氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，其包括以下步骤：S1，向反应腔室内通入刻蚀气体，同时开启激励电源和偏压电源，以在GaN层上刻蚀隔离槽，并在隔离槽达到预设深度时，中断通入刻蚀气体，并关闭激励电源和偏压电源；S2，向反应腔室内通入氧气或含氟基气体，并开启激励电源，以修饰GaN层上的掩膜形貌，并在经过预设时间后，停止通入氧气或含氟基气体，并关闭激励电源；S3，继续向反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以完成对隔离槽的刻蚀。本发明专利技术提供的氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，其可以减小隔离槽的侧壁倾角，从而可以在进行后续的淀积工艺时，给淀积材料提供良好的生长条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体加工
，具体地，涉及一种氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法。
技术介绍
GaN(氮化镓)基发光二极管(Light Emitting D1de,LED)以其寿命长、耐冲击、抗震和高效能等优异特性在图像显示、信号指示、照明以及基础研究等方面有着极为广阔的应用前景。目前，由于GaN单晶制备比较困难，通常将GaN基LED器件制备在蓝宝石衬底上，并且通常采用PSS (Patterned Sapp Substrates,图形化蓝宝石衬底)技术来提高GaN基LED器件的出光效率。图1为LED芯片的截面图。如图1所示，在PSS衬底(例如蓝宝石衬底)5上沉积有不同掺杂类型的GaN层及多量子阱层，自PSS衬底5由下至上依次为:N型掺杂GaN区4、多量子阱区3和P型掺杂GaN区2。并且，通过GaN的电极刻蚀(mesa刻蚀)将LED的N电极6制作出来，并通过掺杂形成P电极1，以为后期蒸镀电极以及连线或后续连接做准备。如图1所示，在完成mesa刻蚀之后，在LED芯片的截面上具有mesa刻蚀线8，且在mesa刻蚀线的左侧具有PSS衬底5、N型掺杂GaN区4、多量子阱区3、P型掺杂GaN区2和P电极1，而在mesa刻蚀线的右侧则仅具有PSS衬底5、N型掺杂GaN区4和N电极6。在一个PSS衬底5上通常会有成百上千个LED芯片，且相邻的两个LED芯片之间具有使二者彼此间隔的隔离槽7，即:在之前沉积在整片PSS衬底5上的GaN层的预设区域内，对该GaN层进行完全刻蚀，以将PSS衬底5完全暴露，从而形成隔离槽7。而且，在完成该刻蚀工艺之后，还需要在隔离槽7内淀积二氧化硅等材料，以进一步起到使相邻的两个LED芯片相互隔离的效果。为了在进行后续的淀积工艺时，给二氧化硅等材料提供良好的生长条件，通常要求尽可能地减小隔离槽7的侧壁倾角A。为此，在对GaN层刻蚀之前，还需要对GaN层进行黄光工艺，即，在GaN层上沉积掩膜，并对其进行曝光显影而获得所需的图形。其中，为了在刻蚀GaN层时能够获得侧壁倾角A较小的隔离槽，如图2所示，通常应尽可能减小掩膜9的侧壁倾角B，最好使其接近锐角。然而，在实际生产操作中，该侧壁倾角B往往会受到诸如掩膜种类、曝光强度、频率、掩膜的膨胀系数以及掩膜厚度等因素的影响而增大，而最终形成钝角，如图3所示。侧壁倾角B为钝角的掩膜9会使得后续的GaN层的刻蚀工艺产生如下问题，即:为了满足刻蚀选择比和GaN层的刻蚀深度的要求，通常掩膜厚度较大(大约lOum)，这使得在刻蚀过程中，掩膜9横向收缩(即，掩膜相对的两个侧壁朝向远离彼此的方向横向收缩，从而掩膜9的宽度逐渐变窄)的速度较慢，从而侧壁倾角B为钝角的掩膜9会对隔离槽的侧壁“过度遮挡”，同时GaN层4的刻蚀深度在不断增大，最终导致隔离槽的侧壁倾角A较大，如图4所示，从而给后续的淀积工艺带来不良影响。
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，提出了一种氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，其可以减小隔离槽的侧壁倾角，从而可以在进行后续的淀积工艺时，给淀积材料提供良好的生长条件。为实现本专利技术的目的而提供一种氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，包括以下步骤:S1，向反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以在GaN层上刻蚀隔离槽，并在所述隔离槽达到预设深度时，中断通入所述刻蚀气体，并关闭所述激励电源和偏压电源；S2，向反应腔室内通入氧气或含氟基气体，并开启所述激励电源，以修饰所述GaN层上的掩膜形貌，并在经过预设时间后，停止通入所述氧气或含氟基气体，并关闭所述激励电源；S3，继续向反应腔室内通入所述刻蚀气体，且同时开启所述激励电源和偏压电源，以完成对所述隔离槽的刻蚀。优选的，在所述步骤S2中，根据所述掩膜的消耗量调节所述氧气或含氟基气体的流量。优选的，在所述步骤S2中，根据所述掩膜的消耗量调节所述预设时间。优选的，在所述步骤S1中，所述预设深度为所述隔离槽总深度的1/3?2/3。优选的，在所述步骤S2中，所述氧气或含氟基气体的流量的取值范围在10?500sccmo优选的，在所述步骤S1、S2和S3中，所述激励电源输出的激励功率的取值范围在100 ?1500W。优选的，在所述步骤S1和S3中，所述刻蚀气体包括氯气和三氯化硼的混合气体。优选的，在所述步骤S1和S3中，所述氯气的流量的取值范围在60?120sccm。优选的，在所述步骤S1和S3中,所述三氯化硼的流量的取值范围在5?60sccm。优选的，在所述步骤S1和S3中，所述偏压电源输出的偏压功率为80?400W。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，其在GaN层上刻蚀隔离槽的整个过程中，增加了修饰GaN层上的掩膜形貌的步骤S2，即，该处理方法包括三个步骤，S1，向反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以在GaN层上刻蚀隔离槽，并在隔离槽达到预设深度时，中断通入刻蚀气体，并关闭激励电源和偏压电源；S2，向反应腔室内通入氧气或含氟基气体，并开启激励电源，以修饰GaN层上的掩膜形貌，并在经过预设时间后，停止通入氧气或含氟基气体，并关闭激励电源；S3，继续向反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以完成对隔离槽的刻蚀。借助步骤S2修饰GaN层上的掩膜形貌，可以增大该掩膜的横向收缩量，且使该掩膜的厚度整体减薄，从而可以更多地暴露出隔离槽周围的GaN层的上表面，进而在后续继续刻蚀隔离槽时，等离子体通过刻蚀暴露出来的面积更大的GaN层上表面，而形成具有更长坡度的隔离槽，即，获得侧壁倾角较小的隔离槽，进而可以在进行后续的淀积工艺时，给淀积材料提供良好的生长条件。【附图说明】图1为LED芯片的截面图；图2为理想的掩膜形貌示意图；图3为完成黄光工艺之后的掩膜形貌示意图；图4为掩膜侧壁倾角为钝角的情况下获得的隔离槽形貌示意图；图5为本专利技术实施例提供的在氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法的流程框图；以及图6为本专利技术实施例提供的在氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法的过程示意图。【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氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法进行详细描述。 需要说明的是，在GaN层上刻蚀隔离槽之前，通常采用黄光工艺，即，在GaN层上沉积掩膜，并对其进行曝光显影而获得所需的图形。在实际应用中，通常采用较大的掩膜厚度B (大约lOum)，以满足工艺对刻蚀选择比和GaN层的刻蚀深度的要求。在完成该黄光工艺之后，开始在GaN层上刻蚀隔离槽。图5为本专利技术当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基LED芯片的隔离槽刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，向反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以在GaN层上刻蚀隔离槽，并在所述隔离槽达到预设深度时，中断通入所述刻蚀气体，并关闭所述激励电源和偏压电源；S2，向反应腔室内通入氧气或含氟基气体，并开启所述激励电源，以修饰所述GaN层上的掩膜形貌，并在经过预设时间后，停止通入所述氧气或含氟基气体，并关闭所述激励电源；S3，继续向反应腔室内通入所述刻蚀气体，且同时开启所述激励电源和偏压电源，以完成对所述隔离槽的刻蚀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李航，
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