[發明專利]一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法

有效

• 申請號: 201710481424.8
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107342221B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王珺楠
• 申請（專利權）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

1.一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，所述SiC基GaN晶體從下至上依次為SiC襯底層、GaN層、源金屬層，其特征在于，包括以下步驟：

S1：刻蝕前處理，對所述SiC襯底層進行機械研磨將其減薄至90um-110μm，在所述SiC襯底層背面光刻出背孔圖形并沉積Ti，形成Ti種子層，在所述Ti種子層上電鍍金屬Ni掩膜直至金屬Ni掩膜的厚度為8μm-11μm；

S2：去除背孔圖形處的金屬Ni掩膜、Ti種子層，形成底部平整的預刻孔；

S3：沿所述預刻孔對SiC襯底層在第一刻蝕參數下進行第一干法刻蝕，所述第一干法刻蝕包括順次進行的主刻蝕工序、過刻蝕工序及打底層處理工序，所述主刻蝕工序刻蝕SiC襯底層直至刻蝕的孔深度達到85-90μm，所述過刻蝕工序延續主刻蝕工序刻通SiC襯底層并停留在GaN層，所述打底層處理工序除去因過刻蝕工序而在GaN層上形成的聚合物；

S4：沿SiC襯底層上的孔對GaN層在第二干法刻蝕參數下進行第二干法刻蝕，所述第二干法刻蝕包括順次進行的主刻蝕工序、過刻蝕工序及打底層處理工序，所述主刻蝕工序刻通GaN層，所述過刻蝕工序刻到源金屬層的背面，所述打底層處理工序除去因過刻蝕工序而形成的鎵聚合物；

所述干法刻蝕選用感應耦合等離子體刻蝕機；

所述第一干法刻蝕采用含六氟化硫氣體、氬氣、氧氣的混合氣體生成的等離子體進行刻蝕，所述第一刻蝕參數為：六氟化硫氣體體積流量為4-135sccm，氬氣體積流量為10-135sccm，氧氣體積流量為0-5sccm，所述感應耦合等離子體刻蝕機的線圈功率為1000～1800W，板極功率為180～450W，刻蝕壓力為10mTorr-20mTorr，刻蝕時間為180min-206min；

所述第二干法刻蝕采用含氯氣、氧氣、氬氣的混合氣體生成的等離子體進行干法刻蝕；所述第二干法刻蝕參數為：所述氯氣氣體體積流量為30-60sccm，所述氧氣氣體體積流量為0-60sccm，所述氬氣氣體體積流量為0-90sccm，所述感應耦合等離子體刻蝕機的線圈功率為500-1400W、板極功率為100-500W、刻蝕壓力為10mTorr-20mTorr、刻蝕時間為8-11min。

2.根據權利要求1所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：還包括在所述第一干法刻蝕后隨即進行的清洗步驟，所述清洗步驟采用清洗液清洗所述SiC基GaN晶體的金屬Ni掩膜和Ti種子層。

3.根據權利要求2所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：所述清洗液為硫酸、雙氧水、去離子水之間體積比為3:1:4的混合腐蝕液。

4.根據權利要求1所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：所述SiC襯底層通過機械研磨減薄至100μm，所述金屬Ni掩膜的厚度為10μm。

5.根據權利要求1所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：所述第二干法刻蝕步驟中利用終點監測裝置控制主刻蝕工序及過刻蝕工序，保證背孔刻通。

6.根據權利要求1所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：所述第一干法刻蝕步驟中的打底層處理是利用氧氣等離子體揮發GaN層上的聚合物。

7.根據權利要求1所述的一種SiC基GaN晶體的深孔刻蝕方法，其特征在于：所述第二干法刻蝕步驟中的打底層處理是利用氧氣等離子體揮發源金屬層背面上的鎵基聚合物。