[发明专利]一种碳化硅沟槽及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅沟槽，其具有侧壁陡直和底部圆滑的沟槽结构。本发明还提供了一种碳化硅沟槽的制备方法。本发明提供的侧壁陡直、底部圆滑的碳化硅沟槽既能够提升器件性能和可靠性，又可以为后续沟槽内的生长及填充工艺带来便捷。本发明提供的方法可以制备得到具有侧壁陡直和底部圆滑的沟槽结构，工艺步骤简单，能够极大地提高工艺效率和节约成本。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种碳化硅沟槽的制备方法。

背景技术

碳化硅相对于硅而言，其禁带宽度是硅的3倍，击穿电压是硅的10倍，同时具有耐高温、耐高压和抗辐射的特点，所以以碳化硅为材料制备的功率器件已成为半导体领域热点研究领域之一，其中包括沟槽MOSFET、沟槽IGBT器件。但是，由于碳化硅具有很高的硬度和化学稳定性，因此，目前普遍采用的是干法刻蚀工艺来进行碳化硅沟槽刻蚀。碳化硅材料的干法刻蚀工艺一般为：碳化硅材料清洗、沉积掩膜层、光刻、干法刻蚀掩膜层、去胶、干法刻蚀碳化硅材料，从而在碳化硅材料上形成一刻蚀台阶形貌。采用该方法获得的台阶一般较陡直，但是侧壁一般较粗糙，底部出现微沟槽。在碳化硅高压器件中，粗糙的侧壁形貌和微沟槽会极大的影响器件的性能，如击穿电压降低、反向电流增加等。干法刻蚀形成的碳化硅沟槽底部不够圆滑，这会为后续工艺带来不便并且影响器件的性能和可靠性，所以制备侧壁陡直和底部圆滑的碳化硅沟槽是当前的一个技术难点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种侧壁陡直、底部圆滑的碳化硅沟槽的制备方法。该方法采用干法刻蚀和旋涂相结合，最终形成侧壁陡直以及底部圆滑的碳化硅沟槽。

在第一个方面，本发明提供了一种碳化硅沟槽，其具有侧壁陡直和底部圆滑的沟槽结构。

根据本发明，所述碳化硅沟槽采用干法刻蚀和旋涂结合的方法制得。

在第二个方面，本发明提供了一种碳化硅沟槽的制备方法，其包括干法刻蚀和旋涂结合的步骤。

根据本发明的一些实施方式，所述制备方法包括以下步骤：

步骤S2：在碳化硅基体上沉积第一层掩膜；

步骤S3：在第一层掩膜上的非沟槽区域沉积光刻胶掩膜；

步骤S4：通过第一次干法刻蚀去除沟槽区域上方的第一层掩膜和非沟槽区域沉积的光刻胶掩膜，得到具有陡直的掩膜侧壁的凹槽；

步骤S5：将旋涂玻璃旋涂在第一层掩膜和所述凹槽的表面上，固化形成底部圆滑的第二层掩膜，优选地，所述第二层掩膜为硅的氧化物；

步骤S6：通过第二次干法刻蚀形成侧壁陡直且底部圆滑的碳化硅沟槽；

步骤S7：通过湿法腐蚀去除剩余的第一层掩膜和硅的氧化物，得到所述碳化硅沟槽。

根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括在步骤S2之前的步骤S1：清洗碳化硅基体。

根据本发明的一些实施方式，所述碳化硅基体是碳化硅晶圆。

根据本发明的一些实施方式，在步骤S1中，清洗碳化硅基体的方法包括：1) 在120℃温度下用浓硫酸：双氧水＝8：1清洗5-15分钟；2)在80℃温度下用双氧水：去离子水＝1：1清洗5-15分钟；3)采用BHF溶液(氢氟酸：去离子水＝20：1)腐蚀10-20秒；4)用去离子水冲洗后干燥。

根据本发明的一些实施方式，在步骤S2中，沉积第一层掩膜的方法包括离子体增强化学气相沉积方法PECVD、等离子体化学气相淀积ICPCVD和物理气相沉积方法PVD，优选为离子体增强化学气相沉积方法PECVD。

根据本发明的一些实施方式，在步骤S2中，所述第一层掩膜为多晶硅、非晶硅、AIN或SiO₂。