部(包括C处附近)的沉积、或对沟槽底部(包括C处附近)的干法刻蚀；这些工艺一般涉及垂直或者准垂直下行的离子或者原子(团)；在工艺中为了避免影响沟槽侧壁表面或近表面性质，其中，沟槽近表面指的是沿沟槽表面向沟槽反方向扩张的部分，一般要求尽量避免触及沟槽侧壁。为此，下宽上窄的倒梯形沟槽是理想的轮廓。但是在干法刻蚀中，由于反应机制的原因，一般都是上宽下窄的正梯形，尤其是对性质稳定，刻蚀难度极大的碳化硅材料，实现接近陡直的侧壁都很困难，要达到倒梯形轮廓更是难以实现，故如何在干法刻蚀中构成下宽上窄的倒梯形沟槽结构是本领域技术人员亟待解决的问题；或者在沟槽底部进行离子注入等工艺时如何对沟槽侧壁进行有效保护也是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种功率器件的制作方法及制作功率器件的装置，用于解决如何实现在沟槽底部进行工艺处理时能有效对沟槽侧壁进行保护的问题。
第一方面，本发明实施例还提供一种功率器件的制作方法，包括：
放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质；
在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理；
去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件。
本发明实施例采用下述技术方案：
进一步的，所述具有射线类工艺包括：金属溅射工艺、准直溅射工艺、离子注入工艺、物质沉积射线工艺或干法刻蚀工艺。
进一步的，若具有射线类工艺为物质沉积射线工艺，则在所述沟槽结构的开口处上形成的沉积物质，与沟槽底部的沉积物具有不同的腐蚀清除方法。
进一步的，沟槽结构的开口处上形成的沉积物质为镍或者铝，沟槽结构的沟槽底部处的沉积物质为氮化硅或者二氧化硅。
进一步的，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，具体包括：
通过酸洗方式，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件。
第二方面，本发明实施例还提供一种制作功率器件的装置，包括：
载片台，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面用于放置功率器件；
驱动结构，其驱动端设置在所述载片台的所述第二表面上，所述驱动结构用于驱动所述载片台倾斜，以使放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交。
本发明实施例采用下述技术方案：
进一步的，所述驱动结构包括：双推杆结构或转动电机。
进一步的，所述驱动结构为双推杆结构，在所述第二表面的中心线两侧上各设置一组推杆，所述推杆连接气缸活塞，通过控制气源进而控制推杆的上升或下降，以控制所述载片台的转动。
第三方面，本发明实施例还提供一种制作功率器件的装置，包括：
蒸发台，其具有穹顶；
连接结构，其将功率器件倾斜连接在所述穹顶上，以使功率器件的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交。
本发明实施例采用下述技术方案：
进一步的，所述连接结构包括：两个不同旋合长度的螺栓、斜楔机构、凸轮机构或螺纹调节机构。
本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例通过放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，能够以达到在对沟槽底部进行具有射线类工艺时不对沟槽侧壁造成影响。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作方法流程示意图；
图2本说明书的一个实施例提供的功率器件的结构示意图；
图3本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置中载片台向左倾斜第一视角示意图；
图4本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置中载片台向右倾斜第二视角示意图；
图5本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置中功率器件沟槽底部处理示意图；
图6本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置中驱动结构第一结构示意图；
图7本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置中驱动结构第二结构示意图；
图8本说明书的一个实施例提供的功率器件的制作装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1为本发明实施例提供的功率器件的制作方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括：
步骤1、放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质。
放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，具体可实现为：旋转载片台使载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，或者，将沟槽结构倾斜设置在载片台上。
在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，具体可实现为：采用物质沉积射线工艺，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质。
其中，沉积物质用于保护沟槽结构的槽壁。该沉积物质的成分可以为镍或者铝。
步骤2、在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理。
其中，所述具有射线类工艺可以包括：金属溅射工艺、准直溅射工艺、离子注入工艺、物质沉积射线工艺或干法刻蚀工艺。
若具有射线类工艺为物质沉积射线工艺，则在所述沟槽结构的开口处上形成的沉积物质，与沟槽底部的沉积物具有不同的腐蚀清除方法。
如上所述，沟槽结构的开口处上形成的沉积物质为镍或者铝，则沟槽结构的沟槽底部处的沉积物质为氮化硅或者二氧化硅，以便用氢氟酸为基础的腐蚀液去除,而不影响沉积的镍或铝等金属物质，以免在后续清除沟槽开口障碍物步骤中，将沟槽底部的沉积物一同清除掉。
步骤3、去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件。
本步骤具体可实现为：通过酸洗方式，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件。
当然，也可通过其它现有方式将表面沉积物质去掉。
具体实施时，示例1，结合图2至图5所示，本发明实施例提供的功率器件的制作方法具体实现过程为：将功率器件1经清洗后放置在载片台3；倾斜载片台3，值得注意的是本申请中倾斜角度较大，倾斜后沟槽开口处的侧沿投影到沟槽侧壁上而非投影到沟槽底部；现有技术中金属准直溅射准直性越好，本发明采用倾斜角度后效果越明显，相应需要的倾角也越小，通过对功率器件1的上表面进行物质沉积，形成沉积物质(阻碍物)2，以便于对功率器件1的沟槽侧壁进行保护；将功率器件1的沟槽底面正对金属溅射源，对沟槽底部进行工艺处理，其中工艺处理可选择现有技术中对沟槽底部的离子注入或对沟槽底部进行物质沉积或对沟槽底部的干法刻蚀；去除沉积物质(阻碍物)2，可通过酸洗方式，也可通过其它现有方式将表面沉积物质去掉。
具体实施时，示例2，结合图2至图5所示，本发明实施例提供的功率器件的制作方法具体实现过程为：将功率器件1经清洗后放置在载片台3；倾斜载片台3，倾斜后沟槽开口处的侧沿投影到沟槽侧壁上而非投影到沟槽底部；通过对功率器件1的上表面进行物质沉积，形成沉积物质(阻碍物)2，以便于对功率器件1的沟槽侧壁进行保护；将功率器件1的沟槽底面正对金属源，对沟槽底部进行工艺处理，其中，工艺处理同样可选择现有技术中对沟槽底部的离子注入或对沟槽底部进行物质沉积或对沟槽底部的干法刻蚀；去除沉积物质(阻碍物)2，可通过酸洗方式，也可通过其它现有方式将表面沉积物质去掉。
本发明实施例通过放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，能够以达到在对沟槽底部进行具有射线类工艺时不对沟槽侧壁造成影响。
本发明实施例提供一种制作功率器件的装置，该装置可以包括：载片台和驱动结构。其中，载片台具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面用于放置功率器件。驱动结构的驱动端设置在所述载片台的所述第二表面上，所述驱动结构用于驱动所述载片台倾斜，以使放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交。具体实施时，所述驱动结构可以包括：双推杆结构或转动电机。优选的，所述驱动结构为双推杆结构，在所述第二表面的中心线两侧上各设置一组推杆，所述推杆连接气缸活塞，通过控制气源进而控制推杆的上升或下降，以控制所述载片台的转动。
具体实施时，结合图6和图7所示，在半导体常用真空设备中，因为载片台3往往附带复杂的子系统完成复杂的功能，包括电压或功率加载和测量，提供真空吸附，提供芯片背面的气流，以控制温度，提供芯片抬升，以便芯片传输系统的机械臂舌取走芯片等等；故现有产品中均未设置载片台3的倾斜驱动结构4，以降低设备的复杂性和故障率；本申请为了对功率器件1的沟槽侧壁进行保护，通过设置驱动结构4，带动载片台3进行倾斜转动，其中驱动结构4可选择双推杆结构，如图6所示，载片台3下左右各设置一组推杆，推杆可连接气缸活塞，或者选择气缸活塞杆作为推杆，通过控制气源进而控制推杆的上升或下降，以控制载片台3的转动；如图7所示，也可以通过设置转动电机，转动电机与载片台3连接，驱动载片台3转动，为后续的沉积工序提供基础。
本发明实施例通过放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，能够以达到在对沟槽底部进行具有射线类工艺时不对沟槽侧壁造成影响。
本发明实施例提供一种制作功率器件的装置，如图8所示，该装置可以包括：蒸发台和连接结构。其中，蒸发台具有穹顶。连接结构将功率器件倾斜连接在所述穹顶上，以使功率器件的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交。具体实施时，所述连接结构可以包括：两个不同旋合长度的螺栓、斜楔机构、凸轮机构或螺纹调节机构。
具体实施时，选择金属蒸发设备和相关工艺、工装设置，其中金属蒸发设备和相关工艺、工装设置为本领域技术人员所熟知。首先将功率器件1经清洗后放置在金属蒸发台的穹顶上，穹顶上对碳化硅垂直结构功率器件1进行固定的结构可采用圆片放置夹具；在本申请中有所改进的是让两个紧定螺栓旋合长度不一致，从而让下臂倾斜，进而让设置在下臂上的碳化硅垂直结构功率器件1也发生倾斜，倾斜后沟槽开口处的侧沿投影到沟槽侧壁上而非投影到沟槽底部；通过对功率器件1的上表面进行物质沉积，形成沉积物质(阻碍物)2，以便于对功率器件1的沟槽侧壁进行保护；然后在另一现有设备中将碳化硅垂直结构功率器件1的沟槽底面正对金属源，对沟槽底部进行工艺处理，或者这一步骤中的工艺处理同样可选择现有技术中对沟槽底部的离子注入或对沟槽底部进行物质沉积或对沟槽底部的干法刻蚀；去除沉积物质(阻碍物)2，可通过酸洗方式，也可通过其它现有方式将表面沉积物去掉。
本发明实施例通过放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，在所述沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，能够以达到在对沟槽底部进行具有射线类工艺时不对沟槽侧壁造成影响。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“第一”、“第二”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
Claims (9)
1.一种功率器件的制作方法，其特征在于，包括：
放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质；其中，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，包括：采用物质沉积射线工艺，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，所述开口处的沉积物质用于保护沟槽结构的槽壁，所述开口处的沉积物质的材料包括镍或者铝；
在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理；其中，所述射线类工艺包括物质沉积射线工艺，在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，包括：将所述沟槽结构的沟槽底部进行物质沉积，所述沟槽底部的沉积物质用于保护沟槽结构的槽底，所述沟槽底部的沉积物质的材料包括氮化硅或者二氧化硅；
去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，所述功率器件的材料包括碳化硅材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有射线类工艺包括：金属溅射工艺、准直溅射工艺、离子注入工艺、物质沉积射线工艺或干法刻蚀工艺。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
若具有射线类工艺为物质沉积射线工艺，则在所述沟槽结构的开口处上形成的沉积物质，与沟槽底部的沉积物具有不同的腐蚀清除方法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，具体包括：
通过酸洗方式，去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件。
5.一种制作功率器件的装置，其特征在于，包括：
载片台，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面用于放置功率器件；
驱动结构，其驱动端设置在所述载片台的所述第二表面上，所述驱动结构用于驱动所述载片台倾斜，以使放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交；
其中，所述功率器件制作过程如下：
放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质；其中，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，包括：采用物质沉积射线工艺，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，所述开口处的沉积物质用于保护沟槽结构的槽壁，所述开口处的沉积物质的材料包括镍或者铝；
在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理；其中，所述射线类工艺包括物质沉积射线工艺，在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，包括：将所述沟槽结构的沟槽底部进行物质沉积，所述沟槽底部的沉积物质用于保护沟槽结构的槽底，所述沟槽底部的沉积物质的材料包括氮化硅或者二氧化硅；
去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，所述功率器件的材料包括碳化硅材料。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述驱动结构包括：双推杆结构或转动电机。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述驱动结构为双推杆结构，在所述第二表面的中心线两侧上各设置一组推杆，所述推杆连接气缸活塞，通过控制气源进而控制推杆的上升或下降，以控制所述载片台的转动。
8.一种制作功率器件的装置，其特征在于，包括：
蒸发台，其具有穹顶；
连接结构，其将功率器件倾斜连接在所述穹顶上，以使功率器件的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交；
其中，所述功率器件制作过程如下：
放置在载片台上的沟槽结构的槽壁与物质沉积射线相交，并在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质；其中，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，包括：采用物质沉积射线工艺，在所述沟槽结构的开口处上形成沉积物质，所述开口处的沉积物质用于保护沟槽结构的槽壁，所述开口处的沉积物质的材料包括镍或者铝；
在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理；其中，所述射线类工艺包括物质沉积射线工艺，在所述开口处的沉积物质的保护下对所述沟槽结构的槽底或近底部采用具有射线类工艺进行处理，包括：将所述沟槽结构的沟槽底部进行物质沉积，所述沟槽底部的沉积物质用于保护沟槽结构的槽底，所述沟槽底部的沉积物质的材料包括氮化硅或者二氧化硅；
去除所述沟槽结构上的沉积物质，以得到所述功率器件，所述功率器件的材料包括碳化硅材料。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连接结构包括：两个不同旋合长度的螺栓、斜楔机构、凸轮机构或螺纹调节机构。
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