[发明专利]一种基于ONO结构的SiC终端结构制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种基于ONO结构的SiC终端结构制备方法。

背景技术

通常偏移场板是连接主结的覆盖在衬底表面SiO2层上的金属,通过在场板上加偏压可以使耗尽层沿着表面向主结外侧扩展，以此来提高击穿电压。金属场板制造非常简单，可以与器件电极一起形成，无需增加单独的工艺步骤。偏移场板对介质中电荷的吸引作用,使得采用这种终端技术的器件对界面电荷（尤其是可动电荷）不是很敏感。

随着半导体功率器件的发展，第三代宽禁带半导体碳化硅电力电子器件逐步成为发展趋势。目前，碳化硅器件终端结构中，使用厚SiO2作为金属场板的终端结构一的部分。尽管它在机械、化学和电气等方面都是非常稳定的，具有很好的钝化作用。但是于场板边缘处场板与衬底之间电位差很大,所以此处电场强度较大,击穿容易在较低电压时提前发生,而且有可能发生在表面处，对介质层有较高的要求。因此单独使用这一技术不适合较高击穿电压的分立器件。此外由于它本身固有的一些特点，导致对Na+、K+等碱金属离子掩蔽能力差，影响器件性能。

在碳化硅功率器件的终端制造工艺中，通常采用未经特殊处理的ONO结构，铺设金属场板作为终端结构，以此达到减小局部电场、提高表面击穿电压及可靠性、使器件实际击穿电压更接近平行平面结理想值而专门设计的特殊结构。另一方面对钝化也起到作用，可以阻止水汽和Na⁺进入衬底。

采用未经特殊处理的ONO结构，刻蚀并暴露出有源区并填充金属场板，目前，该结构的缺陷在于，刻蚀ONO结构的同时，存在容易损伤碳化硅衬底的可能；沉积的金属场板在最上方二氧化硅沟槽拐角处存在断裂的可能，对电极的正常使用有着巨大威胁。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于ONO结构的SiC终端结构制备方法，对目前碳化硅终端结构中ONO结构进行优化。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于ONO结构的SiC终端结构制备方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一，在碳化硅衬底表面沉积ONO结构；

步骤二，在ONO结构上涂覆光刻胶，采用光刻工艺形成台面的图形转移；

步骤三，对ONO结构中最上层的二氧化硅进行刻蚀，暴露出中间层的氮化硅；

步骤四，对ONO结构中的中间层的氮化硅刻蚀，并刻蚀至最底层的二氧化硅；

步骤五，对ONO结构中第三层剩余二氧化硅进行刻蚀，暴露出碳化硅衬底有源区；

步骤六，对碳化硅衬底进行退火；

步骤七，沉积金属，形成金属场板。

进一步地，所述步骤一中，在碳化硅衬底表面沉积一层的二氧化硅，在二氧化硅层上沉积一层的氮化硅，最后在氮化硅层上沉积一层的二氧化硅。

进一步地，所述步骤一中，采用增强型等离子体化学气相沉积PECVD、低压化学气相沉积LPCVD、常压化学气相沉积APCVD，或电感耦合等离子体化学气相沉积ICP-CVD沉积二氧化硅层和氮化硅层。

进一步地，所述步骤三中，采用湿法腐蚀ONO结构中最上层的二氧化硅，形成倒梯形的平缓沟槽通孔，通过氢氟酸缓冲溶液的配比调整，所述平缓沟槽在5°至85°之间进行调整；或

采用干法刻蚀ONO结构中最上层的二氧化硅，形成倒梯形的平缓沟槽通孔，通过工艺气体、压强和功率的调整，所述平缓沟槽在5°至85°之间进行调整。

进一步地，所述步骤四中，采用干法刻蚀中间层氮化硅形成垂直沟槽通孔，并刻蚀至最底层的二氧化硅。

进一步地，所述步骤五中，采用干法刻蚀和湿法腐蚀结合的方式刻蚀最底层的二氧化硅形成横向凹槽结构，在距离该层底部处的沟槽存在横向凹槽结构，横向凹槽的以上部位为垂直通孔，并且碳化硅衬底有源区暴露出来。

进一步地，所述湿法腐蚀中的氢氟酸缓冲溶液氢氟酸：氟化铵的比例为1：1至1：50。

进一步地，所述干法刻蚀包括反应离子刻蚀RIE和电感耦合等离子刻蚀ICP

进一步地，采用干法刻蚀中的反应离子刻蚀RIE，使用的工艺气体三氟甲烷CHF3使用量为10～50sccm、六氟化硫SF6使用量为1～20sccm、氧气O2使用量为1～25sccm，反应离子刻蚀RIE的射频功率为100～500W，反应离子刻蚀RIE设备腔体内气压为500～2500mTorr。