制造图形化蓝宝石衬底的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106571295A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201510654220.0(22)申请日2015.10.10(71)申请人北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司地址100176北京市大兴区经济技术开发区文昌大道8号(72)发明人张君(74)专利代理机构北京睿邦知识产权代理事务所(普通合伙)11481代理人徐丁峰付伟佳(51)Int.Cl.H01L21/311(2006.01)H01L21/312(2006.01)H01L21/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称制造图形化蓝宝石衬底的方法(57)摘要本发明提供一种制造图形化蓝宝石衬底的方法。所述方法包括：利用光刻工艺在蓝宝石衬底上形成掩膜图形；以第一下电极射频功率对所述掩膜图形和所述蓝宝石衬底执行第一刻蚀步骤；当所述掩膜图形的未刻蚀高度等于预定值时，以第二下电极射频功率对所述掩膜图形和所述蓝宝石衬底执行第二刻蚀步骤，其中所述第二下电极射频功率大于所述第一下电极射频功率，以防止在刻蚀所述蓝宝石衬底所形成的衬底图形的侧壁上形成拐点，并且其中所述未刻蚀高度为所述掩膜图形的轮廓未由于刻蚀作用而改变的部分的高度；以及对所述蓝宝石衬底执行过刻蚀步骤。本发明提供的方法可以有效改善在衬底图形的刻蚀底部产生凹槽的问题并且可以提高工艺窗口能力。CN106571295ACN106571295A权利要求书1/1页1.一种制造图形化蓝宝石衬底的方法，其特征在于，所述方法包括：利用光刻工艺在蓝宝石衬底上形成掩膜图形；以第一下电极射频功率对所述掩膜图形和所述蓝宝石衬底执行第一刻蚀步骤；当所述掩膜图形的未刻蚀高度等于预定值时，以第二下电极射频功率对所述掩膜图形和所述蓝宝石衬底执行第二刻蚀步骤，其中所述第二下电极射频功率大于所述第一下电极射频功率，以防止在刻蚀所述蓝宝石衬底所形成的衬底图形的侧壁上形成拐点，并且其中所述未刻蚀高度为所述掩膜图形的轮廓未由于刻蚀作用而改变的部分的高度；以及对所述蓝宝石衬底执行过刻蚀步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜图形的材料是光刻胶、底部抗反射涂层和有机聚合物中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定值大于0且小于或等于500nm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定值为200～400nm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一下电极射频功率不大于400W，和/或所述第二下电极射频功率不小于500W。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一下电极射频功率为200～300W，和/或所述第二下电极射频功率为600～800W。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二刻蚀步骤的持续时间为3～5min。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二下电极射频功率大于所述过刻蚀步骤采用的过刻蚀下电极射频功率。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二下电极射频功率比所述过刻蚀下电极射频功率大100～200W。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过刻蚀步骤采用的过刻蚀下电极射频功率为500～600W。2CN106571295A说明书1/7页制造图形化蓝宝石衬底的方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种制造图形化蓝宝石衬底的方法。背景技术[0002]随着LED领域工艺技术的发展以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN基LED器件的研究也逐渐增多。由于GaN单晶制备比较困难，因此通常GaN基LED器件都是制备在蓝宝石衬底上的。然而，由于GaN和蓝宝石的晶格常数相差较大，它们的热膨胀系数和化学性质均有很大差异，使得在蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜的位错和缺陷密度较大，也影响了LED器件的发光效率和寿命。[0003]图形化蓝宝石衬底(PatternedSapphireSubstrates,PSS)技术是目前普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法。下面介绍常规的制造图形化蓝宝石衬底的工艺。首先，在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜层，并通过光刻工艺将掩膜层刻出图形，形成掩膜图形。图1为现有的制造图形化蓝宝石衬底过程中形成的膜层结构100的示意图。如图1所示，101为蓝宝石衬底，102为形成在其上的掩膜图形。接下来，利用电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma,ICP)刻蚀技术刻蚀蓝宝石衬底，并去掉掩膜图形，再在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。该方法可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小了有源区的非辐射复合，减小了反向漏电流，提高了LED器件的寿命。有源区发出的光，