一種基于ONO結(jié)構(gòu)的SiC終端結(jié)構(gòu)制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于0N0結(jié)構(gòu)的SiC終端結(jié)構(gòu)制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常偏移場(chǎng)板是連接主結(jié)的覆蓋在襯底表面Si02層上的金屬，通過(guò)在場(chǎng)板上加 偏壓可W使耗盡層沿著表面向主結(jié)外側(cè)擴(kuò)展，W此來(lái)提高擊穿電壓。金屬場(chǎng)板制造非常簡(jiǎn) 單，可W與器件電極一起形成，無(wú)需增加單獨(dú)的工藝步驟。偏移場(chǎng)板對(duì)介質(zhì)中電荷的吸引作 用，使得采用該種終端技術(shù)的器件對(duì)界面電荷(尤其是可動(dòng)電荷）不是很敏感。
[0003] 隨著半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展，第H代寬禁帶半導(dǎo)體碳化娃電力電子器件逐步成為 發(fā)展趨勢(shì)。目前，碳化娃器件終端結(jié)構(gòu)中，使用厚Si02作為金屬場(chǎng)板的終端結(jié)構(gòu)一的部分。 盡管它在機(jī)械、化學(xué)和電氣等方面都是非常穩(wěn)定的，具有很好的純化作用。但是于場(chǎng)板邊緣 處場(chǎng)板與襯底之間電位差很大，所W此處電場(chǎng)強(qiáng)度較大，擊穿容易在較低電壓時(shí)提前發(fā) 生，而且有可能發(fā)生在表面處，對(duì)介質(zhì)層有較高的要求。因此單獨(dú)使用該一技術(shù)不適合較 高擊穿電壓的分立器件。此外由于它本身固有的一些特點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)化+、K+等堿金屬離子掩 蔽能力差，影響器件性能。
[0004] 在碳化娃功率器件的終端制造工藝中，通常采用未經(jīng)特殊處理的0N0結(jié)構(gòu)，鋪設(shè) 金屬場(chǎng)板作為終端結(jié)構(gòu)，W此達(dá)到減小局部電場(chǎng)、提高表面擊穿電壓及可靠性、使器件實(shí)際 擊穿電壓更接近平行平面結(jié)理想值而?？谠O(shè)計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)。另一方面對(duì)純化也起到作用， 可W阻止水汽和Na+進(jìn)入襯底。
[0005] 采用未經(jīng)特殊處理的0N0結(jié)構(gòu)，刻蝕并暴露出有源區(qū)并填充金屬場(chǎng)板，目前，該結(jié) 構(gòu)的缺陷在于，刻蝕0N0結(jié)構(gòu)的同時(shí)，存在容易損傷碳化娃襯底的可能；沉積的金屬場(chǎng)板在 最上方二氧化娃溝槽拐角處存在斷裂的可能，對(duì)電極的正常使用有著巨大威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于0N0結(jié)構(gòu)的SiC終端結(jié)構(gòu)制 備方法，對(duì)目前碳化娃終端結(jié)構(gòu)中0N0結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
[0007] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明提供一種基于0N0結(jié)構(gòu)的SiC終端結(jié)構(gòu)制備方法，其改進(jìn)之處在于，所述方 法包括下述步驟：
[0009] 步驟一，在碳化娃襯底表面沉積0N0結(jié)構(gòu)；
[0010] 步驟二，在0N0結(jié)構(gòu)上涂覆光刻膠，采用光刻工藝形成臺(tái)面的圖形轉(zhuǎn)移；
[0011] 步驟H，對(duì)0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃進(jìn)行刻蝕，暴露出中間層的氮化娃；
[0012] 步驟四，對(duì)0N0結(jié)構(gòu)中的中間層的氮化娃刻蝕，并刻蝕至最底層的二氧化娃；
[0013] 步驟五，對(duì)0N0結(jié)構(gòu)中第H層剩余二氧化娃進(jìn)行刻蝕，暴露出碳化娃襯底有源區(qū)；
[0014] 步驟六，對(duì)碳化娃襯底進(jìn)行退火；
[0015] 步驟走，沉積金屬，形成金屬場(chǎng)板。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟一中，在碳化娃襯底表面沉積一層i00~500A的二氧化娃，在 二氧化娃層上沉積一層100~2000A的氮化娃，最后在氮化娃層上沉積一層2000~8000A的 二氧化娃。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟一中，采用增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD、低壓化學(xué)氣 相沉積LPCVD、常壓化學(xué)氣相沉積APCVD，或電感禪合等離子體化學(xué)氣相沉積ICP-CVD沉積 二氧化娃層和氮化娃層。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟H中，采用濕法腐蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃，形成倒梯 形的平緩溝槽通孔，通過(guò)氨氣酸緩沖溶液的配比調(diào)整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進(jìn) 行調(diào)整；或
[0019] 采用干法刻蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過(guò) 工藝氣體、壓強(qiáng)和功率的調(diào)整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進(jìn)行調(diào)整。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟四中，采用干法刻蝕中間層氮化娃形成垂直溝槽通孔，并刻蝕 至最底層的二氧化娃。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟五中，采用干法刻蝕和濕法腐蝕結(jié)合的方式刻蝕最底層的二 氧化娃形成橫向凹槽結(jié)構(gòu)，在距離該層底部100~1000A處的溝槽存在橫向凹槽結(jié)構(gòu)，橫向 凹槽的W上部位為垂直通孔，并且碳化娃襯底有源區(qū)暴露出來(lái)。
[0022] 進(jìn)一步地，所述濕法腐蝕中的氨氣酸緩沖溶液氨氣酸：氣化饋的比例為1 ;1至1 ; 50 〇
[0023] 進(jìn)一步地，所述干法刻蝕包括反應(yīng)離子刻蝕RIE和電感禪合等離子刻蝕ICP
[0024] 進(jìn)一步地，采用干法刻蝕中的反應(yīng)離子刻蝕RIE，使用的工藝氣體H氣甲焼CHF3 使用量為10~50sccm、六氣化硫SF6使用量為1~20sccm、氧氣02使用量為1~25sccm， 反應(yīng)離子刻蝕RIE的射頻功率為100~500W，反應(yīng)離子刻蝕RIE設(shè)備腔體內(nèi)氣壓為500~ 2500mTorr〇
[00巧]進(jìn)一步地，采用干法刻蝕中電感禪合等離子刻蝕ICP，使用的工藝氣體H氣甲焼CHF3使用量為5~40sccm、六氣化硫SF6使用量為1~45sccm、氧氣02使用量為1~ 20sccm，電感禪合等離子刻蝕ICP的射頻功率為100~500W、ICP功率為100~3000W，電 感禪合等離子刻蝕ICP設(shè)備腔體內(nèi)氣壓為5~eOmTorr。
[0026] 進(jìn)一步地，所述步驟六中，采用的退火方式為快速退火，在氮?dú)鈿夥栈蜓鯕鈿夥?中，溫度在400~1500攝氏度范圍內(nèi)，保持時(shí)間為1~20分鐘。
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟走中，沉積金屬采用電子束蒸發(fā)方式或磁控姍射方式；首先沉 積厚度為1~15皿范圍內(nèi)的Ti，再沉積200~700皿范圍內(nèi)的Ni，最后沉積厚度為100~ 500nm范圍內(nèi)的Ag或A1或Cu。
[002引與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0029] 1.采用濕法腐蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過(guò) 氨氣酸緩沖溶液的配比調(diào)整，該溝槽可根據(jù)需要在5°至85°之間進(jìn)行調(diào)整。避免了金屬 場(chǎng)板拐角處存在斷裂的可能。
[0030] 2.采用干法刻蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過(guò) 工藝氣體、壓強(qiáng)、功率的調(diào)整，該溝槽可根據(jù)需要在5°至85°之間進(jìn)行調(diào)整。避免了金屬 場(chǎng)板拐角處存在斷裂的可能。
[0031] 3.采用干法刻蝕能夠有效控制刻蝕角度。干法刻蝕中間層氮化娃形成垂直溝槽通 孔。
[0032] 4.采用干法和濕法結(jié)合的方式刻蝕第H層二氧化娃形成特殊形貌的通孔，形貌分 為兩部分，上半部為垂直溝槽，下半部溝槽存在橫向凹槽結(jié)構(gòu)，制備該結(jié)構(gòu)的目的在于避免 了碳化娃襯底有源區(qū)的損傷。
[0033] 5.采用快速退火方式處理刻蝕后的0N0結(jié)構(gòu)，使0N0結(jié)構(gòu)更加致密，相比較未經(jīng)特 殊處理的0N0結(jié)構(gòu)，有著極穩(wěn)的化學(xué)性質(zhì)、絕緣性質(zhì)和隔離金屬離子污染的效果。
[0034] 6.避免了碳化娃襯底有源區(qū)的損傷，避免金屬場(chǎng)板拐角處出現(xiàn)斷裂，有著極穩(wěn)的 化學(xué)性質(zhì)、絕緣性質(zhì)和隔離金屬離子污染的效果。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的0N0結(jié)構(gòu)加工后的示意圖；
[0036] 圖2是0N0結(jié)構(gòu)加工前的示意圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的0N0結(jié)構(gòu)加工后的示意圖；
[0038] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的0N0結(jié)構(gòu)加工后并沉積金屬場(chǎng)板的示意圖；
[0039] 其中；1-最上層的二氧化娃層；2-中間氮化娃；3-最底層二氧化娃；4-金屬場(chǎng)板 結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0041] 本發(fā)明提供一種采用經(jīng)特殊處理的0N0結(jié)構(gòu)SiC終端結(jié)構(gòu)的制備方法；經(jīng)特殊處 理后，該結(jié)構(gòu)避免了刻槽時(shí)損傷有源區(qū)的可能，W及鋪設(shè)金屬場(chǎng)板時(shí)斷裂的可能。優(yōu)點(diǎn)：避 免了碳化娃襯底有源區(qū)的損傷，避免金屬場(chǎng)板拐角處出現(xiàn)斷裂，有著極穩(wěn)的化學(xué)性質(zhì)、絕緣 性質(zhì)和隔離金屬離子污染的效果。
[0042] 本發(fā)明的方法包括下述步驟：
[0043] 步驟一，在碳化娃襯底表面沉積0N0結(jié)構(gòu)；在碳化娃襯底表面沉積一層100~500A 的二氧化娃，在二氧化娃層上沉積一層100~2000A的氮化娃，最后在氮化娃層上沉積一層 2000~8000A的二氧化娃。
[0044] 采用增強(qiáng)型等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD、低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD、常壓化學(xué)氣 相沉積APCVD，或電感禪合等離子體化學(xué)氣相沉積ICP-CVD沉積二氧化娃層和氮化娃層。
[0045] 步驟二，在0N0結(jié)構(gòu)上涂覆光刻膠，采用光刻工藝形成臺(tái)面的圖形轉(zhuǎn)移：在0N0結(jié) 構(gòu)上采用光刻膠形成圖形化的掩膜層，定義出0N0結(jié)構(gòu)中需要開窗的區(qū)域。
[0046] 步驟H，對(duì)0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃進(jìn)行刻蝕，暴露出中間層的氮化娃；采用 濕法腐蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過(guò)氨氣酸緩沖溶 液的配比調(diào)整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進(jìn)行調(diào)整；或
[0047] 采用干法刻蝕0N0結(jié)構(gòu)中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過(guò) 工藝氣體、壓強(qiáng)和功率的調(diào)整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進(jìn)行調(diào)整。
[0048] 步驟四，采用干法刻蝕0N0結(jié)構(gòu)中的中間層氮化娃形成垂直溝槽通孔，并刻蝕至 最底層的二氧化娃。
[0049] 步驟五，對(duì)0N0結(jié)構(gòu)中第H層剩余二氧化娃進(jìn)行刻蝕，暴露出碳化娃襯底有源區(qū)； 具體為：采用干法刻蝕和濕法腐蝕結(jié)合的方式刻蝕最底層的二氧化娃形成橫向凹槽結(jié)構(gòu)， 在距離該層底部100~1000A處的溝槽存在橫向凹槽結(jié)構(gòu)，橫向凹槽的W上部位為垂直通 孔，并且碳化娃襯底有源區(qū)暴露出來(lái)。
[0050] 濕法腐蝕中的氨氣酸緩沖溶液氨氣酸：氣化饋的比例為1 ;1至1 ;50。
[0051] 干法刻蝕包括反應(yīng)離子刻蝕RIE和電感禪合等離子刻蝕ICP;
[0052] 采用干法刻蝕中的反應(yīng)離子刻蝕RIE，使用的工藝氣體H氣甲焼CHF3使用量為 10~50sccm、六氣化硫SF6使用量為1~20sccm、氧氣02使用量為1~25sccm，反應(yīng)離子刻 蝕RIE的射頻功率為100~500W，反應(yīng)離子刻蝕RIE設(shè)備腔體