1.本发明涉及芯片的制造领域，具体涉及一种制作特定芯片的图形化蓝宝石衬底（pss）蚀刻工艺中光刻胶的使用方法。
背景技术：
2.目前在led芯片的制造中需要使用图形化蓝宝石衬底（pss）。led蓝宝石衬底有许多优点：蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。由于蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光到中红外线都具有很好的透光性。因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上。它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045℃) 等特点。目前超高亮度白/蓝光led的品质取决于氮化镓磊晶(gan)的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关。pss用在led芯片上有两个好处：1.可以有效减少gan外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合、提高内量子效率，减小反向漏电流、提高led的寿命。
3.2.使有源区发出的光经gan和蓝宝石衬底界面多次散射，改变原全反射光的入射角、增加led光出射的几率，从而提高光的提取效率。
4.由于蓝宝石衬底具有上述特点和优点，常常被用作光电元件的材料。但由于其硬度高、耐高温等特点，同时也是一种相当难加工的材料。在led芯片制造中主要采用蚀刻机、光刻胶对蓝宝石衬底进行蚀刻以得到符合要求的图形化蓝宝石衬底。不同的光刻胶可以从工艺流程上、成本预算和性能上对pss刻蚀工艺产生影响。因此，特定的led芯片制造厂商往往固定采用单一品牌特定型号的光刻胶，这样无需重新调整自己的生产工艺。然而，受国际政治、突发社会事件的影响，光刻胶供应链经常出现供货短缺或不能供货的情况，进而导致相关led芯片厂商因为某个光刻胶的断货而停产。
技术实现要素：
5.为了解决出现某种光刻胶材料缺货导致led芯片生产停滞的问题，本发明提供一种图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺中光刻胶的使用方法。通过记录不同的光刻胶达到led芯片pss刻蚀工艺的要求、满足后段制程需要时所采用蚀刻机的菜单参数，以便后续出现某个型号的光刻胶断货时提供其他替代型号光刻胶以及对应的工艺参数制造图形化蓝宝石衬底，避免led芯片厂商因某个光刻胶的断货而停产。
6.本发明提供的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺中光刻胶的使用方法，包括：基于制造特定芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺采用的蚀刻机以及多种光刻胶，分别对相同的蓝宝石衬底进行蚀刻实验；对于每一种光刻胶，当其对蓝宝石衬底的蚀刻效果符合该芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺要求时，将所述特定蚀刻机对应的菜单参数记录到数据库；
在制造该芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻阶段使用的第一种光刻胶短缺时，采用所述数据库中记录的、供应能得到保障的第二种光刻胶及其对应的所述菜单参数完成所述图形化蓝宝石（pss）衬底的蚀刻。
7.进一步地，所述特定芯片为led芯片。该led芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺要求为：蓝宝石衬底蚀刻后的图形为高度在2.65至2.75μm之间，底宽在1.6μm至1.8μm之间的三角形，且三角形之间的一致度（unifmity）在3%以内。
8.进一步地，所述菜单参数包括主蚀刻菜单参数和过蚀刻菜单参数。所述主蚀刻菜单参数和过蚀刻菜单参数均包括：蚀刻压强、蚀刻机上电极功率、蚀刻机下电极功率、bcl3气体的流量、蚀刻温度、背部he气压强、蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值。
9.通过本发明提供的技术方案能够使芯片厂商在当前pss蚀刻阶段采用的光刻胶短缺时，及时采用其他可替代型号的光刻胶及其对应的工艺参数（蚀刻机的菜单参数）完成图形化蓝宝石衬底的蚀刻，避免因某种光刻胶材料缺货整个芯片生产的停滞。
附图说明
10.图1为本发明提供的pss蚀刻工艺中光刻胶的使用方法的流程示意图；图2-图6分别为本发明的一个实施例中采用azgxr-601光刻胶进行pss蚀刻实验的一个样本切片相关考察点的测量图像。
具体实施方式
11.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
12.如图1所示，本发明提供一种图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺中光刻胶的使用方法。该方法包括以下步骤：基于制造特定芯片的图形化蓝宝石衬底所用的蚀刻机以及多种光刻胶，分别进行所述芯片的蓝宝石衬底蚀刻实验；对于每一种光刻胶，调整所述蚀刻机的菜单参数，当其对蓝宝石衬底的蚀刻效果符合该芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺要求时，将所述蚀刻机的菜单参数记录到数据库；当制造该芯片的图形化蓝宝石衬底使用的第一种光刻胶短缺时，采用所述数据库中记录的、供应能得到保障的第二种光刻胶及其对应的所述菜单参数进行蓝宝石衬底蚀刻以获得该芯片的图形化蓝宝石衬底。
13.所述特定芯片为led芯片。该led芯片的图形化蓝宝石衬底蚀刻工艺要求为：蓝宝石衬底蚀刻后的图形为，高度在2.65~2.75μm之间、底宽在1.6~1.8μm之间的三角形，且三角形之间的一致度在3%以内。
14.所述菜单参数包括：蚀刻压力、蚀刻机上电极功率、蚀刻机下电极功率、bcl3气体的流量、蚀刻温度、背部he气压强、蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值。其中，蚀刻压强的单位为mtorr（毫托），主要影响蚀刻的速率和产品的均匀性；上电极功率和下电极功率单位是瓦（w），主要影响蚀刻的速率和产品的形貌；三氯化硼（bcl3）气体作为主要的蚀刻气体,对蚀刻速率和形貌起到主要的作用，其流量单位为sccm；背he（背面氦气）在工艺中影响工艺温度进而影响产品的均匀性，采用压强单位torr（托）；蚀刻温度，则指蚀刻
蓝宝石衬底时的蚀刻环境温度；电流线圈内圈电流和外圈电流的比值（c5）是电流线圈的分布比值，c5=（i
内
/i
总
）
×
60，i
内
表示线圈内圈电流大小，i
外
表示电流线圈外圈电流大小，c5越大表示内圈电流越大，中间的蚀刻速率会越快；c5越小表示外圈的电流大，则边缘的蚀刻速率快。在蚀刻过程中，上述每个工艺参数都有其设定的范围。例如，压力的设定范围2~14mt,上电极功率的设定范围200w~2500w,下电极功率的设定范围是0~1200w，bcl3最大流量是200sccm,背he设定范围是0~10 torr,(c5/60)的设定范围是0~1，工艺温度一般在15~40℃之间。
15.在一个实施例中，选择表1中的6种不同光刻胶（pr），采用机台为“北方微380机台（265）-4寸-pss-7片先锋al托盘”的蚀刻机分别对蓝宝石衬底进行蚀刻实验。对于其中每一种光刻胶调整所述蚀刻机的菜单参数、使其对蓝宝石衬底的蚀刻效果符合该芯片的pss蚀刻工艺要求（photo 光刻pr的形貌要求底宽为2.2μm~2.4μm,高度2.2μm~2.8μm；刻蚀后的图形为底宽为2.6μm~2.8μm，高度为1.6μm~1.85μm的三角形，三角形之间的一致度在3%以内，侧壁光滑、没有侧掏）。
16.表1 光刻胶型号和厂家通过蓝宝石衬底蚀刻图形的切片的以下5个位置和数据来衡量刻蚀图形的形貌、尺寸是否满足该led芯片pss蚀刻工艺要求：tee2/tee5/center/bee5/bee2或tee2/lee2/center/ree2/bee2。其中，tee2为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区顶部边缘2μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值，tee5为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区顶部边缘5μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值；bee2为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区底部边缘2μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值，bee5为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区底部边缘5μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值；lee2为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区左边边缘2μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值，ree2为距离蚀刻蓝宝石衬底图形区右边边缘2μm点位的蚀刻图形的高度、宽度值，center为蚀刻蓝宝石衬底图形区中心点的蚀刻图形的高度、宽度值；上述各点位测量得到的高度、宽度值的单位均为μm。
17.对于azgxr-601光刻胶，第19、26张实验样本切片刻蚀图形对应的效果参数如表2、表3所示（c为蓝宝石衬底图形区中心点center；ave为平均值；pr为光刻胶的厚度、单位为nm；其他参数的单位均为μm）。上述两张实验样本切片中的蚀刻图形都在该led芯片pss蚀刻工艺要求的范围以内。蚀刻实验的第19张样本切片的对应各采样位置的电镜扫描图像如图2-6所示；其中、图2为考察点tee2的测量图像，图3为考察点tee5的测量图像，图4为考察点center的测量图像，图5为考察点bee5的测量图像，图6为考察点bee2的测量图像。
18.表2 第19张实验样本切片刻蚀图形对应的效果参数表3 第26张实验样本切片刻蚀图形对应的效果参数
上述两张切片中蚀刻图形呈高度在2.65μm至2.75μm之间、底宽在1.6μm至1.8μm之间的三角形，且蚀刻图形的高度(height)平均值、底宽(width)平均值和均匀性也符合该芯片的pss蚀刻工艺要求。上述两张切片对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）均为:蚀刻速率me: 2.6mt/1400w/280w/60bcl3/30℃/6torr he/28min/c5=12过度蚀刻oe：2.6mt/1400w/600w/60bcl3/30℃/4torr he/14min/c5=10。
19.对于dx5220p光刻胶，实验样本切片的蚀刻图形的效果参数达到该led芯片pss蚀刻工艺要求时，对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）为:主蚀刻me：3mt/1400w/200w/100bcl3/30℃/6torr he/30min/c5=12；过蚀刻oe：2.2mt/1400w/650w/60bcl3/30℃/6torr he/20min/c5=12。
20.对于光刻胶az dx5400p，实验样本（光胶：3片dummy+1片试验片#3）切片的蚀刻图形的效果参数达到该led芯片pss蚀刻工艺要求时，对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）可以为以下两组数据中的任一组：第一组：主蚀刻me1：2.8mt/1400w/250w/100bcl3/30℃/4torr he/15min/c5=15或主蚀刻me2：2.8mt/1400w/200w/100bcl3/30℃/4torr he/20min/c5=15；过蚀刻oe：2.3mt/1400w/600w/80bcl3/30℃/4torr/10min he/c5=15。
21.第二组：主蚀刻me1：3mt/1400w/250w/100bcl3/30℃/4torr he/15min/c5=15或主蚀刻me2：3mt/1400w/200w/100bcl3/30℃/4torr he/18min/c5=15；过蚀刻oe：2.6mt/1400w/600w/80bcl3/30℃/4torr he/12min/c5=15。
22.对于光刻胶az dx2058p，实验样本（光胶：反射率17~21,std》1，正梯形；整盘刻蚀；光胶：3片dummy+1片试验片）切片的蚀刻图形的效果参数达到该led芯片pss蚀刻工艺要求时，对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）为：主蚀刻me:2.6mt/1400w/220w/60bcl3/30℃/4torr he/28min/c5=12；过蚀刻oe:2.2mt/1400w/600w/60bcl3/30℃/4torr he/19min/c5=12。
23.类似地，对于南大光电的光刻胶dx5610p，实验样本切片的蚀刻图形的效果参数达到该led芯片pss蚀刻工艺要求时，对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）为：主蚀刻me1:2.2mt/1400w/250w/80bcl3/40℃/4torr he/10min/c5=12或主蚀刻me2:2.2mt/1400w/200w/80bcl3/40℃/4torr he/17min/c5=12；
过蚀刻oe:2.0mt/1400w/600w/60bcl3/40℃/4torr he/18.5min/c5=10。
24.对于南大光电的光刻胶 dx2508p，实验样本切片的蚀刻图形的效果参数达到该led芯片pss蚀刻工艺要求时，对应的单片调试菜单参数（蚀刻压力/上电极功率/下电极功率/bcl3气体的流量/蚀刻温度/背部he气压强/蚀刻时间以及电流线圈内圈电流和外圈电流的比值）可以为以下两组数据中的任一组：第一组：主蚀刻me:2.8mt/1400w/250w/100bcl3/35℃/6torr he/25min/c5=12；过蚀刻oe:2.2mt/1400w/600w/60bcl3/35℃/4torr he/15min/c5=12。
25.第二组：主蚀刻me1:2.2mt/1400w/250w/80bcl3/35℃/4torr he/10min/c5=12或主蚀刻me2:2.2mt/1400w/200w/80bcl3/35℃/4torr he/16min/c5=12；过蚀刻oe:2.0mt/1400w/600w/60bcl3/35℃/4torr he/16min/c5=12。
26.记录上述几种光刻胶在对蓝宝石衬底的蚀刻效果符合该芯片的pss蚀刻工艺要求时，对应蚀刻机的上述菜单参数到预设数据库中。若led芯片制造厂商在制造该芯片的pss蚀刻阶段使用的光刻胶az dx5400p出现短缺、无法继续获得充分供货时，可以采用南大光电的光刻胶dx5610p进行替代，并从所述数据库中查询得到光刻胶dx5610p对应的菜单参数完成所述led芯片的pss蚀刻。
27.光刻胶dx5610p对应的菜单参数为:主蚀刻me1:2.2mt/1400w/250w/80bcl3/40℃/4torr he/10min/c5=12或主蚀刻me2:2.2mt/1400w/200w/80bcl3/40℃/4torr he/17min/c5=12；过蚀刻oe:2.0mt/1400w/600w/60bcl3/40℃/4torr he/18.5min/c5=10。
28.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：对本发明实施例所记载的技术方案细节进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。