碳化硅( SiC) 器件制造工艺中的干法刻蚀技术
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2020-12-30
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碳化硅(SiC)器件制造工艺中的干法刻蚀技术
摘要：简述了在 SiC 材料半导体器件制造工艺中,对 SiC 材料采用干法刻蚀工艺的
必要性.总结了近年来 SiC 干法刻蚀技术的工艺发展状况.
关键词：碳化硅(SiC)；干法刻蚀；制造工艺
半导体器件已广泛应用于各种场合,近年来其应用领域已拓展至许多高温环
境中.然而目前尚没有关于硅(Si)器件在 200℃以上应用的报导[1],而这些高温器
件要求它们工作在硅器件所不能正常工作的温度以上,例如 300℃乃至更高.
碳化硅器件是一种极具潜力应用于高温环境下的半导体器件.这是因为 3C-
SiC 在高温下具有良好的物理化学性质,如 2.2eV 的宽能隙、适中的电子迁移率
等.然而 SiC 器件与 Si 器件一样,其刻蚀工艺是 SiC 器件在微细加工中形成图形所
必不可少的一项重要工艺技术环节.采用以往在 Si 器件中积累了丰富经验的且一
直沿用至今的用酸碱溶液等进行的湿法刻蚀已经完全不能应用于 SiC 器件的制
造工艺之中,这是因为 SiC 材料机械硬度高,化学稳定性好,因而 SiC 材料仅能在高
温情形下进行腐蚀[2],例如 SiC 材料在温度为 500℃的熔融的碱中,或者在 1000℃
高温下氯气或含氯的气体中,或者在高于 1800℃的升华温度下使用 Si 蒸汽对 SiC
进行抛光腐蚀[3],以及在 900～1000℃温度下在熔融的盐中进行湿法刻蚀[4].但
是,SiC 器件图形制备对刻蚀的质量,即较低的腐蚀温度,良好的被腐蚀后的表面质
量,相对于掩膜材料具有较高的选择性腐蚀,以及高的刻蚀分辨率和腐蚀的各向异
性等方面都有着严格的要求.既然 SiC 材料因其不溶解性而不能采用湿法化学腐
蚀,因此,需要寻求新的技术途径,即采用干法刻蚀技术从而实现 SiC 材料满足刻蚀
质量要求的有效的刻蚀去除.
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