一种宽禁带功率器件场板的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽禁带功率器件场板的制造方法，包括：在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层；采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口；采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，形成具有特定角度的斜面；在该具有特定角度的斜面上制作场板金属。利用本发明，不需要多步干法刻蚀，采用湿法腐蚀的方法，可以防止干法刻蚀过程中对半导体器件表面造成的损伤，且可以形成满足电场均匀分布要求的具有一定倾斜角度的场板斜面。
【专利说明】一种宽禁带功率器件场板的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，特别是一种在宽禁带外延衬底上使用刻蚀或腐蚀技术形成带有倾斜角度的场板的制造方法，可应用于宽禁带功率半导体器件(如SiC功率器件、GaN功率器件)的场板制造。
【背景技术】
[0002]与硅材料相比较，第三代宽禁带半导体材料具有更高的禁带宽度、更高的热导率和更高的载流子饱和速率，使得其器件能够更好地应用于高温、高频和高功率场合。
[0003]电场集中效应是造成宽禁带半导体功率器件反向击穿电压难以达到理想击穿电压值的主要原因。由于各种原因，实际功率器件很难获得理想的P-η结击穿电压值，因此很有必要通过其他技术来弥补平面工艺上的缺陷，结终端技术就是一种能有效提高功率器件反向击穿电压的技术，可以有效缓和主结边缘弯曲区域的电场密集，优化表面电场的分布，提高击穿电压，场板技术就是其中一种常用的结终端技术。
[0004]目前，单层场板技术在功率半导体器件设计中广泛应用，作为电极边缘电场的屏蔽层，可适当的优化表面电场分布，提高器件耐压。但是，由于各种原因(如工艺等)影响，如受场板斜面倾斜度的影响，优化的力度还是远远不够的，所以，出现了多级场板技术。采用多级场板技术可以在抑制电极边缘电场的同时，使得表面电场分布更加均匀，从而大大提高了耐压。但是采用多级场板技术的工艺复杂，往往需要多步干法刻蚀形成。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种宽禁带功率器件场板的制造方法，以满足宽禁带功率器件电场分布均匀的需要。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种宽禁带功率器件场板的制造方法，包括:
[0009]步骤1:在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层；
[0010]步骤2:采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口 ；
[0011]步骤3:采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，形成具有特定角度的斜面；
[0012]步骤4:在该具有特定角度的斜面上制作场板金属。
[0013]上述方案中，所述步骤I之前还包括:采用标准RCA清洗功率半导体外延片衬底，并用氮气吹干。
[0014]上述方案中，步骤I中所述介质钝化层是绝缘介质SiO2或Si3N4中的一种或者其混合物，厚度为20nm-60nm。步骤I中所述在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层，是采用PECVD的方法270°C生长200nm的SiO2介质钝化层。
[0015]上述方案中，步骤2中所述采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口包括:匀9912光刻胶1.3 μ m，在介质钝化层表面光刻显影出介质开孔窗口，打底膜2分钟。[0016]上述方案中，步骤3中所述采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，是采用分步的干法技术或单步湿法腐蚀技术。所述介质钝化层采用的材料是绝缘介质SiO2，所述单步湿法腐蚀技术采用的腐蚀液为氢氟酸与氟化铵的混合液，所采用的混合液的配比为I /10与I / 20之间的比例值。所述湿法腐蚀技术的腐蚀速率介于400A / min到600A / min之间。
[0017]上述方案中，步骤3中所述具有特定角度的斜面,此斜面与垂直方向的夹角为30度-60度。
[0018]上述方案中，步骤4中所述在该具有特定角度的斜面上制作场板金属，是在已形成斜面的介质钝化层上淀积Ti场板金属，采用腐蚀金属的方法形成场板金属。
[0019](三)有益效果
[0020]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0021]1、本发明提供的宽禁带功率器件场板的制造方法，可以在介质钝化层上制作特定倾斜角度的斜面，且腐蚀阻挡层不变形。
[0022]2、本发明提供的宽禁带功率器件场板的制造方法，工艺简单，可重复性高。
[0023]3、采用本发明提供的场板制造方法，不需要多步干法刻蚀，采用湿法腐蚀的方法，可以防止干法刻蚀过程中对半导体器件表面造成的损伤，且可以形成满足电场均匀分布要求的具有一定倾斜角度的场板斜面。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明提供的宽禁带功率器件场板的制造方法流程图。
[0025]图2是依照本发明实施例的采用不同腐蚀配比形成的介质钝化层SEM图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0027]如图1所示，图1是本发明提供的宽禁带功率器件场板的制造方法流程图，该方法包括:
[0028]步骤1:采用标准RCA清洗功率半导体外延片衬底，并用氮气吹干。
[0029]步骤2:在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层；
[0030]步骤3:采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口 ；
[0031]步骤4:采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，形成具有特定角度的斜面；
[0032]步骤5:在该具有特定角度的斜面上制作场板金属。
[0033]其中，步骤2中所述介质钝化层是绝缘介质SiO2或Si3N4中的一种或者其混合物，厚度为20nm-60nm。步骤2中所述在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层，是采用PECVD的方法270°C生长200nm的SiO2介质钝化层。
[0034]步骤3中所述采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口包括:匀9912光刻胶1.3 μ m,在介质钝化层表面光刻显影出介质开孔窗口，打底膜2分钟。
[0035]步骤4中所述采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，是采用分步的干法技术或单步湿法腐蚀技术。所述介质钝化层采用的材料是绝缘介质SiO2，所述单步湿法腐蚀技术采用的腐蚀液为氢氟酸与氟化铵的混合液，所采用的混合液的配比为I / 10与I / 20之间的比例值。所述湿法腐蚀技术的腐蚀速率介于400A / min到600A / min之间。
[0036]步骤4中所述具有特定角度的斜面，此斜面与垂直方向的夹角为30度-60度。
[0037]步骤5中所述在该具有特定角度的斜面上制作场板金属，是在已形成斜面的介质钝化层上淀积Ti场板金属，采用腐蚀金属的方法形成场板金属。
[0038]实施例
[0039]本发明实施例的宽禁带功率器件场板的制造方法，该方法包括以下步骤:
[0040]步骤1:清洗半导体芯片；
[0041]采用标准RCA清洗(3#，1#各IOmin)宽禁带半导体外延衬底，并用N2吹干芯片。
[0042]步骤2:生长介质钝化层；
[0043]采用PECVD的方法270°C生长200nm的Si02介质钝化层。
[0044]步骤3:光刻介质开孔窗口 ；
[0045]勻9912光刻胶1.3 μ m,光刻显影出介质开孔窗口，打底膜2min。
[0046]步骤4:钝化介质开孔；
[0047]采用缓冲氢氟酸腐蚀液，腐蚀液配比为NH4F:HF=15:1，采用胶做腐蚀阻挡层，腐蚀时间3分钟40秒，使用去离子水冲洗干净，吹干。
[0048]步骤5:制作场板金属；
[0049]在已形成斜面的介质钝化层上淀积Ti场板金属，采用腐蚀金属的方法形成场板金属。
[0050]图2是依照本发明实施例的采用不同腐蚀配比形成的介质钝化层SEM图，其中，左图为本发明采用的腐蚀配比，右图为常规腐蚀配比。从图2可以看出，如果采用常规腐蚀配t匕，得到的介质腐蚀图形不规则，钻蚀特别严重，图形严重失真，且光刻胶也变形严重；而采用本发明的腐蚀配比，可形成具有特定角度的斜面，在该具有特定角度的斜面上制作场板金属，可得到具有特定倾斜角度的场板，满足电场均匀分布要求。
[0051]本发明提供的宽禁带功率器件场板的制造方法，可以将电极边缘的峰值电场转移到场板边缘并优化电场分布，以此来提高器件耐压，可适用于任何场板金属的制作，并可适用于单层场板或多级场板制造，并可适用于所有宽禁带功率半导体器件的场板制造【技术领域】。
[0052]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，包括: 步骤1:在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层； 步骤2:采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口 ； 步骤3:采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，形成具有特定角度的斜面； 步骤4:在该具有特定角度的斜面上制作场板金属。
2.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，所述步骤I之前还包括: 采用标准RCA清洗功率半导体外延片衬底，并用氮气吹干。
3.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤I中所述介质钝化层是绝缘介质SiO2或Si3N4中的一种或者其混合物，厚度为20nm-60nm。
4.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤I中所述在功率半导体外延片衬底表面制作介质钝化层，是采用PECVD的方法270°C生长200nm的SiO2介质钝化层。
5.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤2中所述采用光刻技术在该介质钝化层表面形成刻蚀窗口包括: 匀9912光刻胶1.3 μ m ，在介质钝化层表面光刻显影出介质开孔窗口，打底膜2分钟。
6.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤3中所述采用刻蚀或腐蚀技术对该介质钝化层开孔，是采用分步的干法技术或单步湿法腐蚀技术。
7.根据权利要求6所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，所述介质钝化层采用的材料是绝缘介质SiO2,所述单步湿法腐蚀技术采用的腐蚀液为氢氟酸与氟化铵的混合液，所采用的混合液的配比为I / 10与I / 20之间的比例值。
8.根据权利要求7所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，所述湿法腐蚀技术的腐蚀速率介于400A / min到600A / min之间。
9.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤3中所述具有特定角度的斜面，此斜面与垂直方向的夹角为30度-60度。
10.根据权利要求1所述的宽禁带功率器件场板的制造方法，其特征在于，步骤4中所述在该具有特定角度的斜面上制作场板金属，是在已形成斜面的介质钝化层上淀积Ti场板金属，采用腐蚀金属的方法形成场板金属。
【文档编号】H01L21/28GK103606515SQ201310567092
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】刘新宇, 许恒宇, 汤益丹, 蒋浩杰, 赵玉印, 申华军, 白云, 杨谦 申请人:中国科学院微电子研究所