[發明專利]GaN襯底的刻蝕方法

在審

• 申請號: 202211034622.7
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115376908A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 李萍萍;林源為
• 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: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/28;C09K13/00;H01L33/00;H01L33/38
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 廉莉莉

本發明公開了一種GaN襯底的刻蝕方法，包括：在GaN襯底的頂面上形成第一掩膜層；在第一掩膜層的表面制作圖案化的光刻膠層；刻蝕步驟，利用刻蝕氣體連續刻蝕第一掩膜層和GaN襯底，以在GaN襯底形成由刻蝕溝槽相互隔離的多個微結構，微結構具有設定的側壁傾角；其中，刻蝕氣體包括氯基氣體、含溴元素的氣體以及含硼氣體。本發明能夠實現避免干法刻蝕高角度GaN微結構產生的微溝槽效應。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，更具體地，涉及一種GaN襯底的刻蝕方法。

背景技術

隨著LED技術的發展，LED從傳統LED照明應用逐漸走向顯示領域。在目前眾多顯示技術中，Micro-LED顯示技術由于其優異的圖像質量、出色的壽命穩定性等突出優點，被認為是具有顛覆性的新一代顯示技術，得到了學術界和產業界的廣泛關注。Micro-LED的尺寸(1～100μm)比傳統照明LED(300μm～1mm)明顯減小，同時，為了增加單位面積芯片數量，增加發光面積，提高芯片集成度，減少crosstalk(互擾)效應，Micro-LED發光芯片的mesa(高臺)、ISO(感光)制程都較傳統LED提出了更高的角度的要求，以Mesa電極刻蝕工藝為例，傳統LED刻蝕角度要求為30～40°，Micro-LED刻蝕角度要求則提升至60～80°。

GaN-Mesa電極刻蝕采用等離子體干法蝕刻是Micro-LED芯片制程的關鍵步驟，但是，在實際刻蝕過程中發現，運用傳統的氯基刻蝕體系，刻蝕低角度GaN-Mesa(側壁傾角＜40°)，不會出現微溝槽問題，如圖1a所示，而對于高角度的GaN-Mesa刻蝕(側壁傾角＞60°)，刻蝕極容易在Mesa圖形的拐角處(刻蝕側壁與刻蝕底部的交界處)形成如圖1b所示的微溝槽結構。微溝槽的存在容易使LED芯片在工作過程中，在此位置產生電流堆積，從而造成芯片性能下降，采用已知的氯基刻蝕體系已無法滿足Mini/Micro-LED-Mesa高角度刻蝕的要求。

發明內容

本發明的目的是提出一種GaN襯底的刻蝕方法，實現避免干法刻蝕高角度GaN微結構產生的微溝槽效應。

為實現上述目的，本發明提出一種GaN襯底的刻蝕方法，包括：

在GaN襯底的頂面上形成第一掩膜層；

在所述第一掩膜層的表面制作圖案化的光刻膠層；

刻蝕步驟，利用刻蝕氣體連續刻蝕所述第一掩膜層和所述GaN襯底，以在所述GaN襯底形成由刻蝕溝槽相互隔離的多個微結構，所述微結構具有設定的側壁傾角；

其中，所述刻蝕氣體包括氯基氣體、含溴元素的氣體以及含硼氣體。

可選地，所述氯基氣體包括Cl₂，所述含硼氣體包括BCl₃。

可選地，所述氯基氣體包括Cl₂、BCl₃的至少其中之一，所述含硼氣體包括硼烷類氣體。

可選地，所述刻蝕氣體還包括含氮類氣體，所述刻蝕氣體中的硼元素和氮元素的摩爾量相等。

可選地，所述含氮類氣體包括NH₃、N₂的至少其中之一。

可選地，所述刻蝕氣體還包括碳氟類氣體。

可選地，含溴元素的氣體為含氫元素和溴元素的氣體。

可選地，所述硼烷類氣體流量范圍為5～20sccm；所述碳氟類氣體流量范圍為20～50sccm；所述含溴氣體流量范圍為40～100sccm；所述含氮氣體流量范圍為20～80sccm；所述氯基氣體流量范圍10～40sccm。

可選地，所述硼烷類氣體、所述含氮類氣體、所述碳氟類氣體以及所述含溴元素的氣體的流量之和為所述刻蝕氣體總流量的60％～80％。