[发明专利]一种图形化衬底的方法

说明书

本发明提供了一种图形化衬底的方法，包括：主刻蚀过程，对表面形成有掩膜的衬底进行主刻蚀，在掩膜的覆盖面积减小之前结束主刻蚀过程；过刻蚀过程，对经过主刻蚀的衬底进行过刻蚀，过刻蚀过程中掩膜的刻蚀速率小于主刻蚀过程中掩膜的刻蚀速率。本发明所提供的图形化衬底的方法通过在掩膜的覆盖面积减小之前结束主刻蚀，避免了在主刻蚀过程中PSS图形侧壁出现突兀的拐角，之后通过在过刻蚀过程中降低掩膜的刻蚀速率，以减小掩膜的内缩速率，使最终形成的PSS三角锥形侧壁的拐角角度增大，从而提高了三角锥形侧壁的光滑平整度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种图形化衬底的方法。

背景技术

随着LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)领域工艺技术的发展，以及整个LED行业的迅速壮大，对GaN(氮化镓)基LED器件PSS(Patterned Sapphire Substrates，图形化蓝宝石衬底)的研究也逐渐增多，厂家纷纷采用PSS技术，以提高LED器件的光提取效率。

PSS技术是指在蓝宝石衬底上涂覆干法刻蚀用掩膜(一般为光刻胶)，之后采用光刻工艺将掩膜刻出图形，再利用ICP(Inductive Coupled Plasma，电感耦合等离子体)刻蚀技术刻蚀掩膜所暴露出来的蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底的表面形成PSS图形，之后去除掩膜，在衬底上生长GaN。由于PSS图形的存在，GaN的生长由纵向外延变为横向外延，这一方面可以有效减少GaN外延层的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命，另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面的多次散射，改变了全反射光的出射角，从而增加了光从蓝宝石衬底出射的几率，提高了光的提取效率。

如图1所示，目前行业中普遍认可的一种PSS图形为三角锥形，三角锥形侧壁的光滑平整度是保证其表面所形成的GaN外延层具有良好的膜层质量的关键。

现有技术中通过PSS形成三角锥形的过程一般包括两步刻蚀：第一步为主刻蚀(Main Etch，ME)，主要用以形成PSS图形的初步形貌，第二步为过刻蚀(Over Etch，OE)，主要用以对PSS图形的外部轮廓进行修饰，使其表面光滑平整。前述两步刻蚀形成三角锥形可分为四个不同阶段：第一阶段，如图2a所示，主刻蚀步骤开始，刻蚀蓝宝石衬底1未被光刻胶2遮盖的区域；随着主刻蚀的进行，进入第二阶段，如图2b所示，此时因受刻蚀气体的轰击，光刻胶2外表层被刻蚀掉一部分，底部内缩，遮盖面积变小，原本被光刻胶2覆盖的区域的边缘被暴露出来，进而被刻蚀；随着刻蚀的继续，如图2c所示，进入第三阶段，此时蓝宝石衬底1上的PSS图形侧壁具有突出的拐角α，一般为150°，主刻蚀阶段结束；接着，进入第四阶段，如图2d所示，进行过刻蚀，修饰主刻蚀阶段的拐角α，尽量使刻蚀所得三角锥形11的侧壁变得光滑平整。

但是，由于在主刻蚀步骤中所形成的PSS图形的突出的拐角α较突兀，因此在过刻蚀步骤完毕后，所得到的三角锥形的底部容易残留一拐角β，造成三角锥形的侧壁不够光滑平整，进而会影响到其上生长的薄膜的质量。

发明内容

为克服上述现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题为：提供一种图形化衬底的方法，以增大图形化衬底所得到的三角锥形侧壁上的拐角角度，提高侧壁的光滑平整度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种图形化衬底的方法，包括：对表面形成有掩膜的衬底进行主刻蚀，在所述掩膜的覆盖面积减小之前结束所述主刻蚀过程；对经过所述主刻蚀的衬底进行过刻蚀，所述过刻蚀过程中所述掩膜的刻蚀速率小于所述主刻蚀过程中所述掩膜的刻蚀速率。

优选的，所述过刻蚀过程中所述掩膜的刻蚀速率小于所述主刻蚀过程中所述掩膜的刻蚀速率具体为：所述过刻蚀过程所采用的气体压力小于所述主刻蚀过程所采用的气体压力。