[發明專利]基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端及制作方法

在審

• 申請號: 202010848381.4
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112530795A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李良輝;周坤;李志強;張林;徐星亮;楊英坤;代方;李俊燾
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

1.基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端，其特征在于，所述碳化硅功率器件終端具有的小角度深刻蝕工藝刻蝕結構為上小下大的傾斜臺面結構，所述傾斜臺面結構的刻蝕深度介于5μm到30μm之間，所述傾斜臺面結構的斜面與水平面之間的夾角介于10°到45°之間；根據具體應用場景需求，制備形成單級或多級的碳化硅小角度深刻蝕終端結構。

2.制作權利要求1所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的方法，其特征在于，用于制作該碳化硅功率器件終端的碳化硅小角度深刻蝕工藝刻蝕結構所使用的極小傾角金屬掩膜的工藝步驟如下：

（1）在SiC樣片上旋涂膠A墊厚膠層，膠A墊厚膠層的厚度介于1~5μm之間；

（2）在膠A墊厚膠層上旋涂膠B光刻曝光膠層，膠B光刻曝光膠層的厚度介于0.5~5μm之間；

（3）對由膠A墊厚膠層和膠B光刻曝光膠層共同組成的雙層膠進行光刻及顯影；在顯影過程中，通過顯影液對膠A墊厚膠層進行側向腐蝕作用；經過光刻及顯影過程，得到的膠A墊厚膠層的圖形開孔尺寸大于膠B光刻曝光膠層的開孔尺寸，從而形成雙層膠的倒臺面開孔結構；

（4）通過磁控濺射或電子束蒸發淀積金屬掩膜，在膠B光刻曝光膠層上形成第一部分金屬掩膜，在倒臺面開孔結構中露出的SiC表面上形成第二部分金屬掩膜，金屬掩膜的厚度介于0.3~3μm之間；

（5）通過剝離方法去掉第一部分金屬掩膜，得到圖形化的極小傾角金屬掩膜。

3.如權利要求2所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：所述極小傾角金屬掩膜是Ni、Al、Ti、Cu、Au中的任意一種；或者，所述極小傾角金屬掩膜是Ni、Al、Ti、Cu、Au中的任意兩種或多種金屬組合形成的金屬疊層。

4.如權利要求2所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：所述極小傾角金屬掩膜的總厚度介于0.3~3μm之間，極小傾角金屬掩膜的邊緣斜坡的傾斜角度介于0.5°~10°之間。

5.如權利要求2所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：膠A采用LOR系列墊厚膠，膠B采用AZ系列光刻膠；所述制作方法的小角度深刻蝕工藝采用的是膠A與膠B的雙層膠剝離工藝制作刻蝕所需的小角度金屬掩膜；其工藝原理是通過控制雙層膠工藝形成的光刻膠倒臺面形貌來控制剝離之后的金屬掩膜邊緣斜坡的傾斜角度；膠A充當墊厚膠層，膠B充當光刻曝光膠層以形成圖形化。

6.如權利要求2所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：步驟（4）中淀積金屬掩膜使用的設備為磁控濺射設備或電子束蒸發設備，金屬掩膜通過單次工藝淀積形或者多次工藝淀積累積形成。

7.如權利要求2所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于，利用步驟（5）制得的極小傾角金屬掩膜，進行步驟（6）：使用等離子體干法刻蝕設備對SiC樣片進行刻蝕得到角度小于45°深度大于5μm的SiC深刻蝕臺階。

8.如權利要求1-7任意一項所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：根據應用需要重復步驟（1）-（6），以制備更多刻蝕級數的小角度深刻蝕終端結構。

9.如權利要求8所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：采用所述制作方法應用于雙向耐壓SiC GTO器件的逆向終端結構的制作。

10.如權利要求8所述的基于小角度深刻蝕工藝的碳化硅功率器件終端的制作方法，其特征在于：采用所述制作方法應用于SiC PiN功率二極管器件的正傾角刻蝕終端結構的制作。