一種pss圖形化襯底刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，所述方法包括：對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕；其中，所述主刻蝕包括第一步刻蝕和第二步刻蝕；以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第一步刻蝕；判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，若是，則結(jié)束所述第一步刻蝕；若否，則繼續(xù)所述第一步刻蝕，重復(fù)所述判斷直至所述光刻膠開(kāi)始收縮；然后，以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕；其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓；對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕；結(jié)束刻蝕。通過(guò)該P(yáng)SS刻蝕方法，可以抑制底寬的大量增加，提高GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種PSS圖形化襯底刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)，特別涉及一種PSS圖形化襯底刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著GaN基發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出黃光混合成白光技術(shù)的成熟，使得日常照明可以通過(guò)低成本、高壽命的方式實(shí)現(xiàn)。各國(guó)政府紛紛提出了固體照明革命計(jì)劃，極大促進(jìn)了 LED技術(shù)飛速發(fā)展。GaN基LED以其壽命長(zhǎng)、耐沖擊、抗震、高效節(jié)能等優(yōu)異特性在圖像顯示、信號(hào)指示、照明以及基礎(chǔ)研究等方面有著極為廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]由于GaN單晶制備比較困難，通常GaN基LED器件都是制備在藍(lán)寶石襯底上的。通過(guò)藍(lán)寶石襯底來(lái)生長(zhǎng)GaN外延存在兩個(gè)問(wèn)題:首先，藍(lán)寶石具有很高的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，刻蝕難度較大；其次，GaN和藍(lán)寶石之間存在較大的晶格失配和熱膨脹系數(shù)的差別，使得在襯底上生長(zhǎng)的GaN薄膜位錯(cuò)和缺陷密度較大，也影響了器件的發(fā)光效率和壽命。此外，目前波長(zhǎng)460nm的GaN基LED內(nèi)量子效率已達(dá)到70%以上，AlGaN紫外光(UV)的GaN基LED的內(nèi)量子效率已高達(dá)80%以上，除了內(nèi)量子效率，還需要進(jìn)一步提高GaN基LED的外量子效率。目前，生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上的GaN基LED的提取效率相對(duì)較低，需要進(jìn)一步提高GaN基LED的提取效率，來(lái)提高GaN基LED的外量子效率。
[0004]為了克服上述在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN外延的問(wèn)題，并進(jìn)一步提高GaN基LED的提取效率，目前普遍采用的圖形化襯底(Patterned SapphireSubstrates, PSS)技術(shù)來(lái)完成藍(lán)寶石襯底上的GaN外延材料的制備。在PSS技術(shù)中，首先在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)干法刻蝕用掩膜，然后用標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝將掩膜刻出圖形，之后，利用ICP刻蝕技術(shù)刻蝕藍(lán)寶石，并去掉掩膜，再在其上生長(zhǎng)GaN材料，使GaN材料的縱向外延變?yōu)闄M向外延。PSS技術(shù)可以有效減少GaN外延材料的位錯(cuò)密度，從而減小了有源區(qū)的非輻射復(fù)合，減小了反向漏電流，提高了 LED的壽命。有源區(qū)發(fā)出的光，經(jīng)由GaN和藍(lán)寶石襯底界面多次散射，改變了全反射光的出射角，增加了 LED的光從藍(lán)寶石襯底出射的幾率，從而提高了光的提取效率。綜合上述兩方面的原因，使PSS上生長(zhǎng)的LED的出射光亮度比傳統(tǒng)的LED提高了 63%，同時(shí)反向漏電流減小，LED的壽命也得到了延長(zhǎng)。
[0005]下面，對(duì)PSS工藝過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)介紹。目前PSS工藝可包括如下步驟:首先，使用標(biāo)準(zhǔn)的光刻工藝將掩膜刻出圖形，請(qǐng)參閱圖1，其示出了光刻工藝后的PSS膜層結(jié)構(gòu)示意圖，其中，上層11為光刻之后呈現(xiàn)為圓柱形的掩膜，下層12為藍(lán)寶石襯底，藍(lán)寶石襯底的光阻厚度為1200nnT3000nm。掩膜的圖形周期大約為2500nnT4000nm。接下來(lái)，利用ICP刻蝕技術(shù)刻蝕藍(lán)寶石，并去掉掩膜。具體的，ICP刻蝕包括兩步，第一步是主刻蝕步驟(ME)，第二步是過(guò)刻蝕步驟(0E)。在主刻蝕步驟中，采用較大流量的刻蝕氣體，并使用較低的射頻功率，從而控制PSS的刻蝕速率以及對(duì)刻蝕選擇比進(jìn)行調(diào)節(jié)；在過(guò)刻蝕步驟中，相對(duì)于主刻蝕步驟，采用較小流量的刻蝕氣體以及較高的射頻功率，對(duì)PSS圖形的形貌(prof iIe)進(jìn)行修飾。其中，PSS圖形的高度和底寬由主刻蝕步驟的刻蝕結(jié)果確定，過(guò)刻蝕步驟對(duì)PSS圖形的高度和底寬影響不大。
[0006]在主刻蝕步驟中，通常會(huì)采用較高的刻蝕選擇比，從而得到高度更高的PSS圖形。為了提高刻蝕選擇比，在目前的技術(shù)中通常通過(guò)降低下電極功率的方法，但是降低下電極功率造成了底寬的大量增加。因此，底寬的增加需要得到抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中主刻蝕步驟造成PSS圖形的底寬的大量增加從而影響藍(lán)寶石襯底上GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量的問(wèn)題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，所述方法包括:
[0009]對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕；
[0010]其中，所述主刻蝕包括第一步刻蝕和第二步刻蝕；
[0011]以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第一步刻蝕；判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，若是，則結(jié)束所述第一步刻蝕；若否，則繼續(xù)所述第一步刻蝕，重復(fù)所述判斷直至所述光刻膠開(kāi)始收縮；在第一步刻蝕結(jié)束之后，以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕；
[0012]其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓；
[0013]對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕；
[0014]結(jié)束刻蝕。
[0015]優(yōu)選地，所述判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮具體包括，使用光發(fā)射光譜分析儀對(duì)光刻膠所包含的物質(zhì)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出的強(qiáng)度相對(duì)于前一時(shí)刻的強(qiáng)度相比達(dá)到預(yù)定下降幅度時(shí)，確定光刻膠開(kāi)始收縮。
[0016]優(yōu)選地，所述物質(zhì)為碳或者一氧化碳。
[0017]優(yōu)選地，所述預(yù)定下降幅度為5%_10%。
[0018]優(yōu)選地，所述第一下電極射頻功率小于所述第二下電極射頻功率。
[0019]優(yōu)選地，所述第一刻蝕氣體流量大于所述第二刻蝕氣體流量。
[0020]優(yōu)選地，所述第一工藝氣壓為3_15mT，所述第二工藝氣壓為1.5_3mT。
[0021]優(yōu)選地，所述第一步刻蝕的時(shí)間為20-30min，所述第二步刻蝕的時(shí)間為5_10min。
[0022]優(yōu)選地，所述第一上電極射頻功率為1400-2400W，所述第一下電極射頻功率為100-400W,所述第一刻蝕氣體流量為50-200sccm。
[0023]優(yōu)選地，所述第二上電極射頻功率為1400-2400W，所述第二下電極射頻功率為300-700W,所述第二刻蝕氣體流量為50-120sccm。
[0024]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了另一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，所述方法包括:
[0025]對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕；
[0026]其中，所述主刻蝕步驟包括第一步刻蝕和第二步刻蝕；以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的第一步刻蝕；結(jié)束所述第一步刻蝕；以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕；結(jié)束所述第二步刻蝕；
[0027]其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓；
[0028]對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕；
[0029]結(jié)束過(guò)刻蝕步驟，進(jìn)而完成整個(gè)PSS刻蝕工藝。
[0030]優(yōu)選地，所述預(yù)定時(shí)間是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值獲得的。
[0031]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0032]本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法中，將主刻蝕步驟分為第一步刻蝕和第二步刻蝕，并在主刻蝕步驟中判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，當(dāng)光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，結(jié)束第一步刻蝕并開(kāi)始第二步刻蝕，第二步刻蝕即采用較低的工藝壓力進(jìn)行刻蝕，以減少刻蝕副產(chǎn)物在刻蝕圖形側(cè)壁的沉積，抑制PSS圖形底寬的展寬，通過(guò)兩步刻蝕方法中的對(duì)光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)刻進(jìn)行確定并及時(shí)結(jié)束較高壓力的刻蝕過(guò)程，并隨后采用較低工藝氣壓進(jìn)行刻蝕，可以抑制了底寬的大量增加，為后續(xù)GaN外延的生長(zhǎng)提供良好的窗口，提高了 GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光刻工藝后的PSS膜層結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2A為PSS工藝中主刻蝕步驟第23分鐘的PSS圖形的切片電鏡圖；
[0035]圖2B為PSS工藝中主刻蝕步驟第26分鐘的PSS圖形的切片電鏡圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種PSS圖形化襯底刻蝕方法的流程示意圖；
[0037]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種PSS圖形化襯底刻蝕方法的流程示意圖；；
[0038]圖5A和圖5B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法制作的PSS圖形的切片電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0040]為了抑制PSS工藝中PSS圖形底寬的展寬，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一組展寬實(shí)驗(yàn)，并以該展寬實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種PSS圖形化襯底刻蝕方法。請(qǐng)參閱圖2A，其示出了在主刻蝕步驟中第23分鐘的PSS圖形的切片電鏡圖，在圖2A中，上方為光刻膠部分，高度為773nm，下方為藍(lán)寶石部分，PSS圖形高度為1.55um，PSS圖形底寬為3.05um，此時(shí)，刻蝕出的藍(lán)寶石部分上方還有相當(dāng)數(shù)量的光刻膠；請(qǐng)參閱圖2B，其示出了在主刻蝕步驟中第26分鐘的PSS圖形的切片電鏡圖，在圖2B中，刻蝕出的藍(lán)寶石部分上方剩下極少數(shù)量的光刻膠，其高度為169nm，下方為藍(lán)寶石部分，PSS圖形高度為1.91um, PSS圖形底寬為3.75um。對(duì)比圖2A和圖2B，可以看出在光刻膠收縮的3分鐘內(nèi)，PSS圖形的底寬展寬了610nm。即，在主刻蝕步驟中的光刻膠收縮過(guò)程中，PSS圖形的底寬發(fā)生了較為劇烈的展寬過(guò)程?；谏鲜鰧?shí)驗(yàn)過(guò)程，本發(fā)明中在主刻蝕步驟中光刻膠開(kāi)始收縮之后，通過(guò)降低工藝氣壓來(lái)抑制底寬的大量增加，從而在保證刻蝕速率的前提下，在PSS圖形底寬大量增加的階段對(duì)底寬的增加進(jìn)行有效控制，有效地改善了 PSS圖形底寬的大量增加的問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS方法，能夠改善PSS圖形的工藝效果，并為后續(xù)GaN外延生長(zhǎng)的工藝提供良好的窗口。
[0041]請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟:
[0042]步驟S101，對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕，其中，所述主刻蝕包括第一步刻蝕和第二步刻蝕，具體的，所述主刻蝕包括:
[0043]步驟S1011，以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第一步刻蝕。
[0044]其中，第一刻蝕氣體可以是BCl3氣體，也可以為BCl3氣體和其他摻雜氣體的混合氣體。本發(fā)明實(shí)施例中，使用ICP刻蝕設(shè)備對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕，其中，第一刻蝕氣體流量為50-200sccm、第一上電極射頻功率為1400-2400W、且第一下電極射頻功率為100-400W。另夕卜，第一工藝氣壓為3-15mT。第一步刻蝕的工藝時(shí)間為20-30min。
[0045]步驟S1012，判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，若是，則結(jié)束所述第一步刻蝕，繼續(xù)執(zhí)行步驟S1013 ;若否，則返回步驟S1011。
[0046]其中，當(dāng)判斷光刻膠還沒(méi)有開(kāi)始收縮時(shí)，繼續(xù)所述第一步刻蝕，重復(fù)所述判斷直至所述光刻膠開(kāi)始收縮。
[0047]其中，可以通過(guò)在工藝過(guò)程中使用OES (optical emissionspectroscopy,光發(fā)射光譜分析儀)對(duì)光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)間進(jìn)行確定，具體地，使用光發(fā)射光譜分析儀對(duì)光刻膠所包含的物質(zhì)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出的強(qiáng)度相對(duì)于前一時(shí)刻的強(qiáng)度相比達(dá)到預(yù)定下降幅度時(shí)，確定光刻膠開(kāi)始收縮。進(jìn)一步，可以通過(guò)對(duì)光刻膠所包含的物質(zhì)中的一種進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷光刻膠的含量，當(dāng)光刻膠中的一種物質(zhì)含量相對(duì)于前一時(shí)刻下降到一定程度時(shí)，可以確定光刻膠開(kāi)始收縮，該物質(zhì)可以是碳或者一氧化碳。另外，根據(jù)光刻膠組成成分的不同，也可以采用檢測(cè)其它的物質(zhì)含量進(jìn)行光刻膠收縮時(shí)刻的判斷。其中，預(yù)定下降幅度可以設(shè)定為5%-10%，例如，設(shè)置預(yù)定下降幅度為5%，那么當(dāng)光發(fā)射光譜分析儀測(cè)量碳物質(zhì)的含量比前一時(shí)刻的檢測(cè)值下降了 5%時(shí)，確定光刻膠開(kāi)始收縮。通過(guò)調(diào)整預(yù)定下降范圍，可以確定第一步刻蝕的結(jié)束時(shí)間，不同的結(jié)束時(shí)間可以控制主刻蝕中的光刻膠的收縮程度，從而調(diào)整PSS圖形的底寬。
[0048]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，PSS圖形的底寬將在非常短的時(shí)間內(nèi)大幅增加，影響PSS圖形的工藝效果，無(wú)法為后續(xù)GaN外延生長(zhǎng)的工藝提供良好的窗口。所以本實(shí)施例通過(guò)判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，當(dāng)光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，結(jié)束第一步刻蝕并開(kāi)始第二步刻蝕，并且在第二步刻蝕中采用的工藝氣壓要小于第一步刻蝕的工藝氣壓，從而避免PSS圖形底寬的大量增加從而改善了 PSS圖形的工藝效果，能夠?yàn)楹罄m(xù)GaN外延生長(zhǎng)的工藝提供良好的窗口。
[0049]步驟S1013，在第一步刻蝕結(jié)束之后，以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕；其中，第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓。
[0050]其中，第二刻蝕氣體可以是BC13氣體，也可以BC13氣體和其他摻雜氣體的混合氣體，第二刻蝕氣體可以采用和第一刻蝕氣體相同的氣體。本發(fā)明實(shí)施例中，第二刻蝕氣體流量為50-120SCCm、第二上電極射頻功率為1400-2400W、且第二下電極射頻功率為300-700W。本發(fā)明實(shí)施例中，第二工藝氣壓為1.5-3mT，小于第一工藝氣壓。優(yōu)選的，第二刻蝕氣體流量小于第一刻蝕氣體流量，第二下電極射頻功率高于第一下電極射頻功率。第二步刻蝕的工藝時(shí)間通常為5-10min。通過(guò)在第二步刻蝕過(guò)程中減小刻蝕氣體的壓力，可以使得在低壓刻蝕的情況下，刻蝕副產(chǎn)物及時(shí)地被分子泵抽走，減少了刻蝕副產(chǎn)物在PSS圖形側(cè)壁上的沉積，從而在第二步刻蝕中，可以有效抑制PSS圖形底寬的展寬。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法中，在主刻蝕步驟中，判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，當(dāng)光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，結(jié)束第一步刻蝕并開(kāi)始第二步刻蝕，并通過(guò)工藝氣壓較小的第二步刻蝕，在進(jìn)一步保持刻蝕選擇比的同時(shí)，抑制PSS圖形底寬的展寬，為后續(xù)GaN外延的生長(zhǎng)提供良好的窗口，提聞了 GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量。
[0052]主刻蝕工藝決定了掩膜的高度和底寬，然而主刻蝕工藝獲得藍(lán)寶石圖形的形貌相對(duì)較差。為了獲得更好的藍(lán)寶石圖形形貌，還需要對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕，過(guò)刻蝕過(guò)程基本不改變圖形的形貌，主要對(duì)PSS圖形的側(cè)壁起到修飾作用。
[0053]步驟S102，對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕。
[0054]過(guò)刻蝕可以采用現(xiàn)有的過(guò)刻蝕工藝過(guò)程進(jìn)行，在保持圖形高度和底寬的基礎(chǔ)上，對(duì)PSS圖形的形貌進(jìn)行修飾。
[0055]步驟S103，結(jié)束刻蝕過(guò)程。
[0056]請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法的流程示意圖，該方法包括如下步驟:
[0057]步驟S201，對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕，其中，所述主刻蝕包括第一步刻蝕和第二步刻蝕，具體的，所述主刻蝕包括:
[0058]步驟S2011，以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的第一步刻蝕。
[0059]本實(shí)施例中，所述預(yù)定時(shí)間是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值確定第一步刻蝕的進(jìn)行時(shí)間，從而使得第一步刻蝕結(jié)束的時(shí)候恰好為光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)間，從而在光刻膠開(kāi)始收縮之后，進(jìn)入到刻蝕氣壓較低的第二步刻蝕，抑制底寬的變寬，提高GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以在確定主刻蝕步驟時(shí)間之后，將預(yù)定時(shí)間設(shè)置為主刻蝕進(jìn)行時(shí)間減去8-10分鐘，例如，實(shí)驗(yàn)獲得光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)刻通常為主刻蝕步驟結(jié)束之前的10分鐘，在常規(guī)主刻蝕步驟的工藝時(shí)間為45分鐘的情況下，將預(yù)定時(shí)間設(shè)置為35分鐘，即在主刻蝕步驟的前35分鐘對(duì)襯底進(jìn)行第一步刻蝕，在主刻蝕步驟的最后10分鐘以較低氣壓進(jìn)行第二步刻蝕。相對(duì)于第一種用光發(fā)射光譜分析儀確定光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)刻的方法，該方法較為簡(jiǎn)單，不需要光發(fā)射光譜分析儀的使用，可以節(jié)約成本，但是相對(duì)于第一種確定光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)刻的方法，該方法抑制PSS圖形底寬增加的控制精度要較差一些。
[0060]步驟S2012，結(jié)束所述第一步刻蝕。
[0061]步驟S2013，以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕。其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓。
[0062]步驟S2014，結(jié)束所述第二步刻蝕。
[0063]步驟S202，對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕；
[0064]步驟S203，結(jié)束過(guò)刻蝕，進(jìn)而完成整個(gè)PSS刻蝕工藝。
[0065]具體地，第一步刻蝕的工藝時(shí)間為20-30min，第二步刻蝕的工藝時(shí)間為5_10min。[0066]本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法中，在主刻蝕中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)間，并進(jìn)一步確定第一步刻蝕的工藝時(shí)間，從而在光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，結(jié)束第一步刻蝕，并通過(guò)工藝氣壓較小的第二步刻蝕，在進(jìn)一步保持刻蝕選擇比的同時(shí)，抑制PSS圖形底寬的展寬，為后續(xù)GaN外延的生長(zhǎng)提供良好的窗口，提高了 GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量，另外，在第二步刻蝕中采用較低壓力的刻蝕，提高了工藝穩(wěn)定性。
[0067]下面結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法的原理進(jìn)行說(shuō)明。
[0068]請(qǐng)參閱圖5A和圖5B，其說(shuō)明了刻蝕過(guò)程中不同的氣壓對(duì)PSS圖形底寬的影響，其中，基于與圖2B中采用的原始PSS圖形片相同的原始PSS圖形片，圖5A和圖5B分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法制作的PSS圖形的切片電鏡圖，圖5A的工藝過(guò)程中的工藝菜單為:工藝氣壓為3mT、刻蝕氣體流量為120SCCm、上電極射頻功率為1900W,以及下電極射頻功率為200W?？涛g得到的PSS圖形的底寬為2.44um。圖5B的工藝過(guò)程中的工藝菜單為:工藝氣壓為2mT、刻蝕氣體流量為70SCCm、上電極射頻功率為1900W，以及下電極射頻功率為200W。在圖5A的工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低了工藝氣壓，工藝氣壓從3mT降低到2mT，使得PSS圖形的底寬得到了進(jìn)一步抑制，如圖5B所示，底寬降到了
2.20um，展寬減小240nm。通過(guò)圖5A和圖5B中PSS圖形的刻蝕形貌，可以看出通過(guò)采用較低的工藝氣壓，能夠減小PSS圖形底寬。
[0069]因此，在主刻蝕步驟中，除了光刻膠劇烈收縮的階段采用低氣壓的刻蝕工藝，從而對(duì)底寬的展寬進(jìn)行抑制，也可以在整個(gè)主刻蝕步驟中采用較低的工藝氣壓，從而抑制主刻蝕步驟中對(duì)于PSS圖形底寬的大量增加，減小PSS圖形底寬，為后續(xù)GaN外延生長(zhǎng)的工藝提供良好的窗口。
[0070]本發(fā)明實(shí)施例中的示出的工藝過(guò)程采用的等離子體刻蝕機(jī)為NMC (北方微電子)公司的型號(hào)為ELEDE330等離子體刻蝕機(jī)，對(duì)于不同型號(hào)的等離子體刻蝕機(jī)，其對(duì)應(yīng)的刻蝕過(guò)程的工藝參數(shù)和本發(fā)明示例中示出的參數(shù)范圍可能存在差別。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例提供的PSS圖形化襯底刻蝕方法中，將主刻蝕步驟分為第一步刻蝕和第二步刻蝕，并將光刻膠是否開(kāi)始收縮作為結(jié)束第一步刻蝕同時(shí)開(kāi)始第二步刻蝕的條件，當(dāng)光刻膠開(kāi)始收縮時(shí)，結(jié)束第一步刻蝕并開(kāi)始第二步刻蝕過(guò)程，在第二步刻蝕過(guò)程中采用比第一步刻蝕低的氣壓進(jìn)行刻蝕，以減少刻蝕副產(chǎn)物在刻蝕圖形側(cè)壁的沉積，抑制PSS圖形底寬的展寬，通過(guò)兩步刻蝕方法中的對(duì)光刻膠開(kāi)始收縮的時(shí)刻進(jìn)行確定并及時(shí)結(jié)束較高壓力的刻蝕過(guò)程，并隨后采用較低工藝氣壓進(jìn)行刻蝕，可以抑制了底寬的大量增加，為后續(xù)GaN外延的生長(zhǎng)提供良好的窗口，提聞了 GaN外延的生長(zhǎng)質(zhì)量。
[0072]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，其特征在于，所述方法包括: 對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕； 其中，所述主刻蝕包括第一步刻蝕和第二步刻蝕； 以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第一步刻蝕；判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮，若是，則結(jié)束所述第一步刻蝕；若否，則繼續(xù)所述第一步刻蝕，重復(fù)所述判斷直至所述光刻膠開(kāi)始收縮；在第一步刻蝕結(jié)束之后，以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕； 其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓； 對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕； 結(jié)束刻蝕。
2.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述判斷光刻膠是否開(kāi)始收縮具體包括，使用光發(fā)射光譜分析儀對(duì)光刻膠所包含的物質(zhì)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出的強(qiáng)度相對(duì)于前一時(shí)刻的強(qiáng)度相比達(dá)到預(yù)定下降幅度時(shí)，確定光刻膠開(kāi)始收縮。
3.如權(quán)利要求2所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述物質(zhì)為碳或者一氧化碳。
4.如權(quán)利要求2所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述預(yù)定下降幅度為5%-10%。
5.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述第一下電極射頻功率小于所述第二下電極射頻功率。
6.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法,其特征在于,所述第一刻蝕氣體流量大于所述第二刻蝕氣體流量。
7.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述第一工藝氣壓為3-15mT，所述第二工藝氣壓的氣壓為1.5-3mT。
8.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述第一步刻蝕的時(shí)間為20-30min，所述第二步刻蝕的時(shí)間為5-10min。
9.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述第一上電極射頻功率為1400-2400W，所述第一下電極射頻功率為100-400W，所述第一刻蝕氣體流量為50_200sccmo
10.如權(quán)利要求1所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述第二上電極射頻功率為1400-2400W，所述第二下電極射頻功率為300-700W，所述第二刻蝕氣體流量為50_120sccm。
11.一種PSS圖形化襯底刻蝕方法，其特征在于，所述方法包括: 對(duì)襯底進(jìn)行主刻蝕； 其中，所述主刻蝕步驟包括第一步刻蝕和第二步刻蝕；以第一工藝氣壓、第一刻蝕氣體流量、第一上電極射頻功率、以及第一下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的第一步刻蝕；結(jié)束所述第一步刻蝕；以第二工藝氣壓、第二刻蝕氣體流量、第二上電極射頻功率、以及第二下電極射頻功率，對(duì)襯底進(jìn)行第二步刻蝕；結(jié)束所述第二步刻蝕； 其中，所述第二工藝氣壓小于所述第一工藝氣壓； 對(duì)襯底進(jìn)行過(guò)刻蝕； 結(jié)束過(guò)刻蝕步驟，進(jìn)而完成整個(gè)PSS刻蝕工藝。
12.如權(quán)利要求11所述的PSS刻蝕方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值獲得的。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103840039SQ201210478543
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月22日
【發(fā)明者】高福寶 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司