碳化硅（SiC）器件具有击穿电压高、功率大、耐高温工作、可靠性高、损耗低等特点，是高压电力电子领域的热门研究器件，极其适合于电力系统应用。
由于碳化硅材料具有耐腐蚀、高硬度和易碎性等特点，使得其加工工艺比普通的硅、砷化镓等半导体材料要困难得多，因此碳化硅与硅、砷化镓器件工艺设计和方法差别很大，需要解决的关键工艺技术主要包括：离子注入工艺、刻蚀工艺、表面氧化工艺和欧姆接触等。下面来介绍下碳化硅刻蚀工艺。
刻蚀碳化硅的主要困难在于碳化硅材料具有很高的机械硬度和化学稳定性。实际工艺证明，以往在硅器件中积累了丰富经验且一直沿用至今的湿法刻蚀已经完全不能应用于碳化硅器件的制造工艺中。对于化学试剂来说，碳化硅是非常惰性的材料，在室温下，酸或碱都不能腐蚀碳化硅单晶。因此干法刻蚀方法得到了广泛的关注和研究。
反应离子刻蚀（Reactive Ion Etching，RIE）是一种很重要的干法刻蚀方法，被广泛用于在碳化硅上制作台面和沟槽结构。但与硅相比，碳化硅的 RIE 刻蚀速率明显偏慢，碳化硅的 RIE 刻蚀速率只有 30 nm/min，而硅则达到 200 nm/min，一般认为刻蚀效果与刻蚀气体组成、刻蚀功率、腔体压强等条件有关。
在 RIE 中，等离子产生的活性自由基向碳化硅表面扩散并发生化学刻蚀反应；正离子在等离子鞘层中加速，给碳化硅表面带来离子轰击并发生物理刻蚀。刻蚀气体可归为三类：
1）氟基气体：SF6、CF4、NF3、BF3、CHF3；
2）氯基气体：Cl2、SiCl4、BCl3；
3）溴基气体：Br2、IBr。
RIE 一般采用氟基气体，反应中加入O2和Ar，用于增强碳原子的去除或增加活性反应物的浓度。RIE 刻蚀碳化硅和硅的主要区别在于控制碳的去除。
关于刻蚀速率方面，氟基气体通常具有更高的刻蚀速率。在碳化硅的干法刻蚀中，主要的反应机理是由反应副产物的挥发性和离子化反应物的能量来决定的。在实践中，这反映为刻蚀气体、等离子气压、样品电极的偏压（或功率）的选择。氟化产物比氯化产物更易挥发，这是造成氟基气体具有更高刻蚀速率的一个原因。
不过，氟基气体刻蚀碳化硅的主要缺点在于刻蚀损伤较大，且不易消除，因此刻蚀速率相对较慢但刻蚀损伤较小的氯基气体开始受到了人们的重视，是碳化硅干法刻蚀工艺一个重要的研究方向。
目前，主要使用如电容耦合等离子体（CCP）、电感耦合等离子体（ICP）和电子回旋共振（ECR）等离子体对碳化硅进行刻蚀。高密度等离子源，例如 ICP、ECR 等离子体，通常可以提高碳化硅的刻蚀速率。特别是 ICP-RIE，由于高密度等离子体的产生和样品上的射频偏压（离子能量）可以独立控制，这是一项很有吸引力的刻蚀技术。
射频偏压是一个关键参数，它决定了刻蚀的速率。通过增大偏压功率，虽然造成了更多表面损伤，但是刻蚀速率确有显著提高。因此以 ICP 为代表的刻蚀技术由于具有高等离子体密度、刻蚀速率快、损伤小等特点逐渐被应用于碳化硅的干法刻蚀工艺，并初步取得了较好的刻蚀效果。
尽管碳化硅本身的干法刻蚀相对容易，但获得一种高选择比的掩膜材料很有挑战性。光刻胶，通常在硅的 RIE 刻蚀中使用，由于选择比低，所以并不是很好的选择。当然这是不可避免的，因为 RIE 刻蚀碳化硅的气氛和条件是经调整后的增强碳刻蚀。
当然使用金属材料，例如 A1、Ni或Cr，作为掩膜，可以轻易地获得高选择比（10以上）。但是，RIE 刻蚀过程中会生成非挥发性的副产物，例如 Al2O3，这些副产物的小颗粒可能被吸附在表面。副产物的小颗粒被称为“微掩膜”，在表面形成柱状小丘，导致相当大程度的表面粗糙化。
这一现象在硅和其他半导体材料的 RIE 刻蚀中是常见现象。通过在阴极使用石墨片，可以极大地减轻微掩膜效应。还可以通过加入 H2 减少微掩膜效应，因为 H2 促进了挥发性的 AlH3 的形成，可以有效地去除从 Al 掩膜或反应腔室侧壁溅射出来的铝颗粒，但该工艺的一个缺点是降低了刻蚀选择比。
在工业界的实际器件制造中，整个器件工艺中的金属污染应当是尽量减少的。因此，碳化硅器件制造中不常用金属掩膜。在 RIE 刻蚀碳化硅中常用的掩膜材料是 CVD 沉积的 SiO2。通过采用略微富氧的条件或通过增加自偏压，碳化硅对 SiO2 的选择比可提高至 5~10以上。
控制刻蚀形貌与刻蚀速率和选择比同样重要。采用 ICP-RIE 和 SiO2 掩膜形成了深宽比为 3 的沟槽，侧壁倾斜角度约为 85°。采用 CCP-RIE 形成了圆形底部的台面结构，这个结构采用的是湿法工艺腐蚀 SiO2 作为掩膜。湿法腐蚀形成的圆形形状通过相对低选择比的 RIE 刻蚀条件转移到了碳化硅上，这种台面结构结合离子注入结终端扩展可用于边缘终端结构。此外，采用高温坚膜的厚光刻胶作为刻蚀掩膜，可以得到具有非常平缓斜角的台面结构，同样也是有用的终端结构。干法刻蚀在制作碳化硅微机电系统（MEMS）中有广泛应用。
综上所述，碳化硅的 RIE 刻蚀工艺已有一定的研究，但刻蚀机理还不是完全清楚。提高刻蚀选择比和降低表面粗糙度（刻蚀的碳化硅表面及沟槽/台面侧壁）是尚未解决的问题。
