复合衬底的刻蚀方法.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CN111599674A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号202010468580.2(22)申请日2020.05.28(71)申请人北京北方华创微电子装备有限公司地址100176北京市北京经济技术开发区文昌大道8号(72)发明人高明圆王春(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人彭瑞欣王婷(51)Int.Cl.H01L21/306(2006.01)H01L33/00(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称复合衬底的刻蚀方法(57)摘要本申请提供一种复合衬底的刻蚀方法，复合衬底包括蓝宝石层和设置在蓝宝石层上的二氧化硅层，该方法包括：第一主刻蚀步骤，采用掩膜刻蚀气体和二氧化硅刻蚀气体对二氧化硅层及其上的掩膜层进行刻蚀，获得二氧化硅基础图形及位于其上的残留掩膜图形；第二主刻蚀步骤，采用二氧化硅刻蚀气体对二氧化硅基础图形和残留掩膜图形进行刻蚀，去除残留掩膜图形，获得二氧化硅残留层及位于其上的二氧化硅目标图形；过刻蚀步骤，采用氧化硅对蓝宝石的选择比大于预设阈值的刻蚀气体继续刻蚀，去除二氧化硅残留层，获得二氧化硅目标图形。应用本申请，可以避免对蓝宝石层进行过刻蚀，从而有效的降低因蓝宝石层过刻引发的衬底外延缺陷，提高LED芯片良率。CN111599674ACN111599674A权利要求书1/1页1.一种复合衬底的刻蚀方法，所述复合衬底包括蓝宝石层和设置在所述蓝宝石层上的二氧化硅层，其特征在于，包括：第一主刻蚀步骤，采用掩膜刻蚀气体和二氧化硅刻蚀气体对所述二氧化硅层上的掩膜层和所述二氧化硅层进行刻蚀，获得二氧化硅基础图形及位于所述二氧化硅基础图形之上的残留掩膜图形；第二主刻蚀步骤，采用所述二氧化硅刻蚀气体，对所述二氧化硅基础图形和所述残留掩膜图形进行刻蚀，去除所述残留掩膜图形，获得二氧化硅残留层及位于所述二氧化硅残留层之上的二氧化硅目标图形；过刻蚀步骤，采用氧化硅对蓝宝石的选择比大于预设阈值的刻蚀气体，对所述二氧化硅残留层及所述二氧化硅目标图形进行刻蚀，去除所述二氧化硅残留层，获得所述二氧化硅目标图形。2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述预设阈值为10：1。3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述氧化硅对蓝宝石的选择比大于预设阈值的刻蚀气体包括四氟甲烷。4.根据权利要求1-3任一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述二氧化硅基础图形和所述残留掩膜图形的截面形状均为梯形；所述二氧化硅目标图形的形状为圆锥形。5.根据权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第一主刻蚀步骤中，控制刻蚀速率和工艺时间，使所述残留掩膜图形的厚度处于预设范围内。6.根据权利要求5所述的刻蚀方法，其特征在于，所述预设范围为300nm-600nm。7.根据权利要求1-3任一项所述的刻蚀方法，其特征在于，所述掩膜刻蚀气体包括氧气。8.根据权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于，所述第二主刻蚀步骤，进一步包括：形状修饰步骤，采用所述二氧化硅刻蚀气体对所述二氧化硅基础图形和所述残留掩膜图形进行刻蚀，控制刻蚀速率和二氧化硅与蓝宝石的选择比，将所述残留掩膜图形完全刻蚀，获得二氧化硅预留层及位于所述二氧化硅预留层之上的圆锥形的二氧化硅图形，且所述圆锥形的二氧化硅图形的高度大于所述二氧化硅目标图形的高度；厚度修饰步骤，采用所述二氧化硅刻蚀气体继续对所述二氧化硅预留层和所述圆锥形的二氧化硅图形进行刻蚀，控制刻蚀速率和工艺时间，获得所述二氧化硅残留层及所述二氧化硅目标图形。9.根据权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于，所述二氧化硅预留层的厚度满足在所述形状修饰步骤和所述厚度修饰步骤中刻蚀不到所述蓝宝石层。10.根据权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于，所述二氧化硅预留层的厚度大于所述形状修饰步骤中的最大刻蚀深度差。2CN111599674A说明书1/7页复合衬底的刻蚀方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种复合衬底的刻蚀方法。背景技术[0002]图形化蓝宝石衬底(PatternedSapphireSubstrate，PSS)，是目前普遍采用的一种提高氮化镓(GaN)基LED器件光提取效率的工艺技术，其主要是先在蓝宝石(Al2O3)衬底上生长干法刻蚀用掩膜，然后用光刻工艺将掩膜刻出图形，再采用等离子体刻蚀工艺刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜。再在其PSS上生长GaN材料，使得GaN材料的纵向外延变为横向外延，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的寿命。且有源区发出的光，经由GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了LED的光从正面(正