[發(fā)明專利]圖形化復(fù)合襯底的形成方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110231971.7 | 申請日： | 2021-03-02 |
| 公開（公告）號： | CN112968093B | 公開（公告）日： | 2023-02-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉思東 | 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： | H01L33/22 | 分類號： | H01L33/22;H01L33/00 |
| 代理公司： | 深圳市嘉勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44651 | 代理人： | 何龍其 |
| 地址： | 100176 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 圖形 復(fù)合 襯底 形成 方法 | ||
本申請公開一種圖形化復(fù)合襯底的形成方法，包括：提供表面形成有第一材料層的基底，第一材料層表面形成有圖形化的掩膜；對掩膜進(jìn)行第一刻蝕，使得掩膜的側(cè)壁與參考平面之間具有第一傾斜角，第一傾斜角大于目標(biāo)傾斜角，且兩者之差小于第一閾值；對第一材料層和掩膜進(jìn)行第二刻蝕，直至去除所述掩膜，在第一材料層內(nèi)形成開口，開口之間形成凸起，開口側(cè)壁與參考平面之間具有第二傾斜角，第二傾斜角與目標(biāo)傾斜角之差小于第二閾值，第二閾值小于所述第一閾值；沿開口進(jìn)行第三刻蝕，將凸起進(jìn)一步刻蝕為錐體，并在基底內(nèi)形成凹陷，錐體側(cè)壁、凹陷的側(cè)壁與參考平面之間均具有目標(biāo)傾斜角。所述圖形化復(fù)合襯底有利于提高在其表面形成的半導(dǎo)體外延層的質(zhì)量。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圖形化復(fù)合襯底的形成方法。
背景技術(shù)
LED芯片的制作需要在襯底上外延半導(dǎo)體材料，例如GaN、AlN等。外延半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量是影響LED芯片性能的核心因素之一。而外延半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量與襯底的形貌有很大關(guān)系。
圖形化藍(lán)寶石襯底(PSS)是LED芯片應(yīng)用最廣泛的襯底材料。請參考圖1，其制作方法是在藍(lán)寶石平片10上先加工出均勻分布的圓柱形掩膜，再利用掩膜干法刻蝕出藍(lán)寶石圓錐圖形11。相對于藍(lán)寶石平片襯底，PSS可以降低外延半導(dǎo)體層的缺陷，提高外延半導(dǎo)體材料的晶體質(zhì)量，將芯片亮度提升30％以上。
隨著PSS對亮度提升接近極限，以及襯底技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了二氧化硅-藍(lán)寶石復(fù)合圖形化襯底(SiO2 PSS)。請參考圖2，在圖形化藍(lán)寶石襯底10上形成圖形化二氧化硅層21，SiO2 PSS對芯片亮度有進(jìn)一步提升，其原理是利用二氧化硅的折射率小于藍(lán)寶石的折射率，全反射角減小，進(jìn)一步改變LED光輸出路徑，有更多的光逃出器件外產(chǎn)生發(fā)光。
現(xiàn)有技術(shù)的LED芯片的性能還有待進(jìn)一步的提高。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N圖形化復(fù)合襯底的形成方法，以提高LED芯片的性能。
本申請?zhí)峁┑囊环N圖形化復(fù)合襯底的形成方法，包括：提供表面形成有第一材料層的基底，所述第一材料層表面形成有圖形化的掩膜；對所述掩膜進(jìn)行第一刻蝕，使得所述掩膜的側(cè)壁向所述掩膜的中心傾斜，所述掩膜的側(cè)壁與參考平面之間具有第一傾斜角，所述參考平面為平行于所述基底表面的平面，所述第一傾斜角大于目標(biāo)傾斜角，且兩者之差小于第一閾值；對所述第一材料層和所述掩膜進(jìn)行第二刻蝕，直至去除所述掩膜，在所述第一材料層內(nèi)形成開口，所述開口之間形成凸起，所述開口的側(cè)壁向所述凸起側(cè)傾斜，且與參考平面之間具有第二傾斜角，所述第二傾斜角與目標(biāo)傾斜角之差小于第二閾值，所述第二閾值小于所述第一閾值；沿所述開口進(jìn)行第三刻蝕，將所述凸起進(jìn)一步刻蝕為錐體，并在所述基底內(nèi)形成凹陷，所述錐體的側(cè)壁、所述凹陷的側(cè)壁與所述參考平面之間均具有目標(biāo)傾斜角。
可選的，所述對所述掩膜進(jìn)行第一刻蝕包括:向工藝腔室內(nèi)通入具有各向同性刻蝕能力的刻蝕氣體，將其激發(fā)為等離子體，并同時施加垂直于基底表面方向的電場，以對所述掩膜進(jìn)行所述第一刻蝕。
可選的，所述掩膜的材料為光刻膠，所述第一刻蝕采用的刻蝕氣體包括Cl2和SF6中的至少一種。
可選的，所述第一刻蝕過程中，對所述掩膜和所述第一材料層的刻蝕選擇比大于5；和/或，所述第二刻蝕過程中，對所述第一材料層和所述掩膜的刻蝕選擇比為0.8～1.5；和/或，所述第三刻蝕過程中，對所述基底和所述第一材料層的刻蝕選擇比大于2。
可選的，所述第一閾值范圍為15°～25°，第二閾值范圍為5°～10°。
可選的，所述第一傾斜角范圍為70°～75°，所述第二傾斜角范圍為55°～60°，所述目標(biāo)傾斜角范圍為50°～55°。
可選的，所述凹陷的深度為150nm～250nm。
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