一種基于ONO結構的SiC終端結構制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種基于0N0結構的SiC終端結構制備方 法。
【背景技術】
[0002] 通常偏移場板是連接主結的覆蓋在襯底表面Si02層上的金屬，通過在場板上加 偏壓可W使耗盡層沿著表面向主結外側擴展，W此來提高擊穿電壓。金屬場板制造非常簡 單，可W與器件電極一起形成，無需增加單獨的工藝步驟。偏移場板對介質中電荷的吸引作 用，使得采用該種終端技術的器件對界面電荷(尤其是可動電荷）不是很敏感。
[0003] 隨著半導體功率器件的發展，第H代寬禁帶半導體碳化娃電力電子器件逐步成為 發展趨勢。目前，碳化娃器件終端結構中，使用厚Si02作為金屬場板的終端結構一的部分。 盡管它在機械、化學和電氣等方面都是非常穩定的，具有很好的純化作用。但是于場板邊緣 處場板與襯底之間電位差很大，所W此處電場強度較大，擊穿容易在較低電壓時提前發 生，而且有可能發生在表面處，對介質層有較高的要求。因此單獨使用該一技術不適合較 高擊穿電壓的分立器件。此外由于它本身固有的一些特點，導致對化+、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，通常采用未經特殊處理的0N0結構，鋪設 金屬場板作為終端結構，W此達到減小局部電場、提高表面擊穿電壓及可靠性、使器件實際 擊穿電壓更接近平行平面結理想值而專口設計的特殊結構。另一方面對純化也起到作用， 可W阻止水汽和Na+進入襯底。
[0005] 采用未經特殊處理的0N0結構，刻蝕并暴露出有源區并填充金屬場板，目前，該結 構的缺陷在于，刻蝕0N0結構的同時，存在容易損傷碳化娃襯底的可能；沉積的金屬場板在 最上方二氧化娃溝槽拐角處存在斷裂的可能，對電極的正常使用有著巨大威脅。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于0N0結構的SiC終端結構制 備方法，對目前碳化娃終端結構中0N0結構進行優化。
[0007] 本發明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0008] 本發明提供一種基于0N0結構的SiC終端結構制備方法，其改進之處在于，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結構；
[0010] 步驟二，在0N0結構上涂覆光刻膠，采用光刻工藝形成臺面的圖形轉移；
[0011] 步驟H，對0N0結構中最上層的二氧化娃進行刻蝕，暴露出中間層的氮化娃；
[0012] 步驟四，對0N0結構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0N0結構中第H層剩余二氧化娃進行刻蝕，暴露出碳化娃襯底有源區；
[0014] 步驟六，對碳化娃襯底進行退火；
[0015] 步驟走，沉積金屬，形成金屬場板。
[0016] 進一步地，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] 進一步地，所述步驟一中，采用增強型等離子體化學氣相沉積PECVD、低壓化學氣 相沉積LPCVD、常壓化學氣相沉積APCVD，或電感禪合等離子體化學氣相沉積ICP-CVD沉積 二氧化娃層和氮化娃層。
[0018] 進一步地，所述步驟H中，采用濕法腐蝕0N0結構中最上層的二氧化娃，形成倒梯 形的平緩溝槽通孔，通過氨氣酸緩沖溶液的配比調整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進 行調整；或
[0019] 采用干法刻蝕0N0結構中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過 工藝氣體、壓強和功率的調整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進行調整。
[0020] 進一步地，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] 進一步地，所述步驟五中，采用干法刻蝕和濕法腐蝕結合的方式刻蝕最底層的二 氧化娃形成橫向凹槽結構，在距離該層底部100~1000A處的溝槽存在橫向凹槽結構，橫向 凹槽的W上部位為垂直通孔，并且碳化娃襯底有源區暴露出來。
[0022] 進一步地，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] 進一步地，所述干法刻蝕包括反應離子刻蝕RIE和電感禪合等離子刻蝕ICP
[0024] 進一步地，采用干法刻蝕中的反應離子刻蝕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， 反應離子刻蝕RIE的射頻功率為100~500W，反應離子刻蝕RIE設備腔體內氣壓為500~ 2500mTorr〇
[00巧]進一步地，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設備腔體內氣壓為5~eOmTorr。
[0026] 進一步地，所述步驟六中，采用的退火方式為快速退火，在氮氣氣氛或氧氣氣氛 中，溫度在400~1500攝氏度范圍內，保持時間為1~20分鐘。
[0027] 進一步地，所述步驟走中，沉積金屬采用電子束蒸發方式或磁控姍射方式；首先沉 積厚度為1~15皿范圍內的Ti，再沉積200~700皿范圍內的Ni，最后沉積厚度為100~ 500nm范圍內的Ag或A1或Cu。
[002引與現有技術比，本發明達到的有益效果是：
[0029] 1.采用濕法腐蝕0N0結構中最上層的二氧化娃形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過 氨氣酸緩沖溶液的配比調整，該溝槽可根據需要在5°至85°之間進行調整。避免了金屬 場板拐角處存在斷裂的可能。
[0030] 2.采用干法刻蝕0N0結構中最上層的二氧化娃形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過 工藝氣體、壓強、功率的調整，該溝槽可根據需要在5°至85°之間進行調整。避免了金屬 場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構，制備該結構的目的在于避免 了碳化娃襯底有源區的損傷。
[0033] 5.采用快速退火方式處理刻蝕后的0N0結構，使0N0結構更加致密，相比較未經特 殊處理的0N0結構，有著極穩的化學性質、絕緣性質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的損傷，避免金屬場板拐角處出現斷裂，有著極穩的 化學性質、絕緣性質和隔離金屬離子污染的效果。
【附圖說明】
[00巧]圖1是現有技術的0N0結構加工后的示意圖；
[0036] 圖2是0N0結構加工前的示意圖；
[0037] 圖3是本發明實施例的0N0結構加工后的示意圖；
[0038] 圖4是本發明實施例的0N0結構加工后并沉積金屬場板的示意圖；
[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-金屬場板 結構。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0041] 本發明提供一種采用經特殊處理的0N0結構SiC終端結構的制備方法；經特殊處 理后，該結構避免了刻槽時損傷有源區的可能，W及鋪設金屬場板時斷裂的可能。優點：避 免了碳化娃襯底有源區的損傷，避免金屬場板拐角處出現斷裂，有著極穩的化學性質、絕緣 性質和隔離金屬離子污染的效果。
[0042] 本發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結構；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] 采用增強型等離子體化學氣相沉積PECVD、低壓化學氣相沉積LPCVD、常壓化學氣 相沉積APCVD，或電感禪合等離子體化學氣相沉積ICP-CVD沉積二氧化娃層和氮化娃層。
[0045] 步驟二，在0N0結構上涂覆光刻膠，采用光刻工藝形成臺面的圖形轉移：在0N0結 構上采用光刻膠形成圖形化的掩膜層，定義出0N0結構中需要開窗的區域。
[0046] 步驟H，對0N0結構中最上層的二氧化娃進行刻蝕，暴露出中間層的氮化娃；采用 濕法腐蝕0N0結構中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過氨氣酸緩沖溶 液的配比調整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進行調整；或
[0047] 采用干法刻蝕0N0結構中最上層的二氧化娃，形成倒梯形的平緩溝槽通孔，通過 工藝氣體、壓強和功率的調整，所述平緩溝槽在5°至85°之間進行調整。
[0048] 步驟四，采用干法刻蝕0N0結構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0N0結構中第H層剩余二氧化娃進行刻蝕，暴露出碳化娃襯底有源區； 具體為：采用干法刻蝕和濕法腐蝕結合的方式刻蝕最底層的二氧化娃形成橫向凹槽結構， 在距離該層底部100~1000A處的溝槽存在橫向凹槽結構，橫向凹槽的W上部位為垂直通 孔，并且碳化娃襯底有源區暴露出來。
[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，反應離子刻 蝕RIE的射頻功率為100~500W，反應離子刻蝕RIE設備腔體