[發(fā)明專利]一種刻蝕用掩膜組及應(yīng)用其的襯底刻蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410639922.7
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN105655231B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宗興
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/027
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供的刻蝕用掩膜組及應(yīng)用其的襯底刻蝕方法，其包括采用光刻膠材料制作的第一掩膜層，以及采用可提高相對于襯底的刻蝕選擇比的材料制作第二掩膜層，其中，第一掩膜層設(shè)置在襯底的表面上；第二掩膜層設(shè)置在第一掩膜層上；第一掩膜層和第二掩膜層各自的圖形底部寬度被設(shè)置為：第一掩膜層和第二掩膜層之間的預(yù)設(shè)連線的傾斜角度與第一掩膜層的固定傾斜角度一致。本發(fā)明提供的刻蝕用掩膜組，其可以達(dá)到改善襯底的圖形形貌的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種刻蝕用掩膜組及應(yīng)用其的襯底刻蝕方法。

背景技術(shù)

PSS(Patterned Sapp Substrates，圖形化藍(lán)寶石襯底)技術(shù)是目前普遍采用的一種提高GaN(氮化鎵)基LED器件的出光效率的方法。在進行PSS工藝的過程中，其通常在襯底上生長干法刻蝕用掩膜，并采用光刻工藝將掩膜刻出圖形；然后采用ICP技術(shù)刻蝕襯底表面，以形成需要的圖形，再去除掩膜，并采用外延工藝在刻蝕后的襯底表面上生長GaN薄膜。目前，由于采用ICP技術(shù)刻蝕襯底表面所獲得的圖形形貌可以影響LED器件的出光效果，尤其是側(cè)壁平直的圓錐狀圖形形貌可以顯著提高出光效率，因而該形貌受到了越來越多的廠家的歡迎，成為了目前較為流行的一種工藝指標(biāo)。

目前，普遍采用的掩膜結(jié)構(gòu)如圖1A所示，掩膜僅由光刻膠一種材料制作，且用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝制作形成截面為倒梯形、正梯形或者矩形的圓臺。以截面為矩形的光刻膠掩膜為例，采用ICP等離子體方法刻蝕襯底，且包括主刻蝕步驟和過刻蝕步驟。其中，在進行主刻蝕步驟的過程中，圖形形貌的演變過程如圖1B所示，首先，光刻膠掩膜逐漸被刻蝕，同時其側(cè)壁頂部被刻蝕形成截面為正梯形的圓臺，此時光刻膠掩膜的截面形狀由底部的矩形和頂部的正梯形組成，如圖1B中的圖形形貌S1所示；隨著刻蝕深度的增加，掩膜底部矩形的部分逐漸被消耗，直至基片表面的掩膜形成正梯形，如圖1B中的圖形形貌S2所示，此時掩膜側(cè)壁的傾斜角度為A；隨著刻蝕深度的繼續(xù)增加，光刻膠掩膜開始橫向收縮，襯底側(cè)壁開始出現(xiàn)拐角，如圖1B中的圖形形貌S3所示，側(cè)壁底部1的傾斜角度為B，而側(cè)壁頂部2的傾斜角度為C，且C小于B，并且拐角的高度為H，掩膜側(cè)壁的傾斜角度不變，仍然為A。然后開始進行過刻蝕步驟，用以修飾襯底的圖形形貌。然而，由于光刻膠掩膜的耐刻蝕性較差，其橫向收縮速度過快，導(dǎo)致側(cè)壁頂部2的傾斜角度C很小，即，襯底側(cè)壁上的拐角(側(cè)壁底部1和側(cè)壁頂部2的夾角)過大，從而造成過刻蝕步驟無法將側(cè)壁修飾平直，最終獲得的圖形形貌表現(xiàn)為側(cè)壁形成被修飾不足的圓弧形，如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種刻蝕用掩膜組及應(yīng)用其的襯底刻蝕方法，其可以達(dá)到改善襯底的圖形形貌的目的。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種刻蝕用掩膜組，其通過采用光刻工藝在襯底的表面上制作形成所需的圖形，以控制襯底刻蝕后獲得的圖形的側(cè)壁拐角，其包括采用光刻膠材料制作的第一掩膜層，以及采用可提高相對于襯底的刻蝕選擇比的材料制作第二掩膜層，其中，所述第一掩膜層設(shè)置在所述襯底的表面上；所述第二掩膜層設(shè)置在所述第一掩膜層上；所述第一掩膜層和第二掩膜層各自的圖形底部寬度被設(shè)置為：所述第一掩膜層和第二掩膜層之間的預(yù)設(shè)連線的傾斜角度與所述第一掩膜層的固定傾斜角度一致；所述預(yù)設(shè)連線為所述第一掩膜層的圖形底角和與之相同一側(cè)的所述第二掩膜層的圖形底角之間的連線；所述固定傾斜角度為僅利用所述第一掩膜層刻蝕襯底時，所述第一掩膜層在出現(xiàn)正梯形截面時的側(cè)壁傾斜角度。

優(yōu)選的，所述第二掩膜層的厚度被設(shè)置為：在刻蝕所述襯底的過程中，使所述第二掩膜層在所述第一掩膜層開始橫向收縮時完全被消耗。

優(yōu)選的，所述第一掩膜層的圖形截面為正梯形或者矩形。

優(yōu)選的，所述可提高相對于所述襯底的刻蝕選擇比的材料包括鋁、鎳或者二氧化硅。

優(yōu)選的，所述第二掩膜層的圖形截面為正梯形或者矩形。

作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種襯底刻蝕方法，其包括以下步驟：