碳化硅基板上的沟槽结构以及其制作方法与流程

本发明涉及一种碳化硅基板上的沟槽结构及其制作方法，且特别是涉及一种碳化硅基板上具有圆弧状沟槽底部的沟槽结构及其制作方法。

背景技术：

碳化硅材料具备宽带隙、高导热度、低热膨胀率等特征，做为具有补充硅所不足的物性的半导体材料，应用于高频率.高电力装置、功率装置等。

在半导体装置中高密度集成化更为发展的现代，要求更为密致的精细图型加工，因此一般碳化硅材料的沟槽工艺采用干式蚀刻进行加工，干式蚀刻虽易于获得高深宽比的沟槽结构，却无法产生圆弧状的沟槽底部，因此通常会在蚀刻完成后，利用钝气环境进行回火，使其产生圆弧状的沟槽底部，但碳化硅材料的表面同样会因高温回火工艺而粗糙化，进而影响蚀刻结构的精度。

技术实现要素：

根据本发明，提出一种沟槽结构的制作方法，一种沟槽结构的制作方法，包含提供一碳化硅基板；形成一保护层于该碳化硅基板上；形成一阻挡层于该保护层上；图案化该阻挡层与该保护层，以形成一开口；以图案化的该阻挡层为硬式罩幕，通过该开口图案化该碳化硅基板，以形成一沟槽；移除该阻挡层；进行一回火工艺，以形成一圆弧状的沟槽底部；以及移除该保护层。

根据本发明，提出一种碳化硅基板上的沟槽结构，该沟槽结构包含：一沟槽侧壁，垂直于该碳化硅基板表面；以及一沟槽底部，连接至该沟槽侧壁，该沟槽底部具有圆弧状的表面。

本发明针对于现有技术其功效在于，通过本发明的碳化硅基板上的沟槽结构以及其制作方法，藉由在回火工艺中以保护层覆盖基板表面，进而改善基板表面因回火工艺而粗糙化的问题。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配 合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。

图2绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。

图3绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。

图4绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。

图5绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。

其中，附图标记：

10：碳化硅基板

11:表面

20：保护层

30：阻挡层

40：开口

50：沟槽

50a：沟槽侧壁

50b：沟槽底部

具体实施方式

以下系参照所附图式详细叙述本发明的实施例。图式中相同的标号系用以标示相同或类似的部分。需注意的是，图式系已简化以利清楚说明实施例的内容，图式上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。

图1～5绘示依本发明的沟槽结构制作方法的结构剖面示意图。以下段落针对本发明的第一实施例的一种沟槽结构的制作流程进行说明。请先参照图1，提供碳化硅基板10，提供的碳化硅基板10可为已完成活性化处理工艺或未完成活性化处理工艺的碳化硅基板。在本实施例中，提供的碳化硅基板10已完成活性化处理工艺。活性化处理工艺例如在1600℃以上的温度环境中，通入包含钝气的气体进行高温回火，但本发明不以此为限。

接着依序在碳化硅基板10上形成保护层20与阻挡层30。保护层20的材 料例如为石墨(graphite)或氮化铝(AlN)。形成保护层20的方法例如为沉积，当保护层20的材料为石墨时，还可使用如光阻烧结的高温碳化方式形成。阻挡层30的材料例如为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、或金属，形成阻挡层30的方法例如为沉积。

接着，如图2所示，图案化保护层20与阻挡层30，以形成开口40。图案化保护层20与阻挡层30的方法例如以光阻为罩幕，对保护层20与阻挡层30进行蚀刻，在蚀刻完成后再行移除光阻或硬式屏蔽；或是直接采用镭射直写的方式对对保护层20与阻挡层30图案化。

如图3所示，以图案化的阻挡层30为硬式罩幕(hard mask)，图案化碳化硅基板10以形成沟槽结构50，沟槽结构50包含与碳化硅基板10的表面11垂直的沟槽侧壁50a。图案化碳化硅基板10的方法为干式蚀刻，例如以电浆蚀刻方式，通入气体包含组合如六氟化硫(SF6)和氧气(O2)、氩气(Ar)、或三氟化氮(NF3)和溴化氢(HBr)和氧气(O2)对碳化硅基板10进行蚀刻。

如图4所示，移除图案化的阻挡层30，此时的碳化硅基板10除了沟槽结构50外均被保护层20覆盖，接着对碳化硅基板10进行回火工艺，以在沟槽结构50中形成圆弧状的沟槽底部50b。在本实施例中，回火工艺例如在1450℃到1850℃的温度环境中，通入包含氢气、氮气、或钝气等气体。

如图5所示，在完成回火工艺后，移除保护层20，以完成包含沟槽侧壁50a与沟槽底部50b的沟槽结构50，其中沟槽侧壁50a与碳化硅基板10的表面11形成直角，沟槽底部50b具有圆弧状结构。由于在回火工艺中，碳化硅基板10除沟槽结构50外的表面11均被保护层20所覆盖，因此可在回火工艺中，保护碳化硅基板10的表面11不受高温影响产生粗糙化，避免沟槽侧壁50a与碳化硅基板10的表面11的接触部位产生圆弧化，进而确保在同时制作多个沟槽结构50时其间的线距。

同样的，请参照图1～5，以下段落针对本发明的第二实施例的一种沟槽结构的制作流程进行说明。本发明的第二实施例的制作流程与第一实施例大致相同，以下仅针对不同处进行说明，相同之处则不加以赘述。在本发明的第二实施例中，如图1所示，提供碳化硅基板10，提供的碳化硅基板10为未完成活性化处理工艺的碳化硅基板。且如图4所示，对碳化硅基板10进行回火工艺，以形成圆弧状的沟槽底部50b。在本发明的第二实施例中，高温回火工艺例如 在1600℃到1850℃的温度环境中进行，通入包含氮气或钝气等气体。

值得注意的是，在本发明的第二实施例中，回火工艺加温至1600℃的高温，由于碳化硅基板10除了沟槽结构50外均被保护层20所覆盖，因此可避免碳化硅基板10的表面11因本实施例的高温回火工艺而受损，并在高温回火工艺中同时形成圆弧状的沟槽底部50b与完成碳化硅基板10的活性化处理工艺。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，但这些更动与润饰均应包含于本发明所附的保护范围。