專利名稱：控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于SiC半導(dǎo)體器件的制作，特別涉及一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)
階形貌的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體的刻蝕既是半導(dǎo)體表面加工的一種方法，又是半導(dǎo)體器件制備工藝 中制作圖形的 一種關(guān)鍵手段。
在SiC基體的刻蝕中，由于其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，是已知最硬的物質(zhì)之一、
耐高溫、耐磨，是一種較難刻蝕的材料。目前還未發(fā)現(xiàn)有哪種酸或堿能夠在室
溫下對(duì)其起刻蝕作用，因此在SiC基體的加工工藝中常用干法刻蝕。SiC基體的 千法刻蝕工藝一般為清洗SiC基體、淀積掩蔽層、光刻、刻蝕掩蔽層、干法 刻蝕SiC基體，從而在SiC基體上形成一臺(tái)階形貌。采用該方法刻蝕的SiC基 體的臺(tái)階形貌的i皮度較陡直，所謂i皮度即由刻蝕所形成的側(cè)面與刻蝕窗口所在 平面之間的夾角。而在SiC器件的加工中，根據(jù)不同的需求，有時(shí)要求SiC基 體刻蝕的臺(tái)階形貌的Jt元變平緩，比如;九變小于45。，甚至為IO。左右。
為了控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌，目前常用的方法是控制SiC基體與掩 蔽層的刻蝕比，即控制需刻蝕的SiC基體與掩蔽層的厚度比。但是釆用上述方 法后，刻蝕的臺(tái)階形貌的坡度依然較陡直，且能夠調(diào)整的坡度范圍較窄，在45 。~90°之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于臺(tái)階形貌的坡度較平緩的情況，基本無法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠靈活控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階 形貌的方法，突破靠單一控制SiC基體與掩蔽層的刻蝕比來控制臺(tái)階形貌，且
該方法能夠在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整臺(tái)階形貌的坡度，該方法是對(duì)傳統(tǒng)刻蝕工藝的
3補(bǔ)充和改造。
為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案中包括清洗SiC基體、淀積掩 蔽層、光刻、刻蝕掩蔽層、干法刻蝕SiC基體，關(guān)鍵的改進(jìn)是在刻蝕掩蔽層 的工序中控制掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌與S iC基體刻蝕的臺(tái)階形貌一致。
控制掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌的方法為
臺(tái)階形貌的;H陡直干法刻蝕，
臺(tái)階形貌的坡度平緩濕法腐蝕。
同時(shí)還控制需刻蝕的SiC基片與掩蔽層的刻蝕比
臺(tái)階形貌陡直刻蝕比大于5，
臺(tái)階形貌平緩刻蝕比小于3，大于0。
臺(tái)階形貌陡直時(shí)，控制需刻蝕的SiC基片與掩蔽層的刻蝕比大于10。 淀積的掩蔽層為Si02或者Si3N4,掩蔽層可用濕法腐蝕或者干法刻蝕。當(dāng)采 用干法刻蝕時(shí)，易形成坡度陡直的臺(tái)階形貌；當(dāng)采用濕法腐蝕，由于腐蝕的各 向同性，在掩蔽層上易形成i^l平緩的臺(tái)階形貌，；iL;l一般小于45。。因此通過 濕法腐蝕或干法刻蝕可靈活控制掩蔽層的臺(tái)階形貌，進(jìn)而將掩蔽層的臺(tái)階形貌 復(fù)制到SiC基體上。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明改變了以往通過單一控 制SiC基體與掩蔽層的刻蝕比控制臺(tái)階形貌的方法，該方法可有效、靈活地控 制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌，其i元變在5。 ~90°之間進(jìn)行調(diào)整。


圖1~圖5是本發(fā)明形成SiC基體的臺(tái)階形貌的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、需刻蝕的SiC基體；2、無需刻蝕的SiC基體；3、掩蔽層；4、 光刻膠；A、臺(tái)階形貌陡直的示意圖；B、臺(tái)階形貌平緩的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例一1)清洗SiC基體
用體積比為5:1的質(zhì)量濃度為98%的1^04與質(zhì)量濃度為35%的11202混合溶液、 王水對(duì)SiC基體先后進(jìn)行清洗，去除表面粘附的有機(jī)物和金屬雜質(zhì)。再在體積 比為1: 5的質(zhì)量濃度為47%的HF與H20的混合溶液中漂洗1分鐘，用去離子水 沖洗，烘干，待用。
2 )淀積掩蔽層
采用PECVD,即等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，淀積掩蔽層3，其化學(xué)成分為 Si02，見圖1。
根據(jù)需刻蝕的SiC基體1的厚度12000A和刻蝕比6,確定需淀積的掩蔽層 3的厚度為不小于2000 A,通?？紤]到工藝偏差，掩蔽層3的厚度應(yīng)比根據(jù)刻 蝕比計(jì)算的厚一些，本例中為3000 A。
3 )光刻
按照傳統(tǒng)的光刻工藝流程氣相成底膜—旋轉(zhuǎn)涂光刻膠4 —軟烘去溶劑— 對(duì)準(zhǔn)曝光—曝光后烘焙—顯影，即旋轉(zhuǎn)、噴霧、浸潤、DI、甩干—堅(jiān)膜烘焙— 顯影檢查。其中軟烘的條件90~100°C、 30s;曝光后烘焙的溫度100 ~ 110 °C;堅(jiān)膜烘焙的溫度120~140°C。
光刻后，棵露出部分掩蔽層3，見圖2。
4) 干法刻蝕掩蔽層
采用RIE，即反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng)，對(duì)掩蔽層3進(jìn)行干法刻蝕，反應(yīng)氣體為 CHF3/ 02，其中CHF3為30 sccm， 02為10sccm，反應(yīng)腔壓力為5mTorr, RF功率 為400W?？涛g速率約為300 A /分鐘。
去除光刻膠4，獲得的掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌的坡度陡直，見圖4A。
5) 刻蝕SiC基體
采用等離子體干法刻蝕需刻蝕的SiC基體l，刻蝕深度12000 A，離子源為 SF6。然后去除掩蔽層3，見圖5A， SiC基體的臺(tái)階形貌的坡度陡直，約為80° 。實(shí)施例二
1) 清洗SiC基體。
2) 淀積掩蔽層
釆用PECVD法淀積掩蔽層3000 A，掩蔽層的化學(xué)成分為Si02。
3) 光刻。
4 )采用RIE干法刻蝕掩蔽層。 5) 干法刻蝕SiC基體
采用等離子體干法刻蝕需刻蝕的SiC基體，刻蝕深度為33000 A。獲得的 SiC基體的臺(tái)階形貌的坡度陡直，約為85° 。 實(shí)施例三
1) 清洗SiC基體。
2) 淀積掩蔽層
使用LPCVD法，即低壓化學(xué)氣相沉積法，淀積Si02 3500 A。 3 )光刻。
4) 濕法刻蝕掩蔽層
采用濕法腐蝕的方式刻蝕掩蔽層。濕法腐蝕采用氫氟酸緩沖溶液，其為體 積比7: 1的質(zhì)量濃度40 %的NH4F與質(zhì)量濃度49 %的HF混合溶液。
濕法刻蝕前常采用等離子體刻蝕技術(shù)去除掩蔽層的腐蝕窗口的表面可能殘 存的光刻膠，同時(shí)改變其表面的親、疏水狀態(tài)。因?yàn)镾i02為親水態(tài)，光刻膠為 疏水態(tài)，而濕法腐蝕使用的氫氟酸緩沖溶液為親水態(tài)，雖然可能殘存的光刻膠 只有幾納米厚，但其疏水性對(duì)后續(xù)的濕法腐蝕會(huì)產(chǎn)生較大影響。釆用等離子體 轟擊殘留的光刻膠，可使光刻膠變性，變?yōu)橛H水態(tài)。在不過分腐蝕光刻膠的條 件下，轟擊時(shí)間越長，親水態(tài)改變越大，從而間接控制氫氟酸緩沖溶液在掩蔽 層3和光刻膠4界面的鉆蝕程度，得到不同坡度的臺(tái)階形貌，見圖3。
等離子體刻蝕技術(shù)去除表面可能殘存的光刻膠后，然后加入氫氟酸緩沖溶
6液腐蝕3分鐘、去離子水沖洗、烘干。
去除光刻膠4，獲得的掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌的坡度平緩，見圖4B。 5)干法刻蝕SiC基體
用RIE刻蝕需刻蝕的SiC基體1,刻蝕厚度為3000 A,得SiC基體刻蝕的
臺(tái)階形貌的坡度平緩，約為14° 。 實(shí)施例四
1) 清洗SiC基體。
2) 淀積掩蔽層
使用LPCVD法，淀積掩蔽層3000 A ，掩蔽層的成分為Si02。
3) 光刻。
4) 濕法刻蝕掩蔽層
濕法刻蝕前常釆用等離子體刻蝕技術(shù)去除掩蔽層3的刻蝕窗口的表面可能 殘存的光刻膠，同時(shí)改變其片表面的親、疏水狀態(tài)，然后加入體積比7:1的質(zhì) 量濃度40%NH4F與質(zhì)量濃度49%HF混合溶液腐蝕3分鐘、去離子水沖洗、烘 干。
去除光刻膠4，獲得的掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌的坡度平緩，見圖4B。
5) 干法刻蝕SiC基體
用RIE刻蝕需刻蝕的SiC基體l，刻蝕厚度為7000 A,得SiC基體刻蝕的 臺(tái)階形貌的坡度平緩，約為18° 。
權(quán)利要求
1、一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，包括清洗SiC基體、淀積掩蔽層、光刻、刻蝕掩蔽層、干法刻蝕SiC基體，其特征在于，在刻蝕掩蔽層的工序中控制掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌與SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌一致。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，其特征 在于控制掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌的工序?yàn)榕_(tái)階形貌的坡度陡直干法刻蝕， 臺(tái)階形貌的坡度平緩濕法腐蝕。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，其特征 在于還同時(shí)控制需刻蝕的SiC基體與掩蔽層的刻蝕比。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，其特征 在于控制需刻蝕的SiC基體與掩蔽層的刻蝕比為臺(tái)階形貌的;皮度陡直刻蝕比大于5， 臺(tái)階形貌的Jtt復(fù)平》爰刻蝕比小于3，大于0。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，其特征 在于臺(tái)階形貌陡直時(shí)，控制需刻蝕的SiC基體與掩蔽層的刻蝕比大于lO。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌的方法，應(yīng)用在半導(dǎo)體的加工工藝中，該方法包括清洗SiC基體、淀積掩蔽層、光刻、刻蝕掩蔽層、干法刻蝕SiC基體，關(guān)鍵的改進(jìn)是在刻蝕掩蔽層的工序中控制掩蔽層刻蝕的臺(tái)階形貌與SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌一致。本發(fā)明改變了以往通過單一控制SiC基體與掩蔽層的刻蝕比控制臺(tái)階形貌的方法，該方法可有效、靈活地控制SiC基體刻蝕的臺(tái)階形貌，其坡度在5°～90°之間進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101556919SQ20091007441
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者潘宏菽, 霍玉柱 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所