[发明专利]半导体器件制备中低表面损伤的两步干法刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种半导体器件制备中低表面损伤的两步干法刻蚀方法，其步骤包括：(1)器件表面清洁；(2)高速的纵向ICP干法刻蚀；(3)低速的纵向ICP干法刻蚀；其特征在于：步骤(2)中的RF功率在步骤(3)中RF功率的200％以上，步骤(3)中的ICP功率在步骤(2)中ICP功率的200％以上。本发明通过先后采用两套不同的刻蚀功率，实现两步刻蚀，机理主要是在ICP刻蚀接近器件设计深度时，将主要刻蚀机制从离子轰击效应更换为表面离子化学反应，依靠小动能的表面化学反应，完成最后的刻蚀结构，从而将表面刻蚀损伤降低到最小范围。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制备中低表面损伤的两步干法刻蚀方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有大禁带宽度(3.4eV)、强击穿电场(3MV/cm)、高电子饱和漂移速度(3×10⁷cm/s)和良好化学稳定性等一系列材料性能优势，是研制高性能功率电子器件的热门材料。性能优异的GaN肖特基功率器件，依赖于高质量材料外延技术，包括外延设备、外延机制、材料生长过程中的缺陷产生与抑制、原子表面结构再构等关键技术；还依赖于精细的器件结构制备技术，包括表面修饰结构制备以及器件内部结构制备工艺等关键技术。

目前为止，GaN基半导体器件结构通过多种方法可以实现，比如模板辅助合成，掩模板辅助刻蚀等等。其中干法刻蚀方法具有良好的可控性，且适用材料广泛，掩模板可通过光刻或者自组织纳米材料来制备。然而，干法刻蚀却面临着一个困难，即会引起器件结构中刻蚀侧壁的晶格缺陷，这些晶格缺陷会导致半导体器件电学和光学性质的退化。一般的干法刻蚀的损伤深度约几十纳米，随着器件结构尺寸的降低，尤其是当降低到尺寸与刻蚀深度可比拟时，比如纳米结构器件，几十纳米的刻蚀损伤对器件光电特性的影响将非常巨大。另一方面，在高压电力电子器件中，表面损伤往往会形成漏电通道，导致器件发热甚至失效。因此，在器件工艺优化过程中研究器件表面材料质量受干法刻蚀的影响规律是非常关键的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件制备中低表面损伤的两步干法刻蚀方法，通过调整ICP刻蚀过程中的RF功率和ICP功率，实现被刻蚀器件的低表面损伤。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种半导体器件制备中低表面损伤的两步干法刻蚀方法，其步骤包括：

(1)器件表面清洁；

(2)高速的纵向ICP干法刻蚀；

(3)低速的纵向ICP干法刻蚀；

其中步骤(2)中的RF功率在步骤(3)中RF功率的200％以上，步骤(3)中的ICP功率在步骤(2)中ICP功率的200％以上。

优选的，步骤(2)中设定RF功率为80～100W，ICP功率为0～100W；步骤(3)中设定RF功率为0～10W，ICP功率为500～600W。

优选的，步骤(2)中设定RF功率为100W，ICP功率为100W；步骤(3)中设定RF功率为10W，ICP功率为600W。

优选的，所述步骤(2)和(3)在ICP腔室里连续完成。

优选的，所述步骤(2)完成所需刻蚀深度的80～90％，剩余的刻蚀深度由步骤(3)完成。当器件结构刻蚀深度在1微米左右的时候，常规干法刻蚀的刻蚀损伤深度在20～50nm左右，因此最后100nm～200nm换成步骤(3)会得到表面损伤很小的器件，且刻蚀效率较高。

优选的，所述步骤(1)中先后经过有机溶剂清洁和酸清洁，所述有机溶剂清洁是指将器件浸泡在有机溶剂中，所述酸清洁是指将器件浸泡在浓度为5～10％的酸性溶液中。