基片刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种基片刻蚀方法，其包括以下步骤：第一主刻蚀步骤，通过提高偏压功率来使基片形成沟槽形貌；第二主刻蚀步骤，通过降低偏压功率来减小在沟槽底部形成的凹槽；过刻蚀步骤，用于修饰基片的沟槽形貌；其中，在掩膜开始横向收缩时停止第一主刻蚀步骤，同时开始进行第二主刻蚀步骤。本发明专利技术提供的基片刻蚀方法，其可以在保证获得理想的基片形貌的基础上，提高基片沟槽底部的平整性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，特别涉及一种。
技术介绍
PSS (Patterned Sapp Substrates,图形化蓝宝石基片)技术是目前普遍采用的一种提高GaN (氮化镓)基LED器件的出光效率的方法。在进行PSS工艺的过程中，其通常在基片上生长干法刻蚀用掩膜，并采用光刻工艺将掩膜刻出图形；然后采用ICP技术刻蚀基片表面，以形成需要的图形，再去除掩膜，并采用外延工艺在刻蚀后的基片表面上生长GaN薄膜。刻蚀工艺所获得的基片沟槽底部的平整性越好，越有利于后续的外延工艺，外延GaN薄膜的晶体质量越高。目前，在采用电感I禹合等离子体(Inductively Coupled Plasma,以下简称ICP)设备对基片表面进行刻蚀时，通常采用BCl3 (氯化硼)作为刻蚀气体，且PSS刻蚀工艺包括两个步骤，即:主刻蚀步骤和过刻蚀步骤。其中，主刻蚀步骤采用较大流量的BCl3、较高的腔室压力以及较低的偏压功率，用以控制工艺的刻蚀速率和刻蚀选择比，其典型的工艺参数为:反应腔室的腔室压力为3?5mT ;激励功率为2000?2400W ;偏压功率为100?300W ；BC13的流量为50?150SCCm ;工艺时间为25?35min。过刻蚀步骤采用较小流量的BCl3、较低的腔室压力以及较高的偏压功率，用以起到修饰基片形貌的作用，其典型的工艺参数为:反应腔室的腔室压力的范围在1.5?2mT ;激励功率的范围在1400?2400W ;偏压功率的范围在400?700W ；BC13的流量范围在30?10sccm ;工艺时间为5?15min。上述PSS刻蚀工艺在实际应用中不可避免地存在以下问题，即:在进行主刻蚀步骤时，由BCl3在辉光放电的条件下离化生成的离化粒子，其所含的BClxS子的数量较多，而Cl自由基的数量较少，导致起物理刻蚀作用的高能离子所占比例高于起化学刻蚀作用的自由基所占比例，这使得溅射至沟槽底部的离子流的密度较大，并且由于沟槽侧壁会将溅射至其上的离子流朝向侧壁与底部的拐角处反射，导致该拐角处因离子流的密度增大而受到更多的刻蚀，从而随着刻蚀时间的积累，最终在该拐角处形成凹槽(Trench)，如图1所示，这会导致基片沟槽的底部不平整，从而给后续的外延工艺产生不良影响，降低了外延薄膜的质量。为此，人们对上述进行了改进，即:在主刻蚀步骤中采用较低的激励功率，这可以减少离化粒子中高能离子所占比例，以使高能离子和自由基的比例趋于平衡，从而可以提高沟槽底部的平整性。然而，在主刻蚀步骤中采用较低的激励功率又会产生如下问题:其一，如图2A和2B所示，分别为不同的激励功率所对应的刻蚀速率和刻蚀选择比的曲线图。由图可以看出，刻蚀速率和刻蚀选择比会随着激励功率的增大(减小)而增大(减小)，因此，若在主刻蚀步骤中采用较低的激励功率，则会导致刻蚀速率和刻蚀选择比降低，从而造成工艺调节窗口减小，进而降低了工艺的灵活性。其二，随着工艺时间的增加，基片表面上的掩膜相对的两个侧壁会朝向彼此横向收缩，导致掩膜的宽度逐渐变窄，这使得基片侧壁因掩膜的横向收缩而出现拐点，如图3所示。在这种情况下，由于上述在主刻蚀步骤中始终采用较低的激励功率，这会导致掩膜提前收缩，使得拐点的高度降低，从而造成获得的基片形貌不理想。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种，其可以在保证获得理想的基片形貌的基础上，提闻基片沟槽底部的平整性。为实现本专利技术的目的而提供一种，包括以下步骤:第一主刻蚀步骤，通过提高偏压功率来使基片形成沟槽形貌；第二主刻蚀步骤，通过降低偏压功率来减小在沟槽底部形成的凹槽；过刻蚀步骤，用于修饰基片的沟槽形貌；其中，在掩膜开始横向收缩时停止所述第一主刻蚀步骤，同时开始进行所述第二主刻蚀步骤。优选的，在所述第一主刻蚀步骤中，所述偏压功率的取值范围在300?700W。优选的，在所述第二主刻蚀步骤中，所述偏压功率的取值范围在100?200W。优选的，在所述第一、第二主刻蚀步骤中，向反应腔室通入的刻蚀气体包括BCl3和氟化物气体的混合气体。优选的，所述BCl3的流量的取值范围在80?10sccm ;所述氟化物气体的流量的取值范围在5?20sccm。优选的，所述氟化物气体包括三氟氢化碳、氟氢化碳、三氟化氮和氟硫化合物中的一种或多种。优选的，在所述过刻蚀步骤中，向反应腔室通入的刻蚀气体包括BC13。优选的，所述BCl3的流量的取值范围在80?lOOsccm。优选的，在所述第一主刻蚀步骤中，刻蚀时间的取值范围在5?15min。优选的，在所述第二主刻蚀步骤中，刻蚀时间的取值范围在20?30min。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的，其将主刻蚀步骤进一步分为两个步骤，即:通过借助第一主刻蚀步骤来使基片形成沟槽形貌，由于第一主刻蚀步骤采用较高的偏压功率，这可以使掩膜提前开始横向收缩，从而可以降低拐点的高度，进而有利于形成理想的基片形貌。在掩膜开始横向收缩时停止上述第一主刻蚀步骤，同时开始进行第二主刻蚀步骤，由于沟槽底部形成的凹槽的现象主要出现在掩膜开始横向收缩之后的刻蚀阶段，因而通过在该刻蚀阶段进行采用较低的偏压功率的第二主刻蚀步骤，较低的偏压功率可以减小起物理刻蚀作用的高能离子对沟槽底部的轰击，从而可以减小在沟槽底部形成的凹槽，进而可以提高基片沟槽底部的平整性。【附图说明】图1为采用现有的刻蚀方法刻蚀基片获得的沟槽底部的扫描电镜图；图2A为不同的激励功率所对应的刻蚀速率的曲线图；图2B为不同的激励功率所对应刻蚀选择比的曲线图；图3为在刻蚀过程中基片形貌出现拐点的过程示意图；图4为本专利技术实施例提供的的流程框图；图5为在沟槽底部出现凹槽现象的原理图；图6为采用不同偏压功率刻蚀基片获得的沟槽底部的扫描电镜图；图7为不同刻蚀时间的沟槽底部的扫描电镜图；以及图8为不同刻蚀时间的基片形貌的扫描电镜图。【具体实施方式】为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的进行详细描述。在下述第一、第二主刻蚀步骤中，均采用下述过程刻蚀基片，且仅是采用的工艺参数不同。刻蚀基片的具体过程为，即:向反应腔室通入刻蚀气体，并开启激励电源(例如射频电源)，激励电源向反应腔室施加激励功率，以使反应腔室内的刻蚀气体激发形成等离子体；开启偏压电源，偏压电源向基片施加偏压功率，以使等离子体刻蚀基片，直至对基片刻蚀预定刻蚀深度。工艺参数主要包括刻蚀气体的种类和流量、激励功率、偏压功率、工艺气压(即，反应腔室的腔室压力)以及刻蚀时间等。此外，过刻蚀步骤的具体过程与上述主刻蚀步骤相类似，也仅是所采用的工艺参数不同，以起到修饰基片的沟槽形貌的作用。图4为本专利技术实施例提供的的流程框图。请参阅图4，该包括以下步骤:第一主刻蚀步骤，通过提高当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：第一主刻蚀步骤，通过提高偏压功率来使基片形成沟槽形貌；第二主刻蚀步骤，通过降低偏压功率来减小在沟槽底部形成的凹槽；过刻蚀步骤，用于修饰基片的沟槽形貌；其中，在掩膜开始横向收缩时停止所述第一主刻蚀步骤，同时开始进行所述第二主刻蚀步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张君，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11