[發明專利]藍寶石襯底的刻蝕方法

在審

• 申請號: 202111556267.5
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114220893A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 劉思東
• 申請（專利權）人: 北京北方華創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: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 周永強

本申請公開了一種藍寶石襯底的刻蝕方法，涉及半導體技術領域。一種藍寶石襯底的刻蝕方法包括：掩膜形成步驟，在藍寶石襯底的表面形成光刻膠掩膜圖形；第一刻蝕步驟，通入第一刻蝕氣體刻蝕藍寶石襯底和光刻膠掩膜圖形，使藍寶石襯底上初步形成所需的圖形輪廓，同時在光刻膠掩膜圖形的側壁形成拐角；第二刻蝕步驟，通入第二刻蝕氣體刻蝕光刻膠掩膜圖形，去除拐角并修直光刻膠掩膜圖形的側壁；循環第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟，直到光刻膠掩膜圖形完全去除；第三刻蝕步驟，通入第三刻蝕氣體，并施加比第一刻蝕步驟高的下電極功率，獲得具有圓錐狀凸起結構的藍寶石襯底。本申請能夠解決PSS襯底側壁弧度大導致芯片亮度降低的問題。

技術領域

本申請屬于半導體技術領域，具體涉及一種藍寶石襯底的刻蝕方法。

背景技術

圖形化藍寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate,PSS)是LED芯片領域應用較為廣泛的襯底材料，相比于藍寶石平片襯底，PSS可將芯片亮度提升約30％。

當前PSS制備方法是在藍寶石平片上依次利用勻膠、曝光、顯影設備制作均勻分布的圓柱形光刻膠掩膜(PR)，然后將晶圓置于干法刻蝕設備(ICP)中制備均勻分布的圓錐圖形。

如圖1所示，無論光從PSS襯底的側壁表面反射后逃出芯片表面發光，還是進入PSS襯底的內部經過兩次折射后再逃逸出芯片發光，PSS襯底的側壁弧度對LED光輸出路徑都有直接影響。而當前技術制作PSS襯底時，實際所獲得的圖形的縱截面并非是理想的三角形，而是側壁有一定鼓起的炮彈形，如圖2所示，PSS側壁鼓起的高度稱之為弧度，也即，PSS鼓起的側壁至PSS理想側壁之間的最大距離，當前制作工藝制作的PSS側壁弧度一般為130～200nm。

由于PSS襯底的側壁弧度的存在，側壁對光的散射作用增強，一部分光無法逃逸出器件，導致芯片亮度降低。而PSS圖形越接近理想的圓錐形(縱截面為三角形，如圖1所示)，鏡面反射和折射作用越強，逃逸出器件的光越多，光提取效率越高，芯片亮度越高。因此，如何減小圖形側壁弧度成為PSS襯底刻蝕技術研究的一個關鍵點。

發明內容

本申請實施例的目的是提供一種藍寶石襯底的刻蝕方法，能夠解決PSS襯底側壁弧度大導致芯片亮度降低的問題。

為了解決上述技術問題，本申請是這樣實現的：

本申請實施例提供了一種藍寶石襯底的刻蝕方法，該刻蝕方法包括以下步驟：

掩膜形成步驟，在藍寶石襯底的表面形成具有多個柱狀凸起結構的光刻膠掩膜圖形，所述柱狀凸起結構的截面為圓形；

第一刻蝕步驟，通入第一刻蝕氣體刻蝕所述藍寶石襯底和所述光刻膠掩膜圖形，使所述藍寶石襯底上初步形成所需的圖形輪廓，同時在所述光刻膠掩膜圖形的側壁形成拐角；

第二刻蝕步驟，通入第二刻蝕氣體刻蝕所述光刻膠掩膜圖形，用以去除所述拐角，修直所述光刻膠掩膜圖形的側壁；

循環所述第一刻蝕步驟和所述第二刻蝕步驟，直到所述光刻膠掩膜圖形完全去除；

第三刻蝕步驟，通入第三刻蝕氣體，并施加比所述第一刻蝕步驟高的下電極功率刻蝕所述藍寶石襯底，通過物理轟擊作用獲得具有圓錐狀凸起結構的藍寶石襯底。

本申請實施例中，藍寶石襯底的刻蝕方法包括形成光刻膠掩膜圖形、通過第一刻蝕步驟在藍寶石襯底上刻蝕出所需圖形的輪廓，同時在光刻膠掩膜圖形的側壁形成拐角，通過第二刻蝕步驟將光刻膠掩膜圖形的側壁修直，重復第一刻蝕步驟和第二刻蝕步驟，直至光刻膠掩膜圖形完全消失，通過第三刻蝕步驟刻蝕藍寶石襯底，通過物理轟擊作用獲得具有圓錐狀凸起結構的藍寶石襯底。如此，本申請實施例中在藍寶石襯底刻蝕過程中進行掩膜形貌的修飾，從而保持藍寶石襯底的側壁無突兀拐角，進而獲得弧度為0nm或接近于0nm的理想圖形。因此，可以有效提高LED芯片光提取效率，提升LED芯片亮度。

附圖說明