一种SiC功率MOSFET器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法与流程

本发明涉及sic功率mosfet器件生产中待刻蚀膜与光刻胶选择比较大无法实现所用厚光刻胶开孔曝光，具体涉及一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法。

背景技术：

1、mosfet器件在大功率分立器件领域应用广泛，当前功率器件行业内多数应用的mosfet结构为vdmosfet和umosfet两种。由于刻蚀难度大，难以保证u槽两侧平行，容易形成subtrench等原因，很多功率器件厂商不得不放弃对umosfet产品的开发，将研发精力投入到vdmosfet研发优化上。

2、碳化硅mosfet工艺制造过程中，大多使用分辨率为0.5um或者0.35um分辨率的光刻机进行光刻操作，这限制了工艺制造过程中的最小线宽。以0.5um光刻机为例，在实际生产过程中，0.5um的光刻机分辨率意味着曝光区域在经过显影后，出现的极限线宽被限定在0.5um，而且实际生产过程中为避免接近光刻线宽极限从而造成的线宽不稳定，大多将线宽设计在0.8um甚至1um以上，这大大限制了器件尺寸的缩小。

3、碳化硅功率mosfet器件的生产过程中，对光刻有特别的要求。不同于集成电路的制造，碳化硅功率mosfet器件生产中由于需要使用大电压，经常要进行对0.5um以上甚至是几个微米厚度的薄膜刻蚀。厚膜质的刻蚀一般需要被刻蚀膜质与光刻胶具有较大选择比，而这一点很难达到，因此行业内通用的解决办法是图形转移或者增厚光刻胶的方法。

4、图形转移法是在被刻蚀物体上沉积一种薄膜，这种薄膜与被刻蚀物体之间具有较高的选择比。在制作时一般先将光刻胶的图形转移到薄膜上，然后去除光刻胶，再对被刻蚀物体进行刻蚀。

5、图形转移法存在两个问题：

6、1、线宽依然受限于光刻机能力，无法进行线宽突破。

7、2、为追求高选择比，薄膜多为金属等物质，会在制造过程中对产品产生金属离子沾污，这种沾污很难去除。

8、因此，大多数的生产厂家都会采用增厚光刻胶的方法。增厚光刻胶的方法也会面临两个问题：

9、1、光刻胶太厚，导致曝光时光线无法完全穿透光刻胶，即便增加曝光能量，依然会造成光刻胶顶部曝光而底部无法曝光的情况。(如图1所示)

10、2、接近分辨率极限时，在圆形直径和直线线宽相同的情况下，圆形图形底部光刻胶无法曝光。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，通过多步曝光开孔以解决目前sic功率mosfet器件生产中待刻蚀膜与光刻胶选择比较大无法实现所用厚光刻胶曝光时光线无法完全穿透光刻胶会造成光刻胶顶部曝光而底部无法曝光的问题以及接近分辨率极限时在圆形直径和直线线宽相同的情况下，圆形图形底部光刻胶无法曝光的问题。

2、为解决以上技术问题，本发明提供一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，包括如下步骤，

3、s1：采用分辨率为n的光刻机，然后制作极限线宽光刻板备用，所述极限线宽光刻板的单个曝光单位内的图形曝光区域为直径与光刻机的分辨率相同的圆形；

4、s2：准备好待刻蚀制造的碳化硅功率mosfet器件的碳化硅基层材料，并在碳化硅基层上沉积一层待刻蚀膜，在碳化硅功率mosfet器件的衬底上均匀涂光刻胶，并进行前烘，以步骤s1中所制作的极限线宽光刻板作为掩模板，通过所述光刻机对样品进行光刻曝光，使得曝光光线穿透所述光刻胶的顶部曝光光刻胶的顶部，并剩余光刻胶的底部待曝光，完成第一次曝光；

5、s3：对进行步骤s2中曝光后的样品进行显影液显影操作，使光刻胶所曝光的顶部进行显影，洗掉曝光部分，露出底部待曝光的光刻胶，呈现倒圆锥形，完成第一次显影；

6、s4：保持所述极限线宽光刻板的掩模板的位置不动和碳化硅功率mosfet器件的位置不变，通过所述光刻机再次对步骤s3中第一次曝光显影后的样品进行光刻曝光，使相同位置底部待曝光的光刻胶被光线穿透，底部的光刻胶被曝光，完成第二次曝光；

7、s5：用与步骤s3中相同的显影液对步骤s4中第二曝光再次显影，洗掉曝光部分，整个曝光部分呈倒圆锥形，完成第二次显影，若呈现更小曝光孔径，并露出为待刻蚀膜，则曝光开孔完成，继续完成s7；若露出底部为待曝光的光刻胶，并呈现倒圆锥形，则开孔未完成；

8、s6：重复上述相同的n次曝光、n次显影，直至呈现更小曝光孔径，并露出待刻蚀膜，即使得光刻胶底部形成更大的分辨率，完成光刻胶开孔，进行s7；

9、s7：最后固定光刻胶。

10、在一些实施例中优选地技术方案，所述光刻机的分辨率为现有最大的分辨率及更小的分辨率。

11、在一些实施例中优选地技术方案，所述光刻胶为厚度大于等于4um。

12、在一些实施例中优选地技术方案，所述光刻机的曝光能量为105-115mj。

13、在一些实施例中优选地技术方案，所述第一曝光和所述第二次曝光的曝光能量相同。

14、在一些实施例中优选地技术方案，所述第一次显影、第二次显影、第n次显影时间相同。

15、在一些实施例中优选地技术方案，所述第一次曝光、第二次曝光、第n次曝光经过显影液显影洗掉后的部分均呈现倒圆锥形，使得上次曝光的光刻未能曝光成功的底部光刻胶进行曝光并后续步骤的未能曝光成功的底部光刻胶进行曝光，直至经过n次曝光后靠近圆锥顶端处形成更小孔径且露出待刻蚀膜。

16、在一些实施例中优选地技术方案，所述待刻蚀膜为sio2。

17、与现有技术相比，本发明的优点如下：

18、1、本发明通过多曝光方法解决了厚胶曝光产生的曝光不彻底问题。

19、2、本发明通过为解决厚胶曝光不彻底问题也适应为更厚的光刻胶曝光提供思路，随着胶厚增加，可叠加多次曝光。

20、3、本发明利用了曝光后曝光部分光刻胶呈现圆锥形特点，将与最先进能力光刻机的最大分辨率相同的直径圆形的直径进一步缩小，间接提高了光刻机的光刻能力。

21、4、多曝光方法可以结合图形转移法，来实现更小尺寸的制作。

技术特征：

1.一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述光刻机的分辨率为现有最大的分辨率及更小的分辨率。

3.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述光刻胶为厚度大于等于4um。

4.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述光刻机的曝光能量为105-115mj。

5.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述第一曝光和所述第二次曝光的曝光能量相同。

6.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述第一次显影、第二次显影、第n次显影时间相同。

7.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述第一次曝光、第二次曝光、第n次曝光经过显影液显影洗掉后的部分均呈现倒圆锥形，使得上次曝光的光刻未能曝光成功的底部光刻胶进行曝光并后续步骤的未能曝光成功的底部光刻胶进行曝光，直至经过n次曝光后靠近圆锥顶端处形成更小孔径且露出待刻蚀膜。

8.根据权利要求1所述的一种sic功率mosfet器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，其特征在于，所述待刻蚀膜为sio2。

技术总结
本发明公开一种SiC功率MOSFET器件生产中的增厚光刻胶的多曝光开孔方法，包括如下步骤，S1：然后制作极限线宽光刻板备用，极限线宽光刻板的单个曝光单位内的图形曝光区域为直径0.5um的圆形；S2：在碳化硅功率MOSFET器件的衬底上均匀涂光刻胶，并进行前烘，极限线宽光刻板作为掩模板，对样品进行曝光；S3：对样品进行显影操作；S4：重新对样品进行曝光；S5：再次显影；S6：最后固定光刻胶，解决了目前SiC功率MOSFET器件生产中厚胶曝光不彻底的问题。

技术研发人员：许一力
受保护的技术使用者：杭州谱析光晶半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8