[發明專利]一種去除碳化硅等離子體刻蝕形成的刻蝕損傷層的方法

在審

• 申請號: 201510032621.2
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104599952A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 劉勝北;何志;劉斌;劉興昉;楊香;樊中朝;王曉峰;王曉東;趙永梅;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及碳化硅器件制造領域，尤其適用于碳化硅溝槽型器件制備過程中。

背景技術

碳化硅作為第三代半導體材料，由于其高的禁帶寬度、高的擊穿電場、高的電子遷移率，碳化硅半導體器件在高壓、高頻、大功率、以及高溫、高輻射等極端壞境中有著獨特的優勢。

溝槽刻蝕是半導體器件的制備過程中的一項關鍵技術，在碳化硅器件中更是有著廣泛的應用。如：相對于JBS型碳化硅，溝槽型的碳化硅肖特基器件不僅可以降低對離子注入的要求，而且降低了正向導通電阻，降低了方向漏電流；溝槽型的碳化硅MOSFET相對于VDMOSFET更是大大的簡化了工藝步驟；碳化硅的JFET器件也只能通過溝槽刻蝕來制備。

但是，由于等離子刻蝕后，在溝槽的側壁及底部會形成一層刻蝕損傷層，它會大大降低器件的性能。

傳統的硅基工藝中，為了去除刻蝕損傷層一般采用熱氧化形成犧牲氧化層的方法來去除刻蝕損傷層。但是由于碳化硅所需氧化溫度高達1300℃，而傳統的石英氧化爐管很難達到如此高的溫度。再者，由于碳化硅氧化后碳化硅與二氧化硅之間的界面態濃度很高，在界面處可能存在的碳殘留，也會對犧牲層的效果有影響。

因此，如何快速有效的去除刻蝕損傷層，成為碳化硅半導體器件制備過程中亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在解決碳化硅溝槽型器件制備過程，刻蝕損傷層不易快速有效去除的問題，提出了一種新的去除等離子刻蝕損傷層的方案。

本發明提出了一種去除碳化硅等離子體刻蝕形成的刻蝕損傷層的方法，包括以下步驟：

步驟1、在碳化硅晶體表面生長氮化鋁掩膜層；

步驟2、在氮化鋁掩膜層上刻蝕形成刻蝕碳化硅晶體所需圖形；

步驟3、利用所述氮化鋁掩膜層上的所述圖形對所述碳化硅晶體進行刻蝕，形成溝槽結構；

步驟4、在高溫環境下，通入刻蝕氣體，去除碳化硅晶體上形成的刻蝕損傷層；

步驟5、在室溫環境下，去除所述碳化硅晶體上的氮化鋁掩膜層。

采用上述方案后，碳化硅溝槽刻蝕后的損傷層可以快速有效的去除。由于采用H2做載氣刻蝕碳化硅是碳化硅外延生長中常見的一種方法，碳化硅外延生長中通過H2刻蝕降低襯底表面來可以有效控制襯底的表面狀態。本方案通過H2刻蝕后可以有效提高碳化硅刻蝕后溝槽側壁與底部的表面狀態，提高溝槽型器件的性能。

附圖說明

圖1是本發明提供的氮化鋁做掩膜刻蝕碳化硅并用氫氣刻蝕去除刻蝕損傷層的方法的流程圖。

圖2是本發明具體實施方式中，生長了0.5umAlN層后的示意圖。

圖3是本發明具體實施方式中，光刻后在晶圓上通過光刻膠形成的圖形。

圖4是本發明具體實施方式中，刻蝕AlN掩膜層后的示意圖。

圖5是本發明具體實施方式中，刻蝕SiC后的示意圖。

圖6是本發明具體實施方式中，去除AlN掩膜層后的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的發明內容進一步解釋。應當理解本實施實例僅限于解釋本發明而不用于限制本發明的范圍。

如圖1所示，圖1示出了本發明提供的利用氮化鋁做掩膜刻蝕碳化硅并用氫氣刻蝕去除刻蝕損傷層的方法的流程圖。該方法的主要目的是去除SiC等離子刻蝕后，在刻蝕部位留下的刻蝕損傷層，其主要步驟是：

步驟一：碳化硅晶片清洗。本步驟的主要目的是保證清潔碳化硅晶片，可以采用標準清洗工藝，也可以采用其他的清洗工藝，只要能保證碳化硅晶片的清潔。其中，采用酸性、堿性或有機液體對碳化硅晶體表面進行清洗；

步驟二：在所述碳化硅晶體表面生長氮化鋁掩膜層。本步驟中氮化鋁薄膜可以通過濺射，沉積等各種方式生長，淀積薄膜的厚度要求至少滿足等離子體刻蝕與H2刻蝕所需，如果氮化鋁薄膜還有離子注入掩膜的作用，也可增厚，最大厚度沒有限制。若等離子刻蝕碳化硅條件特殊，也可在AlN表面生長SiO2，SiN，Ni等做等離子刻蝕碳化硅的掩膜層，生長方法可以是濺射、PECVD，LPCVD等各種方法。生長的除AlN外的物質須在進入高溫爐前去除。其中，所述生長的氮化鋁厚度范圍是幾納米到幾微米；

步驟三：對生長有氮化鋁掩膜層的碳化硅晶片進行光刻，將所需圖形形成在晶圓上的光刻膠上。本步驟的主要目的是在晶圓上形成刻蝕晶圓所需圖形。

步驟四：通過光刻膠掩膜刻蝕氮化鋁掩膜層，本步驟的主要目的是在氧化鋁掩膜層上開出碳化硅刻蝕窗口，氮化鋁的刻蝕可以采用濕法腐蝕，也可以采用干法腐蝕。