[發明專利]溝槽的刻蝕方法、碳化硅器件的制備方法及碳化硅器件

有效

• 申請號: 202010838550.6
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111986991B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉啟軍;王亞飛;李誠瞻;陳喜明;趙艷黎;鄭昌偉;張超;羅海輝
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L21/033;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;金淼

本公開提供一種溝槽的刻蝕方法、碳化硅器件的制備方法及碳化硅器件，所述碳化硅器件的制備方法包括：通過濕法刻蝕工藝和化學機械平坦化在漂移層上的氧化層上于所述屏蔽區的對應位置處形成第三刻蝕窗口；其中，所述第三刻蝕窗口的側壁相對于其底部的傾角為130°至140°；通過所述第三刻蝕窗口，采用干法刻蝕的工藝在漂移層表面內于所述屏蔽區的對應位置處形成呈等腰梯形的溝槽，所述屏蔽區的剩余部分位于所述溝槽下方；其中，所述溝槽的側壁相對于其底部的傾角等于所述第三刻蝕窗口的側壁相對于其底部的傾角；在溝槽的側壁和底部形成與漂移層形成肖特基接觸的肖特基金屬層。這種方法實現了MOSFET與SBD集成后通態電流和阻斷電壓之間最優的折中關系。

技術領域

本公開涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種溝槽的刻蝕方法、碳化硅器件的制備方法及碳化硅器件。

背景技術

碳化硅(SiC)是新型寬禁帶半導體材料，高熱導率、高擊穿場強、高飽和速度等優點，非常適合制作高溫大功率半導體器件。碳化硅基功率器件能極大的發揮其高溫、高頻和低損耗的特點，使得其在高壓、高溫、高頻、大功率、強輻射等方面都有極大的應用前景。其中，碳化硅金屬氧化物半導體場效應管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-EffectTransistor，MOSFET)具有低導通電阻、開關速度快、耐高溫等特點，在高壓變頻、新能源汽車、軌道交通等領域具有巨大的應用優勢。

然而，傳統平面柵結構的SiC?MOSFET器件，在其元胞結構中除MOS結構外還寄生了一個體PIN二極管，該PIN二極管的開啟會引起“雙極退化”現象，嚴重影響MOSFET器件長期使用的可靠性。為了抑制SiC?MOSFET器件中PIN二極管的開啟，傳統的辦法是采用肖特基勢壘二極管(Schottky?Barrier?Diode，SBD)與MOSFET器件反并聯使用，作為其續流二極管。然而在芯片制造過程中反并聯MOSFET和SBD增多了制造工序，延長了制造時長，增加制造成本；并且，工序的增多還增加了制造過程風險，降低了產品良率；此外，傳統的反并聯會在器件中引入多余的鍵合線路，在器件使用過程中增加了多余的雜散電感，導致器件電學性能衰減。但是，現有的集成SBD的碳化硅器件中，難以實現最優的MOSFET器件與SBD集成后通態電流和阻斷電壓之間的折中關系。

發明內容

針對上述問題，本公開提供了一種溝槽的刻蝕方法、碳化硅器件的制備方法及碳化硅器件，解決了現有技術中難以實現最優的MOSFET器件與SBD集成后通態電流和阻斷電壓之間的折中關系的技術問題。

第一方面，本公開提供一種溝槽的刻蝕方法，包括：

提供第一導電類型碳化硅襯底，并在所述襯底上方形成第一導電類型漂移層；

在所述漂移層上方形成氧化層；

在所述氧化層上方形成光刻膠掩膜層，并對所述光刻膠掩膜層進行圖案化處理，以在所述光刻膠掩膜層上形成第一刻蝕窗口；

通過所述第一刻蝕窗口，采用濕法刻蝕的工藝刻蝕所述第一刻蝕窗口下方的所述氧化層，以在所述氧化層上形成第二刻蝕窗口；

去除所述光刻膠掩膜層，對所述氧化層進行化學機械平坦化處理，以去除預設厚度的所述氧化層并對所述第二刻蝕窗口進行優化，從而在剩余的所述氧化層上形成呈等腰梯形的第三刻蝕窗口；其中，所述第三刻蝕窗口的側壁相對于其底部的傾角為130°至140°；

通過所述第三刻蝕窗口，采用干法刻蝕的工藝刻蝕所述第三刻蝕窗口下方的所述漂移層，以在所述漂移層的表面內形成呈等腰梯形的溝槽；其中，所述溝槽的側壁相對于其底部的傾角等于所述第三刻蝕窗口的側壁相對于其底部的傾角；

去除剩余的所述氧化層。

根據本公開的實施例，優選地，所述溝槽的深度為1至2um。

根據本公開的實施例，優選地，