一种面包状多晶硅刻蚀方法

技术领域

本发明涉及大功率MOSFET器件的结构技术领域，具体涉及一种面包状多晶硅刻蚀方法。

背景技术

MOSFET器件在大功率分立器件领域应用广泛，当前功率器件行业内多数应用的MOSFET结构为VDMOSFET和UMOSFET两种。对于VDMOSFET器件，由于其电极结构多处于外延层上方，如何使各膜层在满足基本器件可靠性要求的情况下尽量减薄，成为提高器件可靠性的关键。(如图1所示)

图中G极为多晶硅，氧化层起隔离G极和S极的作用。如何在氧化层质量一定的情况下，尽量提高氧化层的电场承受能力，成为器件可靠性提高的一个关键点。在器件工作时，需要在多晶硅栅极施加正向电压，由于栅极与源极中间用氧化层隔离，所以存在电势差，而氧化层中的电场会在多晶硅栅尖角处集中。电场集中将会导致氧化层容易被击穿，降低器件的可靠性。(如图2所示)

当前国际市场上的器件厂家为解决电场集中问题，大多采用氧化硅补充法，在多晶硅刻蚀过后，淀积氧化硅，再整面刻蚀留下侧墙，最后再次淀积氧化硅形成隔离。(如图3所示)

此种方法增加了工艺步骤，增加了侧壁方向氧化硅隔离层厚度，可以适当增强氧化层的电场承受能力，但没有从根本上解决多晶硅尖角带来的电场集中问题。且如果刻蚀把控出现偏差，后续淀积依然会出现尖角。(如图4所示)

故，本发明通过对光刻胶进行特殊的处理，使光刻胶呈现出圆润面包状，再通过特殊的刻蚀工艺，使光刻胶将面包状形貌转移到被刻蚀物体上。此过程不同于现有技术，现有技术只通过光刻形成特性的平面图形，不关注光刻胶形态。(如图5所示)

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面包状多晶硅刻蚀方法，实现通过对光刻胶进行特殊的处理，使光刻胶呈现出圆润面包状，再通过特殊的刻蚀工艺，使光刻胶将面包状形貌转移到被刻蚀物体上(多晶硅)，从根本上解决多晶硅尖角带来的电场集中问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种面包状多晶硅刻蚀方法，包括如下步骤：S1：在外延片表面生长一层需要被刻蚀材料；

S2：刻蚀光刻胶形成初步形状：涂光刻胶，其中光刻胶涂布在所述被刻蚀材料的上表面，光刻，光刻形成矩形状的光刻胶图形，其中，所述光刻胶样品与被刻蚀材料需要待刻蚀最终形成区域宽度相同；

S3：对光刻胶进行面包状处理；将所述S2中完成后的样品送入打胶设备中，进行微量打胶，将打胶后的样品再次送入显影液中浸泡，按照一定时间显影完成后，将样品从显影液中取出，再将样品放在热板上加热至靠近底边处光刻胶逐渐固化；再次送入显影液中进行一定时间显影，取出样品，再放在热板上加热至上层光刻胶固化；重复上述显影和加热固化步骤，直至顶端光刻胶完全固化；光刻胶即成面包状；S4：刻蚀被刻蚀材料面包状：控制刻蚀选择比在0.85-0.95，选择C12为刻蚀气体，刻蚀被刻蚀材料，通过各向异性刻蚀可将S3中的光刻胶形貌完全投影在所述被刻蚀材料上，最终使被刻蚀材料形成同S3中的光刻胶同貌的面包状。

在一些实施例中优选地技术方案，在步骤S3中的所述打胶厚度设定为胶厚的9.5％-10.5％。

在一些实施例中优选地技术方案，在步骤S3中所述浸泡时间为29-31秒，温度压力为常温常压。

在一些实施例中优选地技术方案，在步骤S3中加热温度为149-151摄氏度，时间为58-62秒。

在一些实施例中优选地技术方案，所述被刻蚀材料为多晶硅。

在一些实施例中优选地技术方案，所述外延片为碳化硅外延层。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过处理光刻胶使光刻胶形成面包状形态。

2、利用各向异性刻蚀将光刻胶形态转移到被刻蚀物体上，通过刻蚀形成面包状多晶硅。

3、将多晶硅刻蚀成面包状，从根本上解决电场集中问题。

4、直接利用改变光刻胶形貌的方式进行工艺优化，大幅度减少工艺步骤。

5、提出对光刻胶形貌进行改变的刻蚀方法，光刻胶形貌易控、可控，可以为后来者提供更多刻蚀方法发展思路。

附图说明

图1为现有的VDMOSFET结构的电极结构示意图。

图2为现有的VDMOSFET结构的示意图。

图3为现有的VDMOSFET结构的多晶硅防栅尖角处集中刻蚀各步骤结构的无偏差工艺流程图。

图4为现有的VDMOSFET结构的多晶硅防栅尖角处集中刻蚀各步骤结构的有偏差工艺流程图。

图5为本发明的VDMOSFET结构的面包状多晶硅的图形转移三维示意图。

图6本发明的步骤S1的结构示意图。

图7本发明的步骤S2的结构示意图。

图8本发明的步骤S3的结构示意图。

图9本发明的步骤S4的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

参见图6-9，一种面包状多晶硅刻蚀方法，包括如下步骤：

S1：在外延片表面生长一层需要被刻蚀材料；在本实施例中，外延片采用的是碳化硅外延层，被刻蚀材料为多晶硅，即在碳化硅外延层上生长一层多晶硅，这里需要说明的是，外延片和被刻蚀材料不仅限于本实施例，任何其他有类似结构功能均落入本发明保护范围内。

S2：刻蚀光刻胶形成初步形状：涂光刻胶，其中光刻胶涂布在多晶硅的上表面，光刻，光刻形成矩形状的光刻胶图形，其中，所述光刻胶样品与多晶硅需要待刻蚀最终形成区域宽度相同。

S3：对光刻胶进行面包状处理；将S2中完成后的样品送入打胶设备中，进行微量打胶，在本实施例中，打胶厚度设定约为胶厚的10％，将打胶后的样品再次送入显影液中浸泡，在本实施例中，按照显影时间为30秒并在胶厚为1um、常温常压条件下显影完成后，将样品从显影液中取出，再将样品放在热板上采用温度150摄氏度、时间大约1分钟加热至靠近底边处光刻胶逐渐固化；由于顶端光刻胶依然未完全固化，需要再次送入显影液中进行仍然按照显影时间为30秒并在胶厚为1um、常温常压条件下显影完成后，取出样品，再放在热板上加热至上层光刻胶固化；重复上述显影和加热固化步骤，直至顶端光刻胶完全固化；光刻胶即成面包状。

S4：刻蚀被刻蚀材料面包状：在本实施例中，控制刻蚀选择比在9，选择C12为刻蚀气体，刻蚀被刻蚀材料，通过各向异性刻蚀可将S3中的光刻胶形貌完全投影在所述被刻蚀材料上，最终使被刻蚀材料形成同S3中的光刻胶同貌的面包状，在本实施例中，刻蚀多晶为0.4um，经过步骤S3后，光刻胶厚度剩余约在0.4um～0.5um之间，选取Cl2作为刻蚀气体，选择比可以调至0.9左右(具体调节办法需根据不同厂家环境，设备能力等因素综合考虑)，直接刻蚀，即可将光刻胶形貌完全投影在多晶上，形成面包状。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。