CN104037163B - 利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，涉及SiC电子器件技术领域。包括如下步骤：（a）对SiC基片进行清洗处理；（b）在SiC基片上生长适当厚度用于掩蔽光刻的复合介质导电膜；（c）通过光刻技术在复合介质导电膜上形成对位标记的光刻胶图形；（d）采用湿法与干法腐蚀将没有光刻胶保护的复合介质导电膜去除；（e）将图形上的光刻胶去除，形成对位标记。本发明对位标记实现简单，投影光刻中易于识别，能够提高SiC基片光刻的精度，提高SiC器件性能的一致性、成品率和可靠性；还能与SiC器件制作过程中的高温工艺兼容，不会对高温设备的腔体造成污染。

Description

利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法
技术领域
本发明涉及SiC电子器件技术领域。
背景技术
SiC材料因其具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性，决定了SiC基器件在电力电子领域应用优势。
在SiC器件芯片制备工艺中，芯片的结构往往需要通过多次光刻来实现，无论是采用接触光刻还是非接触设备，光刻的精度都将直接影响芯片的性能、成品率和可靠性。现有技术中多采用接触曝光的方式进行光刻，但是SiC衬底本身存在一定的晶格缺陷，接触曝光方式光刻中会导致此处胶膜减薄、曝光过量，导致显影后图形不完整和缺陷，这会使耐压终端结构区域产生畸变和缺陷，导致此处电场强度增高，造成器件击穿电压偏低，对高压大电流器件，采用接触曝光所引起的成品率损失是非常严重的，因此随着光刻设备的技术发展，工业化生产更多的是采用非接触光刻设备，如电子束直写***、投影曝光***等。投影曝光***由于具有更高的工作效率而广泛应用于第一代Si基、第二代化合物GaAs基和第三代宽禁带（GaN和SiC）器件制备工艺中。
SiC基片在投影曝光中需要制作对位标记进行聚焦和套刻对准，光刻对位标记的设计和使用直接影响到光刻精度和各层版之间套刻精度，针对SiC材料本身的性质，SiC电力电子芯片制备中对光刻标记的应用有着不同常规的要求。采用投影光刻的方法制备SiC电力电子芯片时所面临的问题是：1）由于SiC材料是透明的，因此体标记在投影光刻中无法被识别；2）由于SiC电力电子器件（如SiC JBS和MOSFET结构器件）制作过程中需要进行高温离子注入来实现材料掺杂，并采用热退火方法进行激活，这需要较高的工艺温度（1600℃以上），金属材料在高温下将发生挥发扩散，这一方面会对设备的腔体造成污染，另一方面金属离子对器件性能有着重要影响，因此，SiC基片不能采用金属材料制作投影光刻***识别的对位标记。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，对位标记实现简单，投影光刻中易于识别，能够提高SiC基片光刻的精度，提高SiC器件性能的一致性、成品率和可靠性；还能与SiC器件制作过程中的高温工艺兼容，不会对高温设备的腔体造成污染。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法。包括如下步骤：
（a）对SiC基片进行清洗处理；
（b）在SiC基片上生长适当厚度用于掩蔽光刻的复合介质导电膜；
（c）通过光刻技术在复合介质导电膜上形成对位标记的光刻胶图形；
（d）采用湿法与干法腐蚀将没有光刻胶保护的复合介质导电膜去除；
（e）将图形上的光刻胶去除，形成对位标记。
优选的，步骤（b）中采用的复合介质导电膜是SiO2与多晶硅复合层，是在SiC基片上先生长掩蔽介质膜，之后再生长导电膜，其中掩蔽介质膜的成分为SiO2，导电膜的成分为多晶硅。
优选的，步骤（b）中复合介质导电膜生长采用LPCVD的淀积工艺。
优选的，步骤（c）中采用SPR4.5正性光刻胶进行光刻。
优选的，步骤（c）中在复合介质导电膜的掩膜版上设计出对位标记图形，可以是单组或多组。
优选的，步骤（e）中采用曝光显影或有机溶剂去除SiC基片上的光刻胶。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明对位标记实现简单，投影光刻中易于识别；能够在SiC基片上形成投影光刻中对位标记图形，保证了SiC基片上投影光刻的精度，提高了器件的性能；同时与现有工艺技术相兼容，形成的对位标记图形的材料为SiO2与多晶硅的复合介质导电材料，其与后续工艺的兼容性好，在SiC的高温离子注入和退火等高温工艺中，不会对设备造成污染，也不会对SiC器件的性能造成影响；并且由于标记采用多晶硅材料，在后续刻蚀工艺中腐蚀掩蔽层SiO2材料时，不会对标记造成影响，可以在光刻中重复使用；应用于SiC电力电子器件的制作工艺中，提高SiC器件性能的一致性、成品率和可靠性。
附图说明
图1是本发明对位标记制作流程的结构示意图；
在附图中：1、SiC基片，2、掩蔽介质膜，3、导电膜，4、光刻胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其具体步骤如下：
（a）首先对SiC基片1的表面进行清洗处理，清洗步骤为：三氯乙烷浸泡5-10分钟，丙酮浸泡5-10分钟，异丙醇浸泡5-10分钟，去离子水冲洗5-10分钟，之后使用氮气吹干。
（b）在SiC基片1上生长掩蔽介质膜2，之后生长导电膜3，其中掩蔽介质膜2的成分为SiO2，导电膜3的成分为多晶硅。掩蔽介质膜2与导电膜3构成复合介质导电膜。如图1中①所示。
掩蔽介质膜2采用低压化学气相淀积（LPCVD）的方法生长，反应气体为硅烷和氧气，生长温度为300-450℃，工作压力为0-1 Torr，SiO2厚度为200埃±20埃。
导电膜3同样采用LPCVD的工艺方法生长，反应气体为硅烷，生长温度为500-650℃，工作压力为0-1 Torr，多晶硅的生长厚度为1.5μm±0.15μm。
（c）进行对位标记的光刻。光刻版中包含所设计的对位标记图形，利用套刻精度为0.1μm的接触式曝光机，进行投影光刻标记图形的制作，其中采用SPR4.5正性光刻胶，涂胶机转速4000±40rpm。经曝光、显影、坚膜等工艺，制作出尺寸合适、形状良好的体标记光刻胶图形，如图1中②所示，此体标记为20μm×20μm的矩形，对称分布于基片上芯片单元的四周，且由于直写工艺步骤较多，因此一般制作几套标记。
（d）采用干法刻蚀和湿法腐蚀工艺将没有光刻胶保护的复合介质导电膜去除，形成投影光刻对位标记。如图1中③所示。采用干法刻蚀（SF6＋O2）工艺去除掩蔽介质膜2中的多晶硅，湿法腐蚀工艺（HF溶液）去除介质膜中的SiO2，从而在复合介质导电膜上形成对位标记图形。在干法刻蚀工艺步骤中，需要调节反应气体的组分，以控制刻蚀速率和选择比，要求刻蚀得到的形状完好且陡直，图形的保真度高，以提高直写工艺的套刻精度，同时应当实现精确控制刻蚀时间，避免过刻蚀。
（e）将SiC基片表面残余的光刻胶4去除，得到所需要的投影光刻对位标记图形。这里采用曝光显影的方法去除残余光刻胶4。如图1中④所示。
在后续工艺中进行光刻时，可以在对位标记上直接生长掩蔽层SiO2材料，在曝光、显影后进行刻蚀时可以采用湿法腐蚀工艺去除掩蔽层SiO2材料，由于标记采用多晶硅材料，因而不会被腐蚀，可以在光刻中重复使用。这里湿法腐蚀SiO2使用的是稀释的HF溶液。
采用这种对位标记制作方法应用于SiC电力电子器件的制造工艺中，可以在不引入金属元素的条件下更好地保证投影光刻的套刻精度，对器件性能的提高有很大的好处。此制作方法得到的投影光刻对位标记形状良好，陡直度高，可用于SiC电力电子器件制造工艺中的投影对位套刻，套刻精度可达0.01μm。

Claims (5)

1.一种利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其特征在于包括如下步骤：
a）对SiC基片进行清洗处理；
b）在SiC基片上生长适当厚度用于掩蔽光刻的复合介质导电膜；所述复合介质导电膜是SiO2与多晶硅复合层，是在SiC基片（1）上先生长掩蔽介质膜（2），之后再生长导电膜（3），其中掩蔽介质膜（2）的成分为SiO2，导电膜（3）的成分为多晶硅；
c）通过光刻技术在复合介质导电膜上形成对位标记的光刻胶图形；
d）采用湿法与干法腐蚀将没有光刻胶保护的复合介质导电膜去除；
e）将图形上的光刻胶去除，形成对位标记。
2.根据权利要求1所述的利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其特征在于复合介质导电膜采用LPCVD的淀积工艺生长。
3.根据权利要求1所述的利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其特征在于步骤（c）中采用正性光刻胶进行光刻。
4.根据权利要求1所述的利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其特征在于步骤（c）中在复合介质导电膜的掩膜版上设计出对位标记图形为单组或多组。
5.根据权利要求1所述的利用复合介质导电膜实现SiC基片投影光刻标记的方法，其特征在于步骤（e）中采用曝光显影或有机溶剂去除SiC基片上的光刻胶。
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