ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ СТРУКТУР В ПОДЛОЖКАХ КАРБИДА КРЕМНИЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ ТРАВЛЕНИЕМ

Представлен обзор, посвященный технологии формирования трехмерных структур в подложках  карбида кремния. Технологически эта задача решается ионно−стимулированным плазмо-химическим травлением в различных его вариациях, и наиболее успешно — с помощью источника с индуктивно связанной плазмой (ICP).

Карбид  кремния состоит из кремния и углерода, которые в реакции со фтором образуют летучие фториды. Реакция травления идет при взаимодействии кремния и углерода с активными радикалами и ионами фтора. Поэтому для плазмохимического травления карбида кремния используют фторсодержащий газ, в большинстве случаев — шестифтористую серу SF6 (часто с добавкой кислорода и иногда  аргона). В качестве масок при плазмохимическом травлении карбида кремния применяют  материалы, не взаимодействующие с фтором. Преимущественно это пленки металлов Cu, Al и Ni, реже — пленки оксида кремния.

Особо  важное технологическое направление, связанное с плазмохимическим травлением подложек SiC с нанесенными на них эпитаксиальными слоями GaN, — это получение в них сквозных  отверстий и их последующая металлизация.

Приведены примеры использования источников ICP для формирования трехмерных структур с микро− и наноразмерами в карбиде кремния.

1. Kim, D. W. High rate etching of 6H–SiC in SF6 −based magnetically−enhanced inductively coupled plasmas / D. W. Kim, H. Y. Lee, B. J. Park, H. S. Kim, Y. J. Sung, S. H. Chae, Y. W. Ko, G. Y. Yeom // Thin Solid Films. − 2004. − V. 447–448. − P. 100—104. DOI: 10.1016/j.tsf.2003.09.030

2. Kim, D. W. Magnetically enhanced inductively coupled plasma etching of 6H−SiC / D. W. Kim, H. Y. Lee, S. J. Kyoung, H. S. Kim, Y. J. Sung, S. H. Chae, G. Y. Yeom // IEEE Transactions on Plasma Sci. − 2004. − V. 32, N 3. − P. 1362—1366. DOI: 10.1109/TPS.2004.828821

3. Jiang, L. Inductively coupled plasma etching of SiC in SF6/O2 and etch−induced surface chemical bonding modifications / L. Jiang, R. Cheung, R. Brown, A. Mount // J. Appl. Phys. − 2003. − V. 93, N 3. − P. 1376—1383. DOI: 10.1063/1.1534908

4. Jiang, L . Impact of Ar addition to inductively coupled plasma etching of SiC in SF6/O2 / L. Jiang, R. Cheung // Microelectronic Engineering. − 2004. − V. 73—74. − P. 306—311. DOI: 10.1016/j. mee.2004.02.058

5. Ruixue, D. Microtrenching effect of SiC ICP etching in SF6/ O2 plasma / D. Ruixue, Y. Yintang, H. Ru // J. Semiconductors. − 2009. − V. 30, N 1. − P. 016001. DOI: 10.1088/1674−4926/30/1/016001

6. Ru, H. Microtrenching geometry of 6H−SiC plasma etching / H. Ru, Y. Yin−Tang, F. Xiao−Ya // Vacuum. − 2010. − V. 84. − P. 400— 404. . DOI: 10.1016/j.vacuum.2009.09.001

7. Beheim, G. M. Control of trenching and surface roughness in deep reactive ion etched 4H and 6H SiC / G. M. Beheim, L. J. Evans // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. − 2006. − V. 911 − P. 0911−B10−15. DOI: 10.1557/PROC−0911−B10−15

8. Осипов, К. Ю. Технология формирования щелевых сквозных металлизированных отверстий к истокам мощных GaN/SiC−транзисторов с высокой подвижностью электронов / К. Ю. Осипов, Л. Э. Великовский // Физика и техника полупроводников. − 2012. − Т. 46, №. 9. − С. 1239—1243.

9. Cho, H. High density plasma via hole etching in SiC / H. Cho, K. P. Lee, P. Leerungnawarat, S. N. G. Chu, F. Ren, S. J. Pearton, C.−M. Zetterling // J. Vac. Sci. Technol. A. − 2001. − V. 19. − P. 1878— 1881. DOI: 10.1116/1.1359539

10. Okamoto, N. Elimination of pillar associated with micropipe of SiC in high−rate inductively coupled plasma etching / N. Okamoto // J. Vac. Sci. Technol. A. − 2009. − V. 27, N 2. − P. 295—300. DOI: 10.1116/1.3077297

11. Ruan, J.−A. SiC substrate via etch process optimization / J.−A. Ruan, S. Roadman, C. Lee, C. Sellers, M. Regan // CS MANTECH Conf. − Tampa (FL, USA), 2009. − P. 113—116.

12. . Ruan , J. −A. Low RF power SiC substrate v ia etch / J.−A. Ruan // CS MANTECH Conf. − Portland (OR, USA), 2010. − P. 267—270.

13. Ruan, J.−A. Backside via process of GaN device fabrication / J.−A. Ruan, C. Hall, C. Della−Morrow, T. Nagle, Y. Yang // CS MAN-TECH Conf. − Boston (MA, USA), 2012. − P. 215—217.

14. Okamoto, N. Differential etching behavior between semi−insulating and n−doped 4H−SiC in high−density SF6/O2 inductively coupled plasma / N. Okamoto // J. Vac. Sci. Technol. A. − 2009. − V. 27. − P. 456—460. DOI: 10.1116/1.3100215

15. Okamoto, N. SiC Backside via−hole process for GaN HEMT MMICs using high etch rate ICP etching / N. Okamoto, T. Ohki, S. Masuda, M. Kanamura, Yu. Inoue, K. Makiyama, K. Imanishi, H. Shigematsu, T. Kikkawa, K. Joshin, N. Hara // CS MANTECH Conf. − Tampa (FL, USA), 2009. − V. 1.

16. Okamoto, N. Influence of negative charging on high rate SiC etching for GaN HEMT MMICs / N. Okamoto, K. Imanishi, T. Kikkawa, N. Nara // Mater. Sci. Forum. − 2010. − V. 645–648. − P. 791—794. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.645−648.791

17. Okamoto, N. Backside process considerations for fabricating millimeter−wave GaN HEMT MMICs / CS MANTECH Conf. − Portland (OR, USA), 2010. − P. 257.

18. Stieglauer, H. Evaluation of through wafer via holes in SiC substrates for GaN HEMT technology / H. Stieglauer, J. Noesser, G. Bödege, K. Drüeke, H. Blanck, D. Behammer // CS MANTECH Conf. − Boston (MA, USA), 2012.

19. Barker, A. Advances in back−side via etching of SiC for GaN device applications / A. Barker, K. Riddell, H. Ashraf, D. Thomas, C.−H. Chen, Y.−F. Wei, I.−T. Cho, W. Wohlmuth // CS MANTECH Conf. − New Orleans (LA, USA), 2013. − P. 47—50.

20. Ekinci, H. Plasma etching of n−type 4H−SiC for photoconductive semiconductor switch applications / H. Ekinci, V. V. Kuryatkov, D. L. Mauch, J. C. Dickens, S. A. Nikishin // J. Electronic Mater. − 2015. − V. 4. − P. 1300—1305. DOI: 10.1007/s11664−015−3658−z.