一种膜层的刻蚀方法和GaN基LED的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种膜层的刻蚀方法和GaN基LED的制作方法，涉及半导体技术领域，能够有效避免刻蚀造成的N型掺杂GaN层的粗糙度的减小，且保证N型掺杂GaN层的性能。该膜层的刻蚀方法包括：强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量。本发明专利技术应用于制作GaN基LED。

Etching method of film layer and method for making GaN based LED

The invention discloses a method for producing a film etching method and GaN based LED, relates to the field of semiconductor technology, can effectively avoid the N doped GaN layer etching caused by the roughness decreases, and ensure the performance of N doped GaN layer. Including the film etching method: strong bombardment etching step and conventional etching step etching gas wherein the strong particle particle bombardment etching gas in the etching step in the free path is less than that of the conventional etching steps in the free path, and / or the bombardment energy strong bombardment bombardment energy in the etching step etching gas particle the particles in the etching gas is higher than that of the conventional etching step in. The invention is applied to the production of GaN based LED.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种膜层的刻蚀方法和GaN基LED的制作方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)基发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种光电子器件，由于其具有寿命长、耐冲击、抗震、高效节能等诸多优异特性，使得其在图像显示、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。GaN基LED的制作过程一般与其结构相关。例如，具有如图1所示的结构的GaN基LED的制作过程包括：首先，在衬底1上依次外延生长层叠的N型掺杂GaN层2、多量子阱层3和P型掺杂GaN层4；然后，刻蚀去除同一区域内的P型掺杂GaN层4、多量子阱层3和N型掺杂GaN层2的表层，形成台面结构，常规刻蚀步骤的工艺参数包括：气体压力为2mT～5mT，上电极功率为200W～500W，下电极功率为80W～150W，刻蚀气体包括氯气(Cl2)和三氯化硼(BCl3)，Cl2的流量为70sccm～150sccm，BCl3的流量为5sccm～20sccm；最后，蒸镀形成负极5(即N电极)和正极6(即P电极)，其中，负极5蒸镀在N型掺杂GaN层上，正极6蒸镀在P型掺杂GaN层4上。然而，本申请的专利技术人实际制作过程中发现，刻蚀后暴露的N型掺杂GaN层的粗糙度较小，将会使得正极所在位置和负极所在位置的粗糙度不同，这不仅会导致正极和负极的接触电阻不同，电学性能不同，还会导致正极和负极的粗糙度不同，正极和负极之间存在色差，容易导致机器根据颜色进行分选时造成误判。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膜层的刻蚀方法和GaN基LED的制作方法，能够有效避免刻蚀造成的N型掺杂GaN层的粗糙度的减小，且保证N型掺杂GaN层的性能。为达到上述目的，本专利技术提供的膜层的刻蚀方法，采用如下技术方案：一种膜层的刻蚀方法，所述膜层的表面具有尖端和低谷，所述膜层的刻蚀方法包括：强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量。本专利技术提供了一种膜层的刻蚀方法，当强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于在常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程时，在强轰击刻蚀步骤中到达膜层表面的尖端的粒子少，能够有效减小粒子对尖端的轰击强度，有助于维持尖端的形貌，当强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量时，在强轰击刻蚀步骤中粒子对膜层表面的低谷的轰击强度增加，能够有效减少副产物在低谷的沉积，有助于维持低谷的形貌。因此，在制作GaN基LED的过程中，采用本专利技术中的刻蚀方法刻蚀去除部分区域的P型掺杂GaN层、多量子阱层和N型掺杂GaN层的表层时，能够有效避免刻蚀造成的N型掺杂GaN层的粗糙度的减小。同时，经过常规刻蚀步骤还能将N型掺杂GaN层中在强轰击刻蚀步骤中可能被损伤的部分刻蚀掉，进而还能够保证N型掺杂GaN层的性能，避免GaN基LED的工作电压增加。此外，本专利技术还提供一种GaN基LED的制作方法，采用如下技术方案：一种GaN基LED的制作方法包括：在衬底上依次外延生长N型掺杂GaN层、多量子阱层和P型掺杂GaN层；使用以上所述的膜层的刻蚀方法刻蚀去除同一区域内的P型掺杂GaN层、多量子阱层和N型掺杂GaN层的表层；蒸镀形成负极和正极，其中，负极形成在刻蚀后暴露的N型掺杂GaN层上，正极形成在P型掺杂GaN层上。在本专利技术提供的GaN基LED的制作方法中，由于使用以上所述的膜层的刻蚀方法刻蚀去除部分区域的P型掺杂GaN层、多量子阱层和N型掺杂GaN层的表层，能够有效避免刻蚀造成的N型掺杂GaN层的粗糙度的减小，使得正极所在位置和负极所在位置的粗糙度相近或相同，这不仅会使得正极和负极的接触电阻相近或相同，电学性能相近或相同，还会使得正极和负极的粗糙度相近或相同，正极和负极之间几乎无色差，能够有效避免机器根据颜色对产品进行分选时造成误判。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的GaN基LED的结构图；图2为本专利技术实施例中刻蚀前膜层的形貌图；图3为现有技术中采用常规刻蚀步骤刻蚀后膜层的形貌图；图4为本专利技术实施例中采用第二种情况的膜层的刻蚀方法刻蚀后膜层的形貌图；图5为本专利技术实施例中采用第三种情况的膜层的刻蚀方法刻蚀后膜层的形貌图；图6为本专利技术实施例中刻蚀前膜层表面的扫描电镜图；图7为本专利技术实施例中刻蚀气体的压力为3mT时，刻蚀后膜层表面的扫描电镜图；图8为本专利技术实施例中刻蚀气体的压力为10mT时，刻蚀后膜层表面的扫描电镜图；图9为本专利技术实施例中下电极功率为60W时，刻蚀后膜层表面的扫描电镜图；图10为本专利技术实施例中图9的局部放大图；图11为本专利技术实施例中下电极功率为100W时，刻蚀后膜层表面的扫描电镜图；图12为本专利技术实施例中图11的局部放大图；图13为本专利技术实施例中下电极功率为150W时，刻蚀后膜层表面的扫描电镜图；图14为本专利技术实施例中图13的局部放大图。附图标记说明：1—衬底；2—N型掺杂GaN层；3—多量子阱层；4—P型掺杂GaN层；5—负极；6—正极。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种膜层的刻蚀方法，使用该膜层的刻蚀方法对表面具有尖端和低谷的膜层进行刻蚀，示例性地，该膜层包括沿远离衬底方向依次层叠设置的N型掺杂GaN层、多量子阱层和P型掺杂GaN层。具体地，上述膜层的刻蚀方法包括：强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量。其中，本专利技术实施例中的膜层的刻蚀方法可以仅包括一个强轰击刻蚀步骤和一个常规刻蚀步骤，也可以包括多个强轰击刻蚀步骤和多个常规刻蚀步骤，此时，多个强轰击刻蚀步骤和多个常规刻蚀步骤交替进行，本专利技术实施例对此不进行限定。需要说明的是，上述常规刻蚀步骤指的是现有技术中形成GaN基LED时刻蚀P型掺杂GaN层、多量子阱层和N型掺杂GaN层的表层时采用的常规刻蚀步骤。具体地，常规刻蚀步骤的工艺参数包括：气体压力为2mT～5mT，上电极功率为200W～500W，下电极功率为80W～150W，刻蚀气体包括氯气(Cl2)和三氯化硼(BCl3)，Cl2的流量为70sccm～150sccm，BCl3的流量为5sccm～20sccm。由于本专利技术实施例中的膜层的刻蚀方法包括强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤中膜层的刻蚀深度之和为膜层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜层的刻蚀方法，所述膜层的表面具有尖端和低谷，其特征在于，所述膜层的刻蚀方法包括：强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量。

【技术特征摘要】
1.一种膜层的刻蚀方法，所述膜层的表面具有尖端和低谷，其特征在于，所述膜层的刻蚀方法包括：强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量。2.根据权利要求1所述的膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体的压力大于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体的压力。3.根据权利要求2所述的膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为10mT～20mT，所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为2mT～5mT。4.根据权利要求1～3任一项所述的膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中的下电极功率大于所述常规刻蚀步骤中的下电极功率。5.根据权利要求4所述的膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中的下电极功率为170W～300W，所述常规刻蚀步骤中的下电极功率为80W～150W。6.根据权利要求1所述的膜层的刻蚀方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中对所述膜层进行刻蚀的刻蚀深度为所述膜层的整体刻蚀深度的50％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海鹰，
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