[发明专利]一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF₆和O₂；去除所述光刻胶。本发明实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，通过在碳化硅外延层上涂覆光刻胶，直接以光刻胶做掩膜进行刻蚀，减少了掩膜数量，提高了刻蚀效率，降低了刻蚀难度，有效的降低了碳化硅器件批量生产成本。SF₆气体和O₂气体循环交替作用于材料，一方面可以降低对光刻胶的刻蚀速率，另一方面有助于提高碳化硅沟槽的侧壁角度。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及到一种碳化硅沟槽刻蚀方法。

背景技术

第三代半导体SiC材料和传统的半导体衬底材料(Si)电学参数差异极大。SiC材料具有较大的热导率、较宽的禁带间隙、很高的电子饱和速度和击穿电压、较低的介电常数，这些特性决定了其在高温、高频、大功率半导体器件等方面的应用潜力，当前半导体领域研发重点逐渐转移到碳化硅材料上。于碳化硅材料和硅材料的物理参数差别较大，无法套用传统硅衬底材料的的工艺制备方案。本专利提出的就是针对碳化硅材料的刻蚀工艺方案，区别于Si刻蚀工艺的主要原因就是Si-C之间存在强大的结合作用，其键能高于Si-Si，Si-C结合力比Si-Si高出约40％，且SiC的化学稳定性高于Si，因此碳化硅的刻蚀技术需要单独开发，无法延用传统材料的技术方案。

在SiC器件制备中，传统的碳化硅沟槽刻蚀方法是：采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法在SiC外延片表面沉积一层二氧化硅(SiO2)薄膜，然后采用光刻方法形成台面图形，通过：①将图形转移到SiO2掩膜上，通过干法去胶将光刻胶掩膜去除；②以SiO2图形作为掩膜对SiC进行刻蚀；③湿法清洗，去除表面残留的SiO2掩膜。

可以看出，传统碳化硅沟槽刻蚀方法涉及两道刻蚀步骤，由于两次掩膜材料不同，去除方式也不同，在繁杂的制备过程中极易带来工艺误差、引入新的杂质、面临SiO2掩膜去除困难等问题，并且，现有技术中对碳化硅沟槽侧壁刻蚀的角度难以达到满意的效果。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题为由于两次掩膜材料不同，去除方式也不同，在繁杂的制备过程中极易带来工艺误差、引入新的杂质，并且对碳化硅沟槽侧壁刻蚀的角度难以满意。

本发明实施例提供了一种碳化硅浅沟槽刻蚀方法，包括：在碳化硅外延层上涂覆光刻胶；图形化所述光刻胶；以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF₆和O₂；去除所述光刻胶。

可选地，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF₆和O₂的循环终点为O₂。

可选地，所述干法刻蚀的参数包括：循环交替通入SF₆和O₂的交替时间为0.7～1.3秒。

可选地，所述以所述图形化后的光刻胶做掩膜对所述碳化硅外延层进行干法刻蚀包括：以预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比进行干法刻蚀，所述预设的所述光刻胶与所述碳化硅外延层刻蚀选择比为1.3:1～1.88:1。

可选地，所述SF6气体预设流量25sccm～35sccm，所述O2气体预设流量5sccm～15sccm。

可选地，通入所述SF₆气体时，控制反应腔的压力为17mTorr～23mTorr，主刻蚀功率<1000W。

可选地，下电极功率500W～750W。