[发明专利]一种渐变光刻版图及其半导体表面制造方法

说明书

本发明公开了一种渐变光刻版图及其半导体表面制造方法。渐变光刻版图采用黑白版图，其构成为完全不透光区域的阵列和完全透光区域的阵列，完全不透光区域和完全透光区域交替交错排列布置于版图表面，且具有比例渐变特征和完全交错特征；在原始半导体上通过光刻和刻蚀对表面进行加工完成的，半导体上涂覆一层光刻胶，接着采用渐变光刻版图进行常规光刻工艺形成有图形的掩膜，通过干法刻蚀在半导体表面刻蚀出微坑。本发明利用特殊设计构建的渐变光刻版图，实现了半导体表面渐变微坑阵列及基于该微坑阵列而形成的长距离缓斜坡，工艺步骤均是半导体加工技术，可实现低成本、高产率的半导体表面长距离缓斜坡的制造。

技术领域

本发明公开是关于半导体表面形貌加工领域，尤其是涉及了一种渐变光刻版图、一种半导体表面渐变微坑的制造方法和一种半导体表面长距离缓斜坡的制造方法。

背景技术

随着电力电子技术发展，半导体器件得到了越来越广泛的应用。部分新型半导体的物理和化学性质相比于硅更加稳定，难以通过传统方法在表面形成长距离缓斜坡，而所述斜坡通常是形成半导体器件的关键结构之一。以碳化硅半导体为例，其宽禁带和高热导率特性使其成为高压、大电流应用中的较佳选择。由于高压电力电子器件的终端面积占比较大，其面积的减小是降低电力电子器件成本的重要途径。高压器件的终端中，理论面积效率较高的是连续渐变掺杂结终端扩展，然而由于碳化硅材料中常用的P型掺杂铝扩散速率低，难以通过如同硅电力电子器件中的扩散方法形成连续渐变掺杂结终端扩展。因此，碳化硅材料中需要通过其他方式来形成长距离渐变的掺杂浓度分布。

在实现该技术的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前长距离渐变的掺杂浓度分布实现方法有三种：1)采用硼注入，2)分批次多轮刻蚀或注入，以及3)将光刻胶烘烤成倾斜的碳膜作为注入掩膜。它们各自的问题是：

1)硼激活能比铝高约40％，且注入后存在深能级(D中心)和异常扩散问题；

2)多轮工艺将成倍增加工艺时间及成本，包括掩膜生长、光刻、离子注入等，实用性较低；

3)碳膜转化不是常规工艺，转化过程及最终形貌依赖于光刻胶的化学成分，终端形貌和注入能量受限，同时器件将经历额外的热过程。

因此，对于高压碳化硅器件，一种低成本、可重复的工艺流正被期待着被提出，而长距离缓斜坡正是实现这种工艺流的关键步骤之一。另一方面，由于碳化硅物理和化学性质十分稳定，难以通过常规方法在电力电子器件制造过程中形成这样的长距离缓斜坡，因此目前技术中并未有着重提出针对这类性质稳定的半导体表面长距离缓斜坡的制造方法。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明公开提供了一种渐变光刻版图、一种半导体表面渐变微坑的制造方法和一种半导体表面长距离缓斜坡的制造方法，解决了背景技术中存在的问题，并通过器件流片完成了实验验证。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种用于半导体表面制造的渐变光刻版图：

所述的渐变光刻版图采用黑白版图，其构成为完全不透光区域的阵列和完全透光区域的阵列，完全不透光区域和完全透光区域交替交错排列布置于版图表面，且具有比例渐变特征和完全交错特征；比例渐变特征是指，相邻的完全不透光区域和完全透光区域的两种区域的面积比例，由一侧向另一侧逐渐变化；完全交错特征是指，完全不透光区域和完全透光区域在任意一行或任意一列均交替出现；其中，行列阵列为平行的直线列和平行的直线行相垂直构成的矩形阵列，或者为同圆心的径向列和圆弧行相垂直构成的扇形阵列；相邻行之间可以具有间隙，也可以不具有间隙；间隙可以由完全透光区域构成，或者由完全不透光区域构成。

比例渐变特征使得后续刻蚀的整体形貌呈现出渐变的斜坡状，完全交错特征可使得后续刻蚀的形貌具有对称性，提高刻蚀后的表面平整度。