[发明专利]SiC衬底的刻蚀方法

说明书

一种SiC衬底的刻蚀方法，刻蚀在反应腔室内进行，刻蚀方法交替执行刻蚀步骤和副产物排出步骤；在刻蚀步骤，对设于反应腔室内的SiC衬底进行刻蚀；在副产物排出步骤，排出反应腔室内的反应副产物。该刻蚀方法能够降低反应副产物在反应腔室侧壁和介质窗表面沉积的可能，设备的清洗维护周期被大幅延长，降低设备的维护难度和工作量。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种SiC衬底的刻蚀方法。

背景技术

随着通讯技术的不断进步，GaN基HEMT微波功率器件的应用逐渐增多。GaN基HEMT器件的结构示意图如图1所示，其是在SiC衬底基片上生长诸如以GaN为主AlGaN/GaN层，以制备GaN为主的器件结构。GaN基HEMT微波功率器件的制造工艺包括正面工艺与背面工艺两大类，其中正面工艺主要是形成器件的核心功能部分，背面工艺主要是在SiC衬底3上刻蚀通孔2，将金属引线与正面的GaN器件相连，所获得的GaN基HEMT微波功率器件如图1所示，包括沉积金属4、SiC衬底3、AlGaN/GaN层5，通孔2贯穿各层，源极衬垫1设于AlGaN/GaN层5上。

在GaN基HEMT微波功率器件的背面工艺中，SiC通孔刻蚀是非常关键的步骤。为了实现大深度SiC通孔刻蚀，通用的刻蚀掩膜一般选择金属Ni。

作为掩膜的Ni材料在刻蚀过程中会被逐渐损耗，Ni无法与刻蚀反应气体形成可挥发的气态副产物，以固态微粒的形式存在于反应腔室内部，其中一部分固态微粒随等离子体和气流移动，被真空泵体抽走，剩余大部分固态微粒会附着在反应腔室内壁和介质窗表面。这些固态的副产物逐渐积累，当积累到一定程度的时候，会由于自身的附着不稳定或等离子体的轰击作用而以颗粒形式掉落在晶片表面。如果颗粒掉入SiC刻蚀通孔内，则会成为微掩膜阻碍正常刻蚀的进行，形成笋状物缺陷，致使器件失效。

SiC的刻蚀速率一般在0.3～1.5μm/min的范围内，由于SiC衬底基片的厚度通常为50～100μm，因此整体刻蚀时间长达数小时，在此过程中会产生大量的Ni副产物积累。在正常生产过程中，每刻蚀几片至十几片即需要停止生产，对反应腔室内部的副产物进行清洗维护，否则将影响产品良率，大幅增加了生产的维护难度和工作量。

发明内容

本发明的目的是提出一种SiC衬底的刻蚀方法，以降低反应腔室内部的反应副产物沉积。

本发明提出了一种SiC衬底的刻蚀方法，所述刻蚀在反应腔室内进行，所述刻蚀方法交替执行刻蚀步骤和副产物排出步骤；

在所述刻蚀步骤，对设于所述反应腔室内的所述SiC衬底进行刻蚀；

在所述副产物排出步骤，排出所述反应腔室内的反应副产物。

优选地，所述刻蚀步骤采用的反应腔室压力P1与所述副产物排出步骤采用的反应腔室压力P2之差不大于第一阈值，所述刻蚀步骤采用的上电极射频功率W1与所述副产物排出步骤采用的上电极射频功率W2之差不大于第二阈值，所述刻蚀步骤采用的总气体流量Q1与所述副产物排出步骤采用的总气体流量Q2之差不大于第三阈值。

优选地，所述第一阈值、所述第二阈值、所述第三阈值均不大于5％。

优选地，所述副产物排出步骤采用的下电极射频功率为0～200W。

优选地，所述副产物排出步骤的持续时间T2与所述刻蚀步骤的持续时间T1的比值为5％～15％。

优选地，所述刻蚀步骤的持续时间T1为10～600s，所述副产物排出步骤的持续时间T2为1～60s。

优选地，所述副产物排出步骤采用的反应腔室压力P2为2-100mT。

优选地，所述副产物排出步骤采用的上电极射频功率W2为300～3000W。

优选地，所述副产物排出步骤采用的总气体流量Q2为100～1000sccm。