基片刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种基片刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]PSS (Patterned Sapp Substrates,图形化蓝宝石衬底)技术是目前普遍采用的一种提高GaN (氮化镓)基LED器件的出光效率的方法。在进行PSS工艺的过程中，其通常在基片上生长干法刻蚀用掩膜，并采用光刻工艺将掩膜刻出图形；然后采用ICP技术刻蚀基片表面，以形成需要的图形，再去除掩膜，并采用外延工艺在刻蚀后的基片表面上生长GaN薄膜。目前，由于采用ICP技术刻蚀基片表面所获得的形貌和高度可以影响LED器件的出光效果，越来越多的厂家为了追求更高的出光效果，要求在获得剖面形状近似为直边三角形的理想形貌的前提下，能够获得更高的刻蚀高度。
[0003]现有的一种基片刻蚀方法通常采用BCl3 (氯化硼)作为刻蚀气体，并包括两个步骤，即:主刻蚀步骤和过刻蚀步骤。其中，主刻蚀步骤用于控制工艺的刻蚀速率和刻蚀选择比；过刻蚀步骤用于调节基片形貌。然而，上述基片刻蚀工艺在实际应用中存在以下问题，即:
[0004]在主刻蚀步骤中，随着工艺时间的增加，掩膜相对的两个侧壁会朝向彼此横向收缩，导致基片侧壁因掩膜的横向收缩而出现拐点。在这种情况下，若采用较高的偏压功率(例如，280W)，如图1所示，会导致刻蚀选择比较低，从而虽然拐点的高度会因掩膜提前收缩而降低，但是最终获得的刻蚀高度较低；若采用较低的偏压功率(例如，180W)，如图2所示，会提闻拐点的闻度，导致获得的基片形貌不理想。
[0005]为此，人们对上述基片刻蚀方法进行了改进，即:将主刻蚀步骤进一步分为两个子步骤，在第一子步骤中，采用较高的偏压功率(通常在400?700W)进行短时间刻蚀(刻蚀时间不大于2分钟)，以修饰PR掩膜形貌；第二子步骤的工艺参数与上述主刻蚀步骤大致相同。
[0006]虽然改进后的基片刻蚀方法可以增加对基片形貌的修饰，但是获得的刻蚀高度较低。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基片刻蚀方法，其可以在获得具有理想形貌的基片的如提下，提闻刻蚀闻度。
[0008]为实现本发明的目的而提供一种基片刻蚀方法，其包括以下步骤:第一主刻蚀步骤，用于修饰掩膜形貌；第二主刻蚀步骤，用于使掩膜提前开始横向收缩，以利于形成直边三角形刻蚀形貌；第三主刻蚀步骤，用于提高刻蚀选择比，以提高刻蚀高度；过刻蚀步骤，用于调节基片形貌；其中，在掩膜开始横向收缩时停止所述第二主刻蚀步骤，同时开始进行所述第三主刻蚀步骤。
[0009]其中，在所述第二主刻蚀步骤中，根据对所述掩膜的尺寸、耐刻蚀性和/或所需的刻蚀高度的要求，调节偏压功率。
[0010]其中，所述偏压功率的取值范围在230?450W。
[0011]其中，在所述第三主刻蚀步骤中，偏压功率的取值范围在100?250W。
[0012]其中，在所述第三主刻蚀步骤中，根据工艺对刻蚀高度、完成所述第三主刻蚀步骤之后掩膜的剩余高度的要求，调节刻蚀时间。
[0013]其中，要求所述刻蚀高度大于1.4 μ m。
[0014]其中，在所述第一主刻蚀步骤中，刻蚀时间的取值范围在I?2min。
[0015]其中，在所述第一主刻蚀步骤中，偏压功率的取值范围在200?700W。
[0016]其中，在所述第一、第二和第三主刻蚀步骤中，刻蚀气体包括BCl3 ;或者刻蚀气体包括BCl3以及CHF3、CH4和/或H2的混合气体。
[0017]其中，在所述第一、第二和第三主刻蚀步骤中，激励功率的取值范围在1600?3000W。
[0018]其中，在所述第一、第二和第三主刻蚀步骤中，工艺气压的取值范围在1.5?3mT。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明提供的基片刻蚀方法，其通过在掩膜开始横向收缩时增设用于提高刻蚀选择比的第三主刻蚀步骤，不仅可以允许第二主刻蚀步骤采用较高的偏压功率，以使掩膜提前开始横向收缩，从而可以降低拐点的高度，而且还可以通过提高刻蚀选择比而提高刻蚀高度，也就是说，通过首先借助第二主刻蚀步骤使掩膜提前收缩而降低拐点，以利于形成直边三角形刻蚀形貌，从而起到修饰基片形貌的作用，然后借助第三主刻蚀步骤提高刻蚀选择比，从而起到提高刻蚀高度的作用，由此，本发明提供的基片刻蚀方法可以在获得具有理想形貌的基片的如提下，提闻刻蚀闻度。
【附图说明】
[0021]图1为采用较高的偏压功率的主刻蚀步骤之后以及过刻蚀步骤之后分别获得的基片形貌的扫描电镜图；
[0022]图2为采用较低的偏压功率的主刻蚀步骤之后以及过刻蚀步骤之后分别获得的基片形貌的扫描电镜图；
[0023]图3A为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图；
[0024]图3B为在刻蚀过程中，基片形貌出现拐点的过程；
[0025]图4为第二主刻蚀步骤结束后的基片形貌的扫描电镜图；
[0026]图5为第三主刻蚀步骤结束后的基片形貌的扫描电镜图；以及
[0027]图6为过刻蚀步骤结束后的基片形貌的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0028]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的基片刻蚀方法进行详细描述。
[0029]图3A为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图。请参阅图3A，该方法包括以下步骤:
[0030]第一主刻蚀步骤，用于修饰掩膜形貌；
[0031]第二主刻蚀步骤，用于使掩膜提前开始横向收缩；
[0032]第三主刻蚀步骤，用于提高刻蚀选择比，以提高刻蚀高度；
[0033]过刻蚀步骤，用于调节基片形貌；
[0034]其中，在掩膜开始横向收缩时停止第二主刻蚀步骤，同时开始进行第三主刻蚀步骤。
[0035]在上述各个主刻蚀步骤中，均采用下述过程刻蚀基片，而仅是采用的工艺参数不同。刻蚀基片的具体过程为，即:向反应腔室通入刻蚀气体和辅助气体，并开启激励电源(例如射频电源)，激励电源向反应腔室施加激励功率，以使反应腔室内的刻蚀气体激发形成等离子体；开启偏压电源，偏压电源向基片施加偏压功率，以使等离子体刻蚀基片，直至对基片刻蚀预定刻蚀深度。工艺参数主要包括刻蚀气体的种类和流量、激励功率、偏压功率、工艺气压(即，反应腔室的腔室压力)以及工艺时间等。
[0036]过刻蚀步骤的具体过程与上述主刻蚀步骤相类似，也仅是采用的工艺参数不同，以调节基片的沟槽形貌。在实际应用中，过刻蚀步骤相对于主刻蚀步骤采用较小的刻蚀气体流量、较低的腔室压力和激励功率以及较高的偏压功率，用以调节基片形貌，即，调节沟槽侧壁形貌及倾斜角度。优选地，过刻蚀步骤的工艺参数为:工艺气压的取值范围在1.5?3mT ;激励功率的取值范围在1400?2000W ;偏压功率的取值范围在200?700W。
[0037]本发明提供的基片刻蚀方法，通过将主刻蚀步骤进一步分为三个步骤，并通过调整该三个步骤的工艺参数，而最终实现在获得具有理想形貌的基片的前提下，提高刻蚀高度。
[0038]下面针对本发明提供的基片刻蚀方法的整个主刻蚀步骤进行详细描述。具体地，整个主刻蚀步骤所采用的刻蚀气体包括BCl3 (氯化硼);或者BCl3以及CHF3 (三氟氢化碳)、CH4 (四氢化碳)和