一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及SiC器件的制作技術(shù)，具體涉及一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法。該方法包括SiC材料清洗、沉積疏松掩膜層、光刻、干法刻蝕掩膜層、濕法腐蝕光滑掩膜層、去膠、干法刻蝕SiC材料，關(guān)鍵的工藝改進(jìn)是干法刻蝕疏松掩膜層與濕法腐蝕光滑掩膜層相結(jié)合。本發(fā)明改變了以往只采用濕法腐蝕掩膜層工藝，從而解決了濕法腐蝕產(chǎn)生的側(cè)蝕導(dǎo)致掩膜條寬變窄的問題，該方法可以有效便捷的獲得平緩光滑側(cè)壁的SiC刻蝕形貌。
【專利說明】一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SiC器件的制作技術(shù)，具體涉及一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體刻蝕既是半導(dǎo)體表面加工的一種方法，也是半導(dǎo)體器件制備工藝中很重要的圖形化手段。
[0003]在SiC材料的刻蝕中，SiC材料的高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性使其只能在高溫下(約1200攝氏度)進(jìn)行腐蝕，這種高溫加工工藝既不能滿足人們在器件制造中所要求的刻蝕精度，也為刻蝕掩膜材料的選擇造成極大的困難，為此現(xiàn)今廣泛采用干法刻蝕工藝對SiC材料進(jìn)行刻蝕。平緩臺階形貌的SiC刻蝕方法SiC材料的干法刻蝕工藝一般為:SiC材料清洗、沉積掩膜層、光刻、濕法腐蝕掩膜層、去膠、干法刻蝕SiC材料。采用該方法獲得的臺階一般較平緩，但是特征線寬確由于側(cè)向鉆蝕而變細(xì)或加寬，因此對于器件的設(shè)計(jì)或者加工制備都增加了難度或不確定性。在SiC高壓器件中，特征線寬的改變會極大的影響器件的性能，如由于終端線寬的改變導(dǎo)致?lián)舸╇妷航档汀⒎聪螂娏髟黾拥?。因此保證設(shè)計(jì)尺寸精度的平緩光滑的SiC刻蝕側(cè)壁形貌是器件制備成功的基本保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法，本發(fā)明改變了以往只采用濕法腐蝕掩膜層工藝，從而解決了濕法腐蝕產(chǎn)生的側(cè)蝕導(dǎo)致掩膜條寬變窄的問題，該方法可以有效便捷的獲得平緩光滑側(cè)壁的SiC刻蝕形貌。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法，所述方法內(nèi)包括依次進(jìn)行的SiC材料清洗、沉積疏松掩膜層(疏松掩膜層的密度小于相應(yīng)單晶掩膜層密度的95%)、光亥IJ、去膠和干法刻蝕SiC材料步驟，其改進(jìn)之處在于，在步驟光刻和去膠之間增加依次進(jìn)行的干法刻蝕疏松掩膜層和濕法腐蝕光滑掩膜層步驟，通過控制平緩光滑側(cè)壁形貌的掩膜，獲得平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC。
[0007]進(jìn)一步地,所述SiC材料清洗包括如下清洗步驟:
[0008](I)采用1#清洗液:氨水:雙氧水:純水=1:1: 5，溫度70°，時(shí)間5分;2#清洗液:鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5,溫度70°時(shí)間5分；Β0Ε清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20,常溫，時(shí)間30秒；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用；或
[0009](2)采用1#清洗液:氨水:雙氧水:純水=1:1:5，溫度70°，時(shí)間5分；Β0Ε清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20,常溫，時(shí)間30秒;2#清洗液:鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5,溫度70°時(shí)間5分；Β0Ε清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20，常溫，時(shí)間30秒；異丙醇超聲5分；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用。
[0010]進(jìn)一步地，所述疏松掩膜層包括疏松氧化硅和疏松氮化硅、疏松氮氧硅硬掩膜層；沉積掩疏松膜層包括室溫條件下的離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法PECVD、等離子體化學(xué)氣相淀積ICPCVD和物理氣相沉積方法PVD。
[0011]進(jìn)一步地，所述光刻包括涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影和堅(jiān)膜工藝步驟。
[0012]進(jìn)一步地，所述干法刻蝕疏松掩膜層包括反應(yīng)離子刻蝕疏松掩膜層和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕疏松掩膜層。
[0013]進(jìn)一步地，所述濕法腐蝕光滑掩膜層包括采用BOE清腐蝕液對干法刻蝕形成的掩膜層進(jìn)行腐蝕，以使掩膜層光滑。
[0014]進(jìn)一步地，所述去膠包括丙酮浸泡、去膠劑去除、氧等離子體去膠、曝光后顯影液去膠以及上述一種以上的組合去膠方式。
[0015]進(jìn)一步地,所述干法刻蝕SiC材料包括反應(yīng)離子刻蝕SiC材料和感應(yīng)稱合等離子體刻蝕SiC材料。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0017]本發(fā)明改變了以往只采用濕法腐蝕掩膜層工藝，從而解決了濕法腐蝕產(chǎn)生的側(cè)蝕導(dǎo)致掩膜條寬變窄的問題，解決傳統(tǒng)方法的工藝缺陷，該方法工藝窗口很寬，該方法可以有效便捷的獲得平緩光滑側(cè)壁的SiC刻蝕形貌，實(shí)現(xiàn)圖形精確傳遞的工藝技術(shù)，且該方法便捷快速，經(jīng)濟(jì)可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明提供的沉積疏松掩膜層后SiC材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明提供的光刻后SiC材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明提供的干法刻蝕疏松掩膜層后SiC材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明提供的濕法腐蝕光滑掩膜層光滑側(cè)壁形貌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明提供的去膠后的光滑側(cè)壁形貌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明提供的干法刻蝕SiC材料后的平緩光滑側(cè)壁形貌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]其中，1-待刻蝕的SiC材料；2_疏松掩膜層；3_光刻膠；
[0025]圖7是本發(fā)明提供的制備平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種保持特征線寬的制備平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法，突破依靠濕法腐蝕掩膜層工藝帶來的特征線寬改變的技術(shù)障礙，實(shí)現(xiàn)圖形精確傳遞的工藝技術(shù)，且該方法便捷快速，經(jīng)濟(jì)可靠。
[0028]為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案本發(fā)明采取的技術(shù)方案的流程圖如圖7所示，包括SiC材料清洗、沉積疏松掩膜層(疏松掩膜層的密度小于相應(yīng)單晶掩膜層密度的95%)、光刻、干法刻蝕掩膜層、濕法腐蝕光滑掩膜層、去膠、干法刻蝕SiC材料，關(guān)鍵的工藝改進(jìn)是干法刻蝕疏松掩膜層與濕法腐蝕光滑掩膜層相結(jié)合，通過控制平緩光滑側(cè)壁形貌的掩膜，從而獲得平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC。沉積掩膜層為疏松氧化硅、疏松氮化硅、疏松氮氧硅等硬掩膜，可以獲得比較低的選擇比；掩膜層沉積方法為低溫PECVD、低溫ICPCVD和低溫LPCVD等沉積方法，獲得的掩膜層品質(zhì)疏松，同時(shí)厚度精確可控；掩膜層干法刻蝕方法為特殊工藝條件的RIE、ICP等刻蝕方法，獲得的掩膜層刻蝕側(cè)壁平緩；掩膜層濕法腐蝕光滑側(cè)壁方法為BOE、HF等腐蝕方法，可以實(shí)現(xiàn)對粗糙的掩膜側(cè)壁進(jìn)行光滑化處理；去膠方法為有丙酮浸泡、專用去膠劑去除、氧等離子體去膠、曝光后顯影液去膠或幾種方法的組合等去膠方法，可以徹底去除光刻膠，避免光刻膠沾污造成的微掩膜效應(yīng)；SiC材料干法刻蝕方法為反應(yīng)離子刻蝕疏松掩膜層RIE、感應(yīng)耦合等離子體刻蝕疏松掩膜層ICP等刻蝕方法，可以快速實(shí)現(xiàn)對掩膜形貌在SiC材料上的復(fù)制，從而獲得平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC。
[0029]實(shí)施例一
[0030]I)清洗SiC材料:
[0031 ] 對待刻蝕的SiC材料I依次進(jìn)行如下清洗步驟:
[0032]1#清洗液(氨水:雙氧水:純水=1:1:5)，溫度70°時(shí)間5分；2#清洗液(鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5)，溫度70°時(shí)間5分;Β0Ε清洗液(氫氟酸:氟化銨=1:20)，常溫，時(shí)間30秒；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用。
[0033]2)沉積疏松掩膜層:
[0034]采用PECVD，即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法，室溫沉積掩膜層2，其化學(xué)成分為Si02，見圖1。根據(jù)待刻蝕的SiC材料I需刻蝕的厚度2um和刻蝕選擇比2，確定需沉積的掩膜層2的厚度不小于lum，考慮工藝偏差，本例中掩膜層2厚度為1.5um,見圖1。
[0035]3)光刻，工藝流程如下:
[0036]氣相涂增粘劑；旋涂光刻膠3，膠型為5214，厚度1.6um ;前烘95攝氏度90秒；SUSSMA6光刻機(jī)接觸曝光 7秒；3038顯影液顯影45s ;110° ,60s堅(jiān)膜，見圖2。
[0037]4)干法刻蝕疏松掩膜層:
[0038]Tegal903e-RIE刻蝕機(jī)刻蝕掩膜層2，刻蝕參數(shù)如下:
[0039]CHF3 流量 20sccm, SF6 流量 3sccm, 02 流量 6sccm,刻蝕氣壓 600mTorr, RF 功率100W,刻蝕時(shí)間3分，見圖3。
[0040]5 )濕法腐蝕光滑掩膜層:
[0041]濕法腐蝕掩膜層2，達(dá)到光滑化掩膜側(cè)壁的目的，具體工藝如下:
[0042]BOE清腐蝕液(氫氟酸:氟化銨=1:20)常溫腐蝕10秒，見圖4.[0043]6)去膠:
[0044]去除光刻膠3，具體工藝如下:
[0045]丙酮70攝氏度超聲5分；異丙醇常溫超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，見圖5。
[0046]7)干法刻蝕SiC材料:
[0047]STS HRM-1CP刻蝕機(jī)臺刻蝕待刻蝕的SiC材料I，具體工藝參數(shù)如下:
[0048]SF6 流量 24sccm，02 流量 6sccm，RF 功率 250W，ICP 功率 800W，刻蝕氣壓 5mTorr，刻蝕時(shí)間7分?？涛g形貌平緩光滑，見圖6。
[0049]實(shí)施例二
[0050]I)清洗SiC材料:
[0051 ] 對待刻蝕的SiC材料I依次進(jìn)行如下清洗步驟:
[0052]1#清洗液(氨水:雙氧水:純水=1:1:5),溫度70°時(shí)間5分；Β0Ε清洗液(氫氟酸:氟化銨=1:20)，常溫，時(shí)間30秒;2#清洗液(鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5)，溫度70°時(shí)間5分；Β0Ε清洗液(氫氟酸:氟化銨=1:20)，常溫，時(shí)間30秒；異丙醇超聲5分；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用。
[0053]2)沉積疏松掩膜層:
[0054]采用ICPCVD，即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法，室溫沉積掩膜層2，其化學(xué)成分為SiON，見圖1。根據(jù)待刻蝕的SiC材料I需刻蝕的厚度2um和刻蝕選擇比I，確定需沉積的掩膜層2的厚度不小于2um，考慮工藝偏差，本例中掩膜層2厚度為2.2um。
[0055]3)光刻，工藝流程如下:
[0056]氣相涂增粘劑；旋涂光刻膠3，膠型為5214，厚度1.6um ;前烘95攝氏度90秒，見圖1 ;SUSS MA6光刻機(jī)接觸曝光7秒；3038顯影液顯影45s ;110° ,60s堅(jiān)膜，見圖2。
[0057]4)干法刻疏松蝕掩膜層:
[0058]Tegal903e-RIE刻蝕機(jī)刻蝕掩膜層2，刻蝕參數(shù)如下:
[0059]CHF3 流量 IOsccm, 02 流量 12sccm, SF6 流量 5sccm,刻蝕氣壓 1000mTorr, RF 功率150W,刻蝕時(shí)間6分，見圖3。
[0060]5 )濕法腐蝕光滑掩膜層:
[0061]濕法腐蝕掩膜層2，達(dá)到光滑化掩膜側(cè)壁的目的，具體工藝如下:
[0062]BOE清腐蝕液(氫氟酸:氟化銨=1:5)常溫腐蝕30秒，見圖4.[0063]6)去膠:
[0064]去除光刻膠3，具體工`藝如下:
[0065]氧等離子體去膠機(jī)200W去膠60秒；丙酮70攝氏度超聲5分；異丙醇常溫超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，見圖5。
[0066]7)干法刻蝕SiC材料:
[0067]STS HRM-1CP刻蝕機(jī)臺刻蝕待刻蝕的SiC材料1，具體工藝參數(shù)如下:
[0068]SF6 流量 22sccm，02 流量 2sccm，RF 功率 300W，ICP 功率 1000W，刻蝕氣壓 5mTorr，刻蝕時(shí)間5分?？涛g形貌平緩光滑，見圖6。
[0069]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC刻蝕方法，所述方法內(nèi)包括依次進(jìn)行的SiC材料清洗、沉積疏松掩膜層、光刻、去膠和干法刻蝕SiC材料步驟，其特征在于，在步驟光刻和去膠之間增加依次進(jìn)行的干法刻蝕疏松掩膜層和濕法腐蝕光滑掩膜層步驟，通過控制平緩光滑側(cè)壁形貌的掩膜，獲得平緩光滑側(cè)壁形貌的SiC ； 所述疏松掩膜層的密度小于對應(yīng)單晶掩膜層密度的95%。
2.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述SiC材料清洗包括如下清洗步驟: (1)采用1#清洗液:氨水:雙氧水:純水=1:1:5，溫度70°，時(shí)間5分;2#清洗液:鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5，溫度70°時(shí)間5分；BOE清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20，常溫，時(shí)間30秒；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用；或 (2)采用1#清洗液:氨水:雙氧水:純水=1:1:5，溫度70°，時(shí)間5分；BOE清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20,常溫,時(shí)間30秒;2#清洗液:鹽酸:雙氧水:純水=1:1:5,溫度70°時(shí)間5分；BOE清洗液:氫氟酸:氟化銨=1:20，常溫，時(shí)間30秒；異丙醇超聲5分；丙酮超聲5分；異丙醇超聲5分；DI水沖洗5分，烘干，待用。
3.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述疏松掩膜層包括疏松氧化硅和疏松氮化硅、疏松氮氧硅硬掩膜層；沉積掩疏松膜層包括室溫條件下的離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法PECVD、等離子體化學(xué)氣相淀積ICPCVD和物理氣相沉積方法PVD。
4.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述光刻包括涂膠、前烘、曝光、后烘、顯影和堅(jiān)膜工藝步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕疏松掩膜層包括反應(yīng)離子刻蝕疏松掩膜層和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕疏松掩膜層。
6.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述濕法腐蝕光滑掩膜層包括采用BOE清腐蝕液對干法刻蝕形成的掩膜層進(jìn)行腐蝕，以使掩膜層光滑。
7.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述去膠包括丙酮浸泡、去膠劑去除、氧等離子體去膠、曝光后顯影液去膠以及上述一種以上的組合去膠方式。
8.如權(quán)利要求1所述的SiC刻蝕方法，其特征在于，所述干法刻蝕SiC材料包括反應(yīng)離子刻蝕SiC材料和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕SiC材料。
【文檔編號】H01L21/02GK103715065SQ201310744241
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】楊霏, 陸敏, 田亮, 張昭, 于坤山 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院