一种SiC器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法与流程

本发明属于半导体器件，具体涉及一种sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法。

背景技术：

1、sic材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。目前采用sic材料已经制成了sbd，mosfet，igbt等多种功率半导体器件。通常，这类功率器件需要优化设计的终端结构，并通过离子注入工艺形成场限环或终端扩展结，或是直接用台面刻蚀等方式形成耐压终端。sic材料因其耐刻蚀性与耐腐蚀性，一方面对注入工艺提出了新的挑战，另一方面可以通过简单的外延刻蚀完成光刻的标记制作。

2、常规的半导体的制造通常需要多步光刻（sic二极管的常规工艺流程一般包括50~100道工序，工艺繁琐复杂），通常在圆片上第一步光刻是制作标记，用作后续各层光刻之间的对准，保证套刻精度，然后在后续工艺中制备终端结构。但是，即使借助标记的对准，后续各层光刻之间仍会有一定的偏差。例如0.35μm工艺的光刻机台的套刻偏差通常只能保证控制在50nm~100nm，而终端结构的工艺参数（如场限环的前几根环间距）一般在1μm以下，因此，套刻偏差往往使工艺参数偏离设计值15%~40%，显著影响了终端结构的耐压能力和可靠性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种能有效实现自对准的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，提高了套刻精度与产品良率，简化工艺流程。

2、技术方案：本发明所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，当终端为台面型终端时，该方法包括以下步骤：

3、（1）在具有第一导电类型外延层上涂覆光阻材料，进行标记和终端光刻，并显影；

4、（2）以光阻材料为掩膜，刻蚀sic外延片；

5、（3）去除残余的掩膜；

6、当终端为多场限环式或结终端扩展式或二者结合时，该方法包括以下步骤：

7、（1）在具有第一导电类型外延层上生长介质层；

8、（2）在介质层上涂覆光阻材料，进行标记和终端光刻，并显影；

9、（3）以步骤（2）中留下的光阻材料为掩膜，刻蚀步骤（1）中的介质层；

10、（4）以步骤（2）中留下的光阻材料和步骤（1）中留下的介质层为掩膜，继续刻蚀sic形成刻蚀槽，并（5）利用离子注入工艺，以步骤（3）中留下的介质层为掩膜，在刻蚀槽离子注入第二导电类型离子；

11、（6）去除残余的掩膜。

12、优选地，所述光阻材料可以是正性光刻胶或负性光刻胶。光阻层上下表面可添加额外的抗反射层等先进光刻工艺材料。光刻胶种类对于终端或器件有源区图形有足够高的分辨率，光刻胶厚度通常不超过图形最小线宽的3倍。同时光刻胶对于sic材料有一定的刻蚀选择比，在完成碳化硅材料的刻蚀时确保有完整的光阻材料层覆盖。

13、优选地，所述标记为满足光刻机标记识别要求的方孔与矩形长条的组合图形，标记图形最小尺寸为2μm×2μm。

14、当终端为台面型终端时，优选地，所述sic材料刻蚀深度不少于500nm，所述sic圆片上刻蚀的标记与sic芯片的终端图形没有套刻偏差；步骤（1）中所述光阻材料涂覆前可选择淀积介质层，若淀积介质层，则会在刻蚀时被优先刻蚀并于刻蚀sic材料完成后去除；步骤（2）中所述干法刻蚀前可以对光刻后的圆片进行uv固胶等光刻胶坚膜工艺，提高光阻材料的耐刻蚀能力。

15、当终端为多场限环式或结终端扩展式或二者结合时，优选地，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型；或所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型。优选地，上述技术方案s1中所述介质层厚度在20nm以上。

16、优选地，所述介质层材料能有效阻挡高能离子注入。所述介质材料对于光阻层有足够的干法刻蚀选择比，确保在完成介质层刻蚀后光阻材料有剩余。

17、优选地，所述光刻图形主要为终端图形与光刻机套刻标记，也可进行有源区图形化转移。

18、优选地，步骤（4）介质层刻蚀需过刻至sic外延层，sic外延层刻蚀深度不少于20nm，刻蚀角度大于70°；所述sic外延层上刻蚀的标记与sic芯片的第一层图形没有套刻偏差。

19、优选地，步骤（5）中离子注入工艺前包括可选的缓冲层介质生长，缓冲层介质厚度不超过250nm；更优地，所述离子注入可以是多次不同能量与剂量的离子注入形成所需杂质掺杂浓度与分布；所述离子注入可以在高温下进行，所述离子注入可以是非垂直注入。

20、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）实现了标记与终端结构的自对准，本发明所述制造方法与传统的先单独进行光刻标记的形成，后进行终端器件结构制作的工艺方法相比，消除了终端结构的套刻偏差，进而保证了终端结构的耐压能力和可靠性，以此提升了产品良率，可用于sic mosfet功率器件的批量化生产，具备巨大的实用价值；（2）通过将终端结构集成到标记制作中，进而大幅简化了工艺流程，相比常规工艺流程，可以减少十余道工序，从而有效减少了圆片表面的玷污和缺陷，进一步提高良率。

技术特征：

1.一种sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，当终端为台面型终端时，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述光阻材料为正性光刻胶或负性光刻胶。

3.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述标记为满足光刻机标记识别要求的方孔与矩形长条的组合图形。

4.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述终端为台面型终端时，所述sic外延片的刻蚀深度不少于500nm。

5.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型；或所述第一导电类型为p型，所述第二导电类型为n型。

6.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述介质层的厚度在20nm以上。

7.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，当终端为多场限环式或结终端扩展式或二者结合时，步骤（4）介质层刻蚀过刻至sic外延层，所述sic外延层的刻蚀深度不少于20nm，刻蚀角度大于70°。

8.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，sic外延层上刻蚀的标记与sic芯片的第一层图形没有套刻偏差。

9.根据权利要求1所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，离子注入工艺前包括生长缓冲层介质。

10.根据权利要求9所述的sic器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，其特征在于，所述缓冲层介质的厚度不超过250nm。

技术总结本发明公开了一种SiC器件套刻标记和器件终端同步完成的制造方法，该制造方法与传统的先单独进行光刻标记的形成后进行器件结构制作的工艺方法相比，将光刻标记层和器件终端层用一步光刻完成，其后通过干法刻蚀工艺将光刻标记定型，同时进行终端的刻蚀成型，节省了总工艺步骤和所用光刻版，缩短了工艺时间，降低了人工和物料成本，并有助于较少工艺沾污，提高良率；同时确保了终端层和标记层零套刻偏差，进而降低了终端层和器件其它光刻层的套刻偏差。技术研发人员：赵永强,张腾,王德平,赵慧超,张跃,杨勇受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25