一种去除碳化硅等离子体刻蚀形成的刻蚀损伤层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳化硅器件制造领域，尤其适用于碳化硅沟槽型器件制备过程中。
【背景技术】
[0002]碳化硅作为第三代半导体材料，由于其高的禁带宽度、高的击穿电场、高的电子迀移率，碳化硅半导体器件在高压、高频、大功率、以及高温、高辐射等极端坏境中有着独特的优势。
[0003]沟槽刻蚀是半导体器件的制备过程中的一项关键技术，在碳化硅器件中更是有着广泛的应用。如:相对于JBS型碳化硅，沟槽型的碳化硅肖特基器件不仅可以降低对离子注入的要求，而且降低了正向导通电阻，降低了方向漏电流；沟槽型的碳化硅MOSFET相对于VDM0SFET更是大大的简化了工艺步骤；碳化硅的JFET器件也只能通过沟槽刻蚀来制备。
[0004]但是，由于等离子刻蚀后，在沟槽的侧壁及底部会形成一层刻蚀损伤层，它会大大降低器件的性能。
[0005]传统的硅基工艺中，为了去除刻蚀损伤层一般采用热氧化形成牺牲氧化层的方法来去除刻蚀损伤层。但是由于碳化硅所需氧化温度高达1300°C，而传统的石英氧化炉管很难达到如此高的温度。再者，由于碳化硅氧化后碳化硅与二氧化硅之间的界面态浓度很高，在界面处可能存在的碳残留，也会对牺牲层的效果有影响。
[0006]因此，如何快速有效的去除刻蚀损伤层，成为碳化硅半导体器件制备过程中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明旨在解决碳化硅沟槽型器件制备过程，刻蚀损伤层不易快速有效去除的问题，提出了一种新的去除等离子刻蚀损伤层的方案。
[0008]本发明提出了一种去除碳化硅等离子体刻蚀形成的刻蚀损伤层的方法，包括以下步骤:
[0009]步骤1、在碳化硅晶体表面生长氮化铝掩膜层；
[0010]步骤2、在氮化铝掩膜层上刻蚀形成刻蚀碳化硅晶体所需图形；
[0011]步骤3、利用所述氮化铝掩膜层上的所述图形对所述碳化硅晶体进行刻蚀，形成沟槽结构；
[0012]步骤4、在高温环境下，通入刻蚀气体，去除碳化硅晶体上形成的刻蚀损伤层；
[0013]步骤5、在室温环境下，去除所述碳化硅晶体上的氮化铝掩膜层。
[0014]采用上述方案后，碳化硅沟槽刻蚀后的损伤层可以快速有效的去除。由于采用H2做载气刻蚀碳化硅是碳化硅外延生长中常见的一种方法，碳化硅外延生长中通过H2刻蚀降低衬底表面来可以有效控制衬底的表面状态。本方案通过H2刻蚀后可以有效提高碳化硅刻蚀后沟槽侧壁与底部的表面状态，提高沟槽型器件的性能。
【附图说明】
[0015]图1是本发明提供的氮化铝做掩膜刻蚀碳化硅并用氢气刻蚀去除刻蚀损伤层的方法的流程图。
[0016]图2是本发明【具体实施方式】中，生长了 0.5umAlN层后的示意图。
[0017]图3是本发明【具体实施方式】中，光刻后在晶圆上通过光刻胶形成的图形。
[0018]图4是本发明【具体实施方式】中，刻蚀AlN掩膜层后的示意图。
[0019]图5是本发明【具体实施方式】中，刻蚀SiC后的示意图。
[0020]图6是本发明【具体实施方式】中，去除AlN掩膜层后的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的
【发明内容】
进一步解释。应当理解本实施实例仅限于解释本发明而不用于限制本发明的范围。
[0022]如图1所示，图1示出了本发明提供的利用氮化铝做掩膜刻蚀碳化硅并用氢气刻蚀去除刻蚀损伤层的方法的流程图。该方法的主要目的是去除SiC等离子刻蚀后，在刻蚀部位留下的刻蚀损伤层，其主要步骤是:
[0023]步骤一:碳化硅晶片清洗。本步骤的主要目的是保证清洁碳化硅晶片，可以采用标准清洗工艺，也可以采用其他的清洗工艺，只要能保证碳化硅晶片的清洁。其中，采用酸性、碱性或有机液体对碳化硅晶体表面进行清洗；
[0024]步骤二:在所述碳化硅晶体表面生长氮化铝掩膜层。本步骤中氮化铝薄膜可以通过溅射，沉积等各种方式生长，淀积薄膜的厚度要求至少满足等离子体刻蚀与H2刻蚀所需，如果氮化铝薄膜还有离子注入掩膜的作用，也可增厚，最大厚度没有限制。若等离子刻蚀碳化硅条件特殊，也可在AlN表面生长Si02，SiN, Ni等做等离子刻蚀碳化硅的掩膜层，生长方法可以是溅射、PECVD, LPCVD等各种方法。生长的除AlN外的物质须在进入高温炉前去除。其中，所述生长的氮化铝厚度范围是几纳米到几微米；
[0025]步骤三:对生长有氮化铝掩膜层的碳化硅晶片进行光刻，将所需图形形成在晶圆上的光刻胶上。本步骤的主要目的是在晶圆上形成刻蚀晶圆所需图形。
[0026]步骤四:通过光刻胶掩膜刻蚀氮化铝掩膜层，本步骤的主要目的是在氧化铝掩膜层上开出碳化硅刻蚀窗口，氮化铝的刻蚀可以采用湿法腐蚀，也可以采用干法腐蚀。
[0027]步骤五:在所开出的碳化硅刻蚀窗口上刻蚀碳化硅，形成沟槽结构。本步骤刻蚀碳化硅前，可以去除光刻胶，也可以不去除，视碳化硅刻蚀条件而定。等离子刻蚀所采用的源气体不限。
[0028]步骤六:清洗碳化硅晶片。本步骤的主要目的是将保证清洗后，碳化硅晶片表面只有氮化铝，并且保证晶片清洁。可以采用标准清洗工艺，也可以采用其他的清洗工艺，只要能保证碳化硅晶片的清洁。
[0029]步骤七:将碳化硅晶片放入高温炉腔室内。本步骤将碳化硅放入高温炉中的方式可以是各种方式，如:手套箱、传输带、直接放置等。高温炉的最高温度要求大于500°C
[0030]步骤八:将高温炉腔室内温度升至刻蚀温度，通入刻蚀气体，进行刻蚀，去除等离子体刻蚀形成的刻蚀损伤层。本步骤中所述的刻蚀气体主要为H2，也可以在H2中混合其他保护气体，如:C3H8、SiH4等，以保证光滑完好的器件表面。本步骤升温过程可以是在通入反应气体之后，也可以是在通入反应气体之前。本步骤通入反应气体后，高温腔室内的气压范围为le-6Pa-le5Pa。本步骤的刻蚀温度，可以是固定温度，也可以是随着刻蚀时间变化的温度曲线。其温度范围为500°C—2000°C。本步骤的升温速度