一種寬禁帶功率器件場板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬禁帶功率器件場板的制造方法，包括：在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層；采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口；采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，形成具有特定角度的斜面；在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬。利用本發(fā)明，不需要多步干法刻蝕，采用濕法腐蝕的方法，可以防止干法刻蝕過程中對半導(dǎo)體器件表面造成的損傷，且可以形成滿足電場均勻分布要求的具有一定傾斜角度的場板斜面。
【專利說明】一種寬禁帶功率器件場板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種在寬禁帶外延襯底上使用刻蝕或腐蝕技術(shù)形成帶有傾斜角度的場板的制造方法，可應(yīng)用于寬禁帶功率半導(dǎo)體器件(如SiC功率器件、GaN功率器件)的場板制造。
【背景技術(shù)】
[0002]與硅材料相比較，第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料具有更高的禁帶寬度、更高的熱導(dǎo)率和更高的載流子飽和速率，使得其器件能夠更好地應(yīng)用于高溫、高頻和高功率場合。
[0003]電場集中效應(yīng)是造成寬禁帶半導(dǎo)體功率器件反向擊穿電壓難以達(dá)到理想擊穿電壓值的主要原因。由于各種原因，實(shí)際功率器件很難獲得理想的P-η結(jié)擊穿電壓值，因此很有必要通過其他技術(shù)來彌補(bǔ)平面工藝上的缺陷，結(jié)終端技術(shù)就是一種能有效提高功率器件反向擊穿電壓的技術(shù)，可以有效緩和主結(jié)邊緣彎曲區(qū)域的電場密集，優(yōu)化表面電場的分布，提高擊穿電壓，場板技術(shù)就是其中一種常用的結(jié)終端技術(shù)。
[0004]目前，單層場板技術(shù)在功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，作為電極邊緣電場的屏蔽層，可適當(dāng)?shù)膬?yōu)化表面電場分布，提高器件耐壓。但是，由于各種原因(如工藝等)影響，如受場板斜面傾斜度的影響，優(yōu)化的力度還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以，出現(xiàn)了多級(jí)場板技術(shù)。采用多級(jí)場板技術(shù)可以在抑制電極邊緣電場的同時(shí)，使得表面電場分布更加均勻，從而大大提高了耐壓。但是采用多級(jí)場板技術(shù)的工藝復(fù)雜，往往需要多步干法刻蝕形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種寬禁帶功率器件場板的制造方法，以滿足寬禁帶功率器件電場分布均勻的需要。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種寬禁帶功率器件場板的制造方法，包括:
[0009]步驟1:在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層；
[0010]步驟2:采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口 ；
[0011]步驟3:采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，形成具有特定角度的斜面；
[0012]步驟4:在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬。
[0013]上述方案中，所述步驟I之前還包括:采用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗功率半導(dǎo)體外延片襯底，并用氮?dú)獯蹈伞?br> [0014]上述方案中，步驟I中所述介質(zhì)鈍化層是絕緣介質(zhì)SiO2或Si3N4中的一種或者其混合物，厚度為20nm-60nm。步驟I中所述在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層，是采用PECVD的方法270°C生長200nm的SiO2介質(zhì)鈍化層。
[0015]上述方案中，步驟2中所述采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口包括:勻9912光刻膠1.3 μ m，在介質(zhì)鈍化層表面光刻顯影出介質(zhì)開孔窗口，打底膜2分鐘。[0016]上述方案中，步驟3中所述采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，是采用分步的干法技術(shù)或單步濕法腐蝕技術(shù)。所述介質(zhì)鈍化層采用的材料是絕緣介質(zhì)SiO2，所述單步濕法腐蝕技術(shù)采用的腐蝕液為氫氟酸與氟化銨的混合液，所采用的混合液的配比為I /10與I / 20之間的比例值。所述濕法腐蝕技術(shù)的腐蝕速率介于400A / min到600A / min之間。
[0017]上述方案中，步驟3中所述具有特定角度的斜面,此斜面與垂直方向的夾角為30度-60度。
[0018]上述方案中，步驟4中所述在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬，是在已形成斜面的介質(zhì)鈍化層上淀積Ti場板金屬，采用腐蝕金屬的方法形成場板金屬。
[0019](三)有益效果
[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1、本發(fā)明提供的寬禁帶功率器件場板的制造方法，可以在介質(zhì)鈍化層上制作特定傾斜角度的斜面，且腐蝕阻擋層不變形。
[0022]2、本發(fā)明提供的寬禁帶功率器件場板的制造方法，工藝簡單，可重復(fù)性高。
[0023]3、采用本發(fā)明提供的場板制造方法，不需要多步干法刻蝕，采用濕法腐蝕的方法，可以防止干法刻蝕過程中對半導(dǎo)體器件表面造成的損傷，且可以形成滿足電場均勻分布要求的具有一定傾斜角度的場板斜面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明提供的寬禁帶功率器件場板的制造方法流程圖。
[0025]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的采用不同腐蝕配比形成的介質(zhì)鈍化層SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的寬禁帶功率器件場板的制造方法流程圖，該方法包括:
[0028]步驟1:采用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗功率半導(dǎo)體外延片襯底，并用氮?dú)獯蹈伞?br> [0029]步驟2:在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層；
[0030]步驟3:采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口 ；
[0031]步驟4:采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，形成具有特定角度的斜面；
[0032]步驟5:在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬。
[0033]其中，步驟2中所述介質(zhì)鈍化層是絕緣介質(zhì)SiO2或Si3N4中的一種或者其混合物，厚度為20nm-60nm。步驟2中所述在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層，是采用PECVD的方法270°C生長200nm的SiO2介質(zhì)鈍化層。
[0034]步驟3中所述采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口包括:勻9912光刻膠1.3 μ m,在介質(zhì)鈍化層表面光刻顯影出介質(zhì)開孔窗口，打底膜2分鐘。
[0035]步驟4中所述采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，是采用分步的干法技術(shù)或單步濕法腐蝕技術(shù)。所述介質(zhì)鈍化層采用的材料是絕緣介質(zhì)SiO2，所述單步濕法腐蝕技術(shù)采用的腐蝕液為氫氟酸與氟化銨的混合液，所采用的混合液的配比為I / 10與I / 20之間的比例值。所述濕法腐蝕技術(shù)的腐蝕速率介于400A / min到600A / min之間。
[0036]步驟4中所述具有特定角度的斜面，此斜面與垂直方向的夾角為30度-60度。
[0037]步驟5中所述在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬，是在已形成斜面的介質(zhì)鈍化層上淀積Ti場板金屬，采用腐蝕金屬的方法形成場板金屬。
[0038]實(shí)施例
[0039]本發(fā)明實(shí)施例的寬禁帶功率器件場板的制造方法，該方法包括以下步驟:
[0040]步驟1:清洗半導(dǎo)體芯片；
[0041]采用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗(3#，1#各IOmin)寬禁帶半導(dǎo)體外延襯底，并用N2吹干芯片。
[0042]步驟2:生長介質(zhì)鈍化層；
[0043]采用PECVD的方法270°C生長200nm的Si02介質(zhì)鈍化層。
[0044]步驟3:光刻介質(zhì)開孔窗口 ；
[0045]勻9912光刻膠1.3 μ m,光刻顯影出介質(zhì)開孔窗口，打底膜2min。
[0046]步驟4:鈍化介質(zhì)開孔；
[0047]采用緩沖氫氟酸腐蝕液，腐蝕液配比為NH4F:HF=15:1，采用膠做腐蝕阻擋層，腐蝕時(shí)間3分鐘40秒，使用去離子水沖洗干凈，吹干。
[0048]步驟5:制作場板金屬；
[0049]在已形成斜面的介質(zhì)鈍化層上淀積Ti場板金屬，采用腐蝕金屬的方法形成場板金屬。
[0050]圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的采用不同腐蝕配比形成的介質(zhì)鈍化層SEM圖，其中，左圖為本發(fā)明采用的腐蝕配比，右圖為常規(guī)腐蝕配比。從圖2可以看出，如果采用常規(guī)腐蝕配t匕，得到的介質(zhì)腐蝕圖形不規(guī)則，鉆蝕特別嚴(yán)重，圖形嚴(yán)重失真，且光刻膠也變形嚴(yán)重；而采用本發(fā)明的腐蝕配比，可形成具有特定角度的斜面，在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬，可得到具有特定傾斜角度的場板，滿足電場均勻分布要求。
[0051]本發(fā)明提供的寬禁帶功率器件場板的制造方法，可以將電極邊緣的峰值電場轉(zhuǎn)移到場板邊緣并優(yōu)化電場分布，以此來提高器件耐壓，可適用于任何場板金屬的制作，并可適用于單層場板或多級(jí)場板制造，并可適用于所有寬禁帶功率半導(dǎo)體器件的場板制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0052]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，包括: 步驟1:在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層； 步驟2:采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口 ； 步驟3:采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，形成具有特定角度的斜面； 步驟4:在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，所述步驟I之前還包括: 采用標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗功率半導(dǎo)體外延片襯底，并用氮?dú)獯蹈伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟I中所述介質(zhì)鈍化層是絕緣介質(zhì)SiO2或Si3N4中的一種或者其混合物，厚度為20nm-60nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟I中所述在功率半導(dǎo)體外延片襯底表面制作介質(zhì)鈍化層，是采用PECVD的方法270°C生長200nm的SiO2介質(zhì)鈍化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟2中所述采用光刻技術(shù)在該介質(zhì)鈍化層表面形成刻蝕窗口包括: 勻9912光刻膠1.3 μ m ，在介質(zhì)鈍化層表面光刻顯影出介質(zhì)開孔窗口，打底膜2分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟3中所述采用刻蝕或腐蝕技術(shù)對該介質(zhì)鈍化層開孔，是采用分步的干法技術(shù)或單步濕法腐蝕技術(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，所述介質(zhì)鈍化層采用的材料是絕緣介質(zhì)SiO2,所述單步濕法腐蝕技術(shù)采用的腐蝕液為氫氟酸與氟化銨的混合液，所采用的混合液的配比為I / 10與I / 20之間的比例值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，所述濕法腐蝕技術(shù)的腐蝕速率介于400A / min到600A / min之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟3中所述具有特定角度的斜面，此斜面與垂直方向的夾角為30度-60度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬禁帶功率器件場板的制造方法，其特征在于，步驟4中所述在該具有特定角度的斜面上制作場板金屬，是在已形成斜面的介質(zhì)鈍化層上淀積Ti場板金屬，采用腐蝕金屬的方法形成場板金屬。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK103606515SQ201310567092
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】劉新宇, 許恒宇, 湯益丹, 蔣浩杰, 趙玉印, 申華軍, 白云, 楊謙 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所