本發(fā)明涉及半導體器件制造，尤其涉及一種碳化硅溝槽刻蝕方法。

背景技術：

1、sic(碳化硅)材料具有禁帶寬度大、擊穿場強高、介電常數(shù)小等優(yōu)點，在制備高溫、高頻、大功率、抗輻射的半導體器件及紫外光電探測器等方面具有極其廣泛的應用，被譽為前景十分廣闊的第三代半導體材料。在碳化硅器件制造領域中，對sic材料進行刻蝕是必要的步驟，使用干法刻蝕是一種非常有效的刻蝕方法。

2、通常，sic襯底上需要采用干法刻蝕工藝形成一定深度的溝槽結(jié)構(gòu)，而采用干法刻蝕工藝時，溝槽的底部和側(cè)壁的拐角處容易形成微溝槽結(jié)構(gòu)，微溝槽結(jié)構(gòu)容易引發(fā)電荷集中，造成局部電場強度增大，導致碳化硅器件耐壓能力下降、可靠性降低。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅溝槽刻蝕方法，以去除溝槽內(nèi)的微溝槽結(jié)構(gòu)，提高碳化硅器件的耐壓能力和可靠性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種碳化硅溝槽刻蝕方法，包括：

3、在sic襯底上刻蝕形成第一sic溝槽，第一sic溝槽的底部具有微溝槽結(jié)構(gòu)；

4、對第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽，以消除微溝槽結(jié)構(gòu)。

5、采用上述技術方案的情況下，當需要在sic襯底上刻蝕形成一定目標深度的溝槽結(jié)構(gòu)時，可以先在sic襯底上刻蝕形成第一sic溝槽，然后對第一sic溝槽的底部進行刻蝕形成第二sic溝槽，第一sic溝槽和第二sic溝槽可以組合形成具有預設目標深度的溝槽結(jié)構(gòu)，其中，第一sic溝槽刻蝕時可以不考慮形成的微溝槽結(jié)構(gòu)，主要的目的是增加溝槽的深度，使得能夠形成大深寬比的凹槽，第二sic溝槽刻蝕時可以消除微溝槽結(jié)構(gòu)，避免微溝槽結(jié)構(gòu)引發(fā)電荷集中而導致碳化硅器件耐壓能力下降、可靠性降低，從而能夠提高碳化硅器件的耐壓能力和可靠性，同時第二sic溝槽刻蝕時亦可以進一步增加溝槽深度，使得能夠形成大深寬比的凹槽。采用上述方法，通過分段刻蝕形成具有預設目標深度的溝槽結(jié)構(gòu)，將形成大深寬比凹槽的主要步驟和去除消除微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟分步進行，降低了工藝難度。

6、在一些可能的實現(xiàn)方式中，第二sic溝槽為錐形槽，錐形槽上遠離第一sic溝槽的一端為尖角結(jié)構(gòu)，尖角結(jié)構(gòu)位于第一sic溝槽的中心線上。

7、在一些可能的實現(xiàn)方式中，對第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽，以消除微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟之后，還包括：

8、對錐形槽進行后處理工藝，以增加尖角結(jié)構(gòu)的曲率半徑。

9、在一些可能的實現(xiàn)方式中，后處理工藝為注入激活工藝和/或犧牲氧化工藝。

10、在一些可能的實現(xiàn)方式中，在sic襯底上刻蝕形成第一sic溝槽，第一sic溝槽的底部具有微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟具體包括：

11、在sic襯底上生長掩膜層；

12、通過光刻顯影工藝在掩膜層上刻蝕形成刻蝕窗口區(qū)域；

13、通過干法刻蝕工藝對刻蝕窗口區(qū)域進行刻蝕，形成第一sic溝槽。

14、在一些可能的實現(xiàn)方式中，掩膜層的材料為鎳、鋁、氧化硅和氮化硅中的一種或多種。

15、在一些可能的實現(xiàn)方式中，對第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽，以消除微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟具體包括：通過干法刻蝕工藝對第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽。

16、在一些可能的實現(xiàn)方式中，形成第一sic溝槽的刻蝕工藝和形成第二sic溝槽的刻蝕工藝均為反應離子刻蝕工藝或增強型反應離子刻蝕工藝。

17、在一些可能的實現(xiàn)方式中，刻蝕形成第一sic溝槽的射頻功率大于刻蝕形成第二sic溝槽的射頻功率。

18、在一些可能的實現(xiàn)方式中，第一sic溝槽的槽深與第二sic溝槽的槽深之和等于預設目標槽深，第一sic溝槽的槽深大于預設目標槽深的3/4。

技術特征：

1.一種碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述第二sic溝槽為錐形槽，所述錐形槽上遠離所述第一sic溝槽的一端為尖角結(jié)構(gòu)，所述尖角結(jié)構(gòu)位于所述第一sic溝槽的中心線上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，在所述對所述第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽，以消除所述微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟之后，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述后處理工藝包括注入激活工藝和/或犧牲氧化工藝。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述在sic襯底上刻蝕形成第一sic溝槽，所述第一sic溝槽的底部具有微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述掩膜層的材料為鎳、鋁、氧化硅和氮化硅中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述對所述第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成第二sic溝槽，以消除所述微溝槽結(jié)構(gòu)的步驟具體包括：通過干法刻蝕工藝對所述第一sic溝槽的底部進行刻蝕，形成所述第二sic溝槽。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，形成所述第一sic溝槽的刻蝕工藝和形成所述第二sic溝槽的刻蝕工藝均為反應離子刻蝕工藝或增強型反應離子刻蝕工藝。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，刻蝕形成所述第一sic溝槽的射頻功率大于刻蝕形成所述第二sic溝槽的射頻功率。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅溝槽刻蝕方法，其特征在于，所述第一sic溝槽的槽深與所述第二sic溝槽的槽深之和等于預設目標槽深，第一sic溝槽的槽深大于所述預設目標槽深的3/4。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開一種碳化硅溝槽刻蝕方法，涉及半導體器件制造技術領域，以解決微溝槽結(jié)構(gòu)導致碳化硅器件耐壓能力下降、可靠性降低的問題。所述碳化硅溝槽刻蝕方法包括在SiC襯底上刻蝕形成第一SiC溝槽，第一SiC溝槽的底部具有微溝槽結(jié)構(gòu)；對第一SiC溝槽的底部進行刻蝕，形成第二SiC溝槽，以消除微溝槽結(jié)構(gòu)。

技術研發(fā)人員：楊成樾,蔣文靜,劉新宇,王臻星,張潤澤,湯益丹,白云,田曉麗,郝繼龍
受保護的技術使用者：中國科學院微電子研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21