衬底刻蚀方法技术

本发明专利技术提供一种衬底刻蚀方法，其包括以下步骤：S1.在衬底的表面制备一层采用特定材料制作的底膜；S2.在底膜上制备光刻胶掩膜；S3.采用纳米压印的方式在光刻胶掩膜上制备所需的图形；S4.除衬底表面未被光刻胶掩膜覆盖的区域上残留的光刻胶；S5.刻蚀底膜，以将光刻胶掩膜的图形复制在底膜上；S6.刻蚀衬底，以将光刻胶掩膜的图形复制在衬底上；其中，底膜用于在进行步骤S5时，降低光刻胶掩膜的消耗量，以及在进行步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。本发明专利技术提供的衬底刻蚀方法，其可以在保证获得理想的衬底图形形貌的前提下，提高图形的刻蚀高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，特别涉及一种衬底刻蚀方法。
技术介绍
PSS(PatternedSappSubstrates，图形化蓝宝石衬底)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，其通常在衬底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技术刻蚀衬底表面，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衬底表面上生长GaN薄膜。刻蚀工艺所获得的衬底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，掩膜图形的制备大都采用步进式光刻机。随着PSS技术的逐步发展，PSS越来越趋向于采用更小的尺寸，达到了纳米量级，即所谓的NPSS(NanometerPatternedSappSubstrates，纳米图形化蓝宝石衬底)。现有的一种NPSS的刻蚀工艺通常采用纳米压印技术制备掩膜图形，如图1所示，为光刻胶掩膜图形的制备流程示意图。首先在衬底1的表面上涂覆一层光刻胶2，然后利用纳米压印模板3在光刻胶2上制备所需的图形。纳米压印技术具有工艺简单，成本低等优点，但是其在实际应用中会存在以下缺陷：在完成掩膜图形的制备之后，在衬底1的未被光刻胶2覆盖的区域存在残留的光刻胶，如图1中示出的光刻胶的残留部分4。这会导致在后续的PSS刻蚀过程中，需要首先将该残留部分4刻蚀掉之后，再刻蚀残留部分4下面的衬底。虽然可以在掩膜图形制备之后增加残胶的去除步骤，例如通过通入O2等气体或者采用较高的下电极功率来实现残胶的去除，但是，这又会存在这样的问题，即：在去除残胶的同时，光刻胶会被减薄，从而导致NPSS的刻蚀高度降低，无法满足工艺需要，衬底的图形形貌如图2所示，该图形的刻蚀高度如图2中示出的高度H。
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，提出了一种衬底刻蚀方法，其可以在保证获得理想的衬底图形形貌的前提下，提高图形的刻蚀高度。为实现本专利技术的目的而提供一种衬底刻蚀方法，包括以下步骤：S1，在所述衬底的表面制备一层采用特定材料制作的底膜；S2，在所述底膜上制备光刻胶掩膜；S3，采用纳米压印的方式在所述光刻胶掩膜上制备所需的图形；S4，去除所述衬底表面未被所述光刻胶掩膜覆盖的区域上残留的光刻胶；S5，刻蚀所述底膜，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述底膜上；S6，刻蚀所述衬底，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述衬底上；其中，所述底膜用于在进行所述步骤S5时，降低所述光刻胶掩膜的消耗量，以及在进行所述步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。优选的，所述特定材料包括硅。优选的，所述底膜的厚度根据在分别进行所述步骤S4和步骤S5时所述光刻胶掩膜的消耗量而设定。优选的，所述底膜的厚度的取值范围在45～55nm。优选的，在步骤S5中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述底膜；所述干法刻蚀工艺所采用的刻蚀气体包括O2和SF6。优选的，所述干法刻蚀工艺所采用的腔室压力的取值范围在20～50mT；上电极功率的取值范围在400～500W；下电极功率的取值范围在70～80W；SF6的流量的取值范围在40～50sccm；O2的流量的取值范围在25～35sccm。优选的，所述步骤S6进一步包括：主刻蚀步骤，用于在刻蚀衬底的同时，控制刻蚀速率和刻蚀选择比；过刻蚀步骤，用于在刻蚀衬底的同时，修饰所述衬底的图形形貌。优选的，在所述过刻蚀步骤中，下电极功率的取值范围在500～700W。优选的，所述主刻蚀步骤进一步包括步骤S61和S62，所述步骤S61所采用的下电极功率高于所述步骤S62所采用的下电极功率，以保证所述底膜能够被消耗。优选的，所述步骤S61所采用的下电极功率的取值范围在400～500W。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的衬底刻蚀方法，其在制备光刻胶掩膜之前增设了一步底膜制备步骤，该底膜通过采用特定材料，可以实现在定义底膜图形时降低光刻胶掩膜的消耗量，以及在刻蚀衬底时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比，从而可以实现在保证获得理想的衬底图形形貌的前提下，提高图形的刻蚀高度。附图说明图1为光刻胶掩膜图形的制备流程示意图；图2为衬底的图形形貌的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的流程框图；图4A为完成本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的步骤S1获得的衬底的图形形貌示意图；图4B为完成本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的步骤S2获得的衬底的图形形貌示意图；图4C为完成本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的步骤S3获得的衬底的图形形貌示意图；图4D为完成本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的步骤S4获得的衬底的图形形貌示意图；图4E为完成本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的步骤S5获得的衬底的图形形貌示意图；以及图5为采用本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法获得的衬底图形演变的过程示意图。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衬底刻蚀方法进行详细描述。图3为本专利技术实施例提供的衬底刻蚀方法的流程框图。请参阅图3，衬底刻蚀方法包括以下步骤：S1，在衬底的表面制备一层采用特定材料制作的底膜；S2，在底膜上制备光刻胶掩膜；S3，采用纳米压印的方式在光刻胶掩膜上制备所需的图形；S4，去除衬底表面未被光刻胶掩膜覆盖的区域上残留的光刻胶；S5，刻蚀底膜，以将光刻胶掩膜的图形复制在底膜上；S6，刻蚀衬底，以将光刻胶掩膜的图形复制在衬底上；其中，底膜用于在进行步骤S5时，降低光刻胶掩膜的消耗量，以及在进行步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。在步骤S1中，如图4A所示，在衬底21的表面制备一层底膜22，该底膜22采用特定材料制作，该特定材料选用在被刻蚀时可使光刻胶掩膜的厚度消耗少，同时在刻蚀衬底时，该特定材料作为掩膜相对于衬底的刻蚀选择比较高的材料，例如硅等，从而底膜2可以实现以下功能，即：在进行步骤S5时，降低光刻胶掩膜的消耗量，以及在进行步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。在步骤S2中，如图4B所示，在底膜22上制备光刻胶掩膜23，该光刻胶掩膜23覆盖在底膜22的整个表面上。在步骤S3中，采用纳米压印的方式在光刻胶掩膜23上制备所需的图形。所谓纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在所述衬底的表面制备一层采用特定材料制作的底膜；S2，在所述底膜上制备光刻胶掩膜；S3，采用纳米压印的方式在所述光刻胶掩膜上制备所需的图形；S4，去除所述衬底表面未被所述光刻胶掩膜覆盖的区域上残留的光刻胶；S5，刻蚀所述底膜，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述底膜上；S6，刻蚀所述衬底，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述衬底上；其中，所述底膜用于在进行所述步骤S5时，降低所述光刻胶掩膜的消耗量，以及在进行所述步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。

【技术特征摘要】
1.一种衬底刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在所述衬底的表面制备一层采用特定材料制作的底膜；
S2，在所述底膜上制备光刻胶掩膜；
S3，采用纳米压印的方式在所述光刻胶掩膜上制备所需的图形；
S4，去除所述衬底表面未被所述光刻胶掩膜覆盖的区域上残留的
光刻胶；
S5，刻蚀所述底膜，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述底膜
上；
S6，刻蚀所述衬底，以将所述光刻胶掩膜的图形复制在所述衬底
上；
其中，所述底膜用于在进行所述步骤S5时，降低所述光刻胶掩膜
的消耗量，以及在进行所述步骤S6时提高掩膜和衬底的刻蚀选择比。
2.如权利要求1所述的衬底刻蚀方法，其特征在于，所述特定
材料包括硅。
3.如权利要求1所述的衬底刻蚀方法，其特征在于，所述底膜
的厚度根据在分别进行所述步骤S4和步骤S5时所述光刻胶掩膜的
消耗量而设定。
4.如权利要求3所述的衬底刻蚀方法，其特征在于，所述底膜
的厚度的取值范围在45～55nm。
5.如权利要求1所述的衬底刻蚀方法，其特征在于，在步骤S5
中，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述底膜；
所述干法刻蚀工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君，谢秋实，
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