一種去除碳化硅等離子體刻蝕形成的刻蝕損傷層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳化硅器件制造領(lǐng)域，尤其適用于碳化硅溝槽型器件制備過(guò)程中。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料，由于其高的禁帶寬度、高的擊穿電場(chǎng)、高的電子迀移率，碳化硅半導(dǎo)體器件在高壓、高頻、大功率、以及高溫、高輻射等極端壞境中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
[0003]溝槽刻蝕是半導(dǎo)體器件的制備過(guò)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在碳化硅器件中更是有著廣泛的應(yīng)用。如:相對(duì)于JBS型碳化硅，溝槽型的碳化硅肖特基器件不僅可以降低對(duì)離子注入的要求，而且降低了正向?qū)娮瑁档土朔较蚵╇娏?；溝槽型的碳化硅MOSFET相對(duì)于VDM0SFET更是大大的簡(jiǎn)化了工藝步驟；碳化硅的JFET器件也只能通過(guò)溝槽刻蝕來(lái)制備。
[0004]但是，由于等離子刻蝕后，在溝槽的側(cè)壁及底部會(huì)形成一層刻蝕損傷層，它會(huì)大大降低器件的性能。
[0005]傳統(tǒng)的硅基工藝中，為了去除刻蝕損傷層一般采用熱氧化形成犧牲氧化層的方法來(lái)去除刻蝕損傷層。但是由于碳化硅所需氧化溫度高達(dá)1300°C，而傳統(tǒng)的石英氧化爐管很難達(dá)到如此高的溫度。再者，由于碳化硅氧化后碳化硅與二氧化硅之間的界面態(tài)濃度很高，在界面處可能存在的碳?xì)埩?，也?huì)對(duì)犧牲層的效果有影響。
[0006]因此，如何快速有效的去除刻蝕損傷層，成為碳化硅半導(dǎo)體器件制備過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明旨在解決碳化硅溝槽型器件制備過(guò)程，刻蝕損傷層不易快速有效去除的問(wèn)題，提出了一種新的去除等離子刻蝕損傷層的方案。
[0008]本發(fā)明提出了一種去除碳化硅等離子體刻蝕形成的刻蝕損傷層的方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、在碳化硅晶體表面生長(zhǎng)氮化鋁掩膜層；
[0010]步驟2、在氮化鋁掩膜層上刻蝕形成刻蝕碳化硅晶體所需圖形；
[0011]步驟3、利用所述氮化鋁掩膜層上的所述圖形對(duì)所述碳化硅晶體進(jìn)行刻蝕，形成溝槽結(jié)構(gòu)；
[0012]步驟4、在高溫環(huán)境下，通入刻蝕氣體，去除碳化硅晶體上形成的刻蝕損傷層；
[0013]步驟5、在室溫環(huán)境下，去除所述碳化硅晶體上的氮化鋁掩膜層。
[0014]采用上述方案后，碳化硅溝槽刻蝕后的損傷層可以快速有效的去除。由于采用H2做載氣刻蝕碳化硅是碳化硅外延生長(zhǎng)中常見(jiàn)的一種方法，碳化硅外延生長(zhǎng)中通過(guò)H2刻蝕降低襯底表面來(lái)可以有效控制襯底的表面狀態(tài)。本方案通過(guò)H2刻蝕后可以有效提高碳化硅刻蝕后溝槽側(cè)壁與底部的表面狀態(tài)，提高溝槽型器件的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明提供的氮化鋁做掩膜刻蝕碳化硅并用氫氣刻蝕去除刻蝕損傷層的方法的流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，生長(zhǎng)了 0.5umAlN層后的示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，光刻后在晶圓上通過(guò)光刻膠形成的圖形。
[0018]圖4是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，刻蝕AlN掩膜層后的示意圖。
[0019]圖5是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，刻蝕SiC后的示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，去除AlN掩膜層后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)一步解釋。應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)施實(shí)例僅限于解釋本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0022]如圖1所示，圖1示出了本發(fā)明提供的利用氮化鋁做掩膜刻蝕碳化硅并用氫氣刻蝕去除刻蝕損傷層的方法的流程圖。該方法的主要目的是去除SiC等離子刻蝕后，在刻蝕部位留下的刻蝕損傷層，其主要步驟是:
[0023]步驟一:碳化硅晶片清洗。本步驟的主要目的是保證清潔碳化硅晶片，可以采用標(biāo)準(zhǔn)清洗工藝，也可以采用其他的清洗工藝，只要能保證碳化硅晶片的清潔。其中，采用酸性、堿性或有機(jī)液體對(duì)碳化硅晶體表面進(jìn)行清洗；
[0024]步驟二:在所述碳化硅晶體表面生長(zhǎng)氮化鋁掩膜層。本步驟中氮化鋁薄膜可以通過(guò)濺射，沉積等各種方式生長(zhǎng)，淀積薄膜的厚度要求至少滿足等離子體刻蝕與H2刻蝕所需，如果氮化鋁薄膜還有離子注入掩膜的作用，也可增厚，最大厚度沒(méi)有限制。若等離子刻蝕碳化硅條件特殊，也可在AlN表面生長(zhǎng)Si02，SiN, Ni等做等離子刻蝕碳化硅的掩膜層，生長(zhǎng)方法可以是濺射、PECVD, LPCVD等各種方法。生長(zhǎng)的除AlN外的物質(zhì)須在進(jìn)入高溫爐前去除。其中，所述生長(zhǎng)的氮化鋁厚度范圍是幾納米到幾微米；
[0025]步驟三:對(duì)生長(zhǎng)有氮化鋁掩膜層的碳化硅晶片進(jìn)行光刻，將所需圖形形成在晶圓上的光刻膠上。本步驟的主要目的是在晶圓上形成刻蝕晶圓所需圖形。
[0026]步驟四:通過(guò)光刻膠掩膜刻蝕氮化鋁掩膜層，本步驟的主要目的是在氧化鋁掩膜層上開(kāi)出碳化硅刻蝕窗口，氮化鋁的刻蝕可以采用濕法腐蝕，也可以采用干法腐蝕。
[0027]步驟五:在所開(kāi)出的碳化硅刻蝕窗口上刻蝕碳化硅，形成溝槽結(jié)構(gòu)。本步驟刻蝕碳化硅前，可以去除光刻膠，也可以不去除，視碳化硅刻蝕條件而定。等離子刻蝕所采用的源氣體不限。
[0028]步驟六:清洗碳化硅晶片。本步驟的主要目的是將保證清洗后，碳化硅晶片表面只有氮化鋁，并且保證晶片清潔?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)清洗工藝，也可以采用其他的清洗工藝，只要能保證碳化硅晶片的清潔。
[0029]步驟七:將碳化硅晶片放入高溫爐腔室內(nèi)。本步驟將碳化硅放入高溫爐中的方式可以是各種方式，如:手套箱、傳輸帶、直接放置等。高溫爐的最高溫度要求大于500°C
[0030]步驟八:將高溫爐腔室內(nèi)溫度升至刻蝕溫度，通入刻蝕氣體，進(jìn)行刻蝕，去除等離子體刻蝕形成的刻蝕損傷層。本步驟中所述的刻蝕氣體主要為H2，也可以在H2中混合其他保護(hù)氣體，如:C3H8、SiH4等，以保證光滑完好的器件表面。本步驟升溫過(guò)程可以是在通入反應(yīng)氣體之后，也可以是在通入反應(yīng)氣體之前。本步驟通入反應(yīng)氣體后，高溫腔室內(nèi)的氣壓范圍為le-6Pa-le5Pa。本步驟的刻蝕溫度，可以是固定溫度，也可以是隨著刻蝕時(shí)間變化的溫度曲線。其溫度范圍為500°C—2000°C。本步驟的升溫速度