碳化硅薄膜的选择性刻蚀

摘要

一种用非金属掩模层蚀刻碳化硅的方法。该方法包括提供碳化硅基底；在基底上施加一层材料形成非金属覆盖层；形成覆盖层，暴露基底的底部区域；以第一速度等离子体蚀刻基底的底部区域，低于第一速度蚀刻覆盖层。

介绍

本文涉及半导体处理方法，特别是碳化硅半导体处理技术。碳化硅是高温高功率电子设备的重要材料，因为它具有较大的能带间隙和高击穿场。碳化硅还具有优异的机械性能和化学惰性，适用于制造微机电系统(MEMS)纳米机电系统(NEMS)应用于恶劣环境；暴露在高温、强辐射、强振动、腐蚀性和研磨介质中。因此，基于sic的MEMS应用于高温传感器、执行器和微机燃气涡轮机。此外，由于其高声速(定义为杨氏模量和质量密度)E/p碳化硅被认为是一种非常有前途的超高频微机械硅结构材料，具有平方根和非常稳定的表面。

本文的实施例是使用高选择性的非金属掩模层RIE碳化硅的工艺蚀刻方法。在某些实施例中，氢蚀刻化学和溴蚀刻化学分别形成。这允许非金属材料在蚀刻过程中覆盖碳化硅衬底。一方面，溴化氢用于等离子体室（HBr)蚀刻化学方法。氢溴酸蚀刻化学已用于蚀刻硅，但不是二氧化硅、氮化硅或碳化硅。精通艺术的人的传统智慧将教导远离氢溴酸蚀刻碳化硅。因为碳化硅是一种非常稳定的材料。此外，一般预计二氧化硅或氮化硅的蚀刻速度将比碳化硅快。因此，氢溴酸通常不被认为是一种有效稳定材料的蚀刻剂。然而，本发明证明氢溴酸可用于在某些条件下蚀刻碳化硅。

示例

图中是碳化硅蚀刻方法的一部分，基于本发明的实施例。a-b氢溴酸等离子体聚集在氢溴酸等离子体中sic、SiO和SiN蚀刻率作为源功率和室压的蚀刻图。a-b是显示SiC/SiO和作为源功率的SiC/SiN函数与图中典型的蚀刻速率比。腔室的压力是碳化硅蚀刻轮廓的示例SEM图像，显示(a)实例蚀刻2mm线采用高蚀刻速率比条件；(b)(a)的(a)和(c)实施高蚀刻速率条件的例蚀刻2um线的特写。图中是根据本发明实施例制备的多晶碳化硅MEMS谐振器的扫描电镜图像。

图1

图2

图3

图4