[发明专利]衬底刻蚀方法

说明书

本发明提供一种衬底刻蚀方法，包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤，主刻蚀步骤进一步包括步骤S1和步骤S2，当图形侧壁出现拐角时，结束步骤S1，同时开始步骤S2；过刻蚀步骤进一步包括步骤S3和步骤S4，当拐角的高度达到固定值时，结束步骤S3，同时开始步骤S4；其中，步骤S1和步骤S4所采用的用于冷却衬底的背吹气压小于步骤S2和步骤S3所采用的用于冷却衬底的背吹气压。本发明提供的衬底刻蚀方法，其可以在对衬底图形的高度影响较小的情况下，增大衬底图形的底宽，从而可以获得底宽和高度均满足要求的衬底图形。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种衬底刻蚀方法。

背景技术

图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)作为普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法，目前已广泛的应用在LED制备领域中。适宜的图形形貌和尺寸是减少外延晶体缺陷、提高内量子效率的必要条件，目前理想的衬底图形为锥形结构，高度一般为1～2μm，间隔为2～3μm，底宽为2～3μm，侧壁斜角为31.6°。

ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体)技术是一种制备蓝宝石图形衬底的方法，其以能够控制等离子体密度和轰击能量，适于辉光放电时自动匹配网络等优点而广泛应用。该方法一般以BCl₃或CHF₃或二者的混合气体作为反应气体，并通过控制工作压强、反应气体流量、磁场强度和直流偏压等的参数，控制工艺的刻蚀速率和均匀性，以使得衬底图形的高度和底宽达到要求。

现有的一种调节方式是在工艺过程中采用较低的刻蚀速率的方式来增加衬底图形的底宽。例如，在进行主刻蚀步骤的过程中降低下电极功率，这可以减少等离子体对图形侧壁的轰击，从而可以增加锥形结构的底部展宽，进而达到增加底宽的目的。但是，降低刻蚀速率不仅会导致工艺时间变长，从而降低了生产效率，而且还会因为在工艺过程中，在图形侧壁上形成的拐角高度过高，导致该拐角在工艺结束之后无法消除，如图1所示，为采用较低的刻蚀速率获得的衬底图形形貌的扫描电镜图。

现有的另一种调节方式是通过在工艺过程中采用较高的背吹气压，来降低衬底温度，以减少副产物的挥发，使其附着于侧壁，从而可以增加衬底图形的底宽，但是由于降低衬底温度会增加光刻胶的刻蚀速率，导致衬底图形的高度降低，如图2所示，为在整个工艺过程中，采用较高的背吹气压获得的衬底图形形貌的扫描电镜图，由图2可知，虽然图形底宽为2.75μm，满足要求，但是图形高度仅为1.53μm，没有达到要求范围(如1.6～1.7μm)。反之，若提高衬底温度，虽然可以提高衬底图形的高度，但会导致衬底图形的底宽减小。因此，如何获得底宽和高度均满足要求的衬底图形，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明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，其可以在对衬底图形的高度影响较小的情况下，增大衬底图形的底宽，从而可以获得底宽和高度均满足要求的衬底图形。

为实现本发明的目的而提供一种衬底刻蚀方法，包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤，

所述主刻蚀步骤进一步包括步骤S1和步骤S2，当图形侧壁出现拐角时，结束所述步骤S1，同时开始所述步骤S2；

所述过刻蚀步骤进一步包括步骤S3和步骤S4，当所述拐角的高度达到固定值时，结束所述步骤S3，同时开始所述步骤S4；

其中，所述步骤S1和所述步骤S4所采用的用于冷却衬底的背吹气压小于所述步骤S2和所述步骤S3所采用的用于冷却衬底的背吹气压。

优选的，所述步骤S1和所述步骤S4均采用第一背吹气压冷却衬底；所述步骤S2和所述步骤S3均采用第二背吹气压冷却衬底；所述第一背吹气压小于所述第二背吹气压。

优选的，根据在进行所述主刻蚀步骤的过程中，掩膜的刻蚀速率判断图形侧壁出现拐角的时刻。