基片刻蚀方法
【专利摘要】本发明提供一种基片刻蚀方法，其包括以下步骤：向反应腔室内输入由氯气和氯化物气体混合的刻蚀气体；向反应腔室施加激励功率，以使所述刻蚀气体形成等离子体；向待处理基片施加偏压功率，以使所述等离子体刻蚀待处理基片。本发明提供的基片刻蚀方法可以减少甚至避免GaN槽底部的针状物的出现，从而提高工艺质量。
【专利说明】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]GaN (氮化镓)因具有良好的电学特性而成为制备LED等光电器件和大功率电子器件的理想材料。通常，绝大多数GaN是在蓝宝石衬底上外延生成的，但是，由于GaN和蓝宝石衬底相比，二者的晶格常数以及热膨胀系数的差别很大，造成生成的GaN外延层产生位错，且缺陷密度较大。PSS(Patterned Sapp Substrates,图形化蓝宝石衬底)因其可以有效减少外延层位错和缺陷，是目前制作GaN基LED器件普遍应用的一种衬底材料，但是，由于该蓝宝石衬底具有很高的硬度和化学稳定性，导致对在蓝宝石衬底上生长的GaN外延层进行刻蚀的难度较大，因此，在制造GaN基LED器件的工艺过程中，PSS刻蚀工艺是提高工艺质量的一个很关键的环节。
[0003]目前，在采用电感I禹合等离子体(Inductively Coupled Plasma,以下简称ICP)设备对GaN外延层进行刻蚀时，例如，在12英寸ICP设备中，通常采用Cl2 (氯气)作为刻蚀气体，这在实际应用中不可避免地存在以下问题，即:由于在刻蚀过程中从GaN外延层析出的0(氧)与Ga形成GaO，GaO会在GaN外延层的表面形成硬掩膜，该硬掩膜的存在会导致GaN槽(即，刻蚀蓝宝石衬底上的GaN外延层所形成的槽状结构)底部形成大量的针状物(Pillar)，从而工艺质量较差。
【发明内容】
[0004]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，其可以减少甚至避免GaN槽底部的针状物的出现，从而提高工艺质量。
[0005]为实现本发明的目的而提供一种基片刻蚀方法，包括以下步骤:
[0006]向反应腔室内输入由氯气和氯化物气体混合的刻蚀气体；
[0007]向反应腔室施加激励功率，以使所述刻蚀气体形成等离子体；
[0008]向待处理基片施加偏压功率，以使所述等离子体刻蚀待处理基片。
[0009]其中，所述氯化物气体包括氯化硼或氯化硅。
[0010]其中，在向反应腔室内输入由氯气和氯化物气体混合的刻蚀气体的步骤中，在输入所述刻蚀气体的同时，向反应腔室内输入IS气。
[0011]其中，所述激励功率的范围在300?500W，且所述偏压功率的范围在100?200W。
[0012]优选地，按预定比例施加所述激励功率和偏压功率，且所述预定比例的范围在4: I ?5:1。
[0013]其中，所述反应腔室的腔室压力的范围在2?4mT。
[0014]其中，所述氯气的气体流量范围在90?120sccm,且所述氯化硼的气体流量范围在 5 ?15sccm。
[0015]其中，所述刻蚀方法用于进行GaN刻蚀。[0016]其中，工艺时间为20_30min。
[0017]优选地，所述激励功率为400W，所述偏压功率为120W，腔室压力为3mT，所述氯气的气体流量为IlOsccm,所述氯化硼的气体流量为IOsccm,工艺时间为29min。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明提供的基片刻蚀方法，通过将氯气和氯化物气体的混合气体作为刻蚀气体，这与现有技术中仅以氯气作为刻蚀气体相比，可以在刻蚀过程中借助氯化物气体中被电离出的阳离子与从GaN外延层析出的O结合，从而可以避免在GaN外延层的表面形成硬掩膜，进而可以在一定程度上减少GaN槽底部形成的针状物的数量，提高工艺质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图；
[0021]图2a为采用现有的刻蚀方法刻蚀获得的GaN槽侧壁的扫描电镜图；
[0022]图2b为采用现有的刻蚀方法刻蚀获得的GaN槽底部的扫描电镜图；
[0023]图3a为采用本发明提供的基片刻蚀方法刻蚀获得的GaN槽侧壁的扫描电镜图；
[0024]图3b为采用本发明提供的基片刻蚀方法刻蚀获得的GaN槽底部的扫描电镜图；
[0025]图4a为采用本发明提供的基片刻蚀方法进行第二组实验获得的GaN槽侧壁的扫描电镜图；
[0026]图4b为采用本发明提供的基片刻蚀方法进行第二组实验获得的GaN槽侧壁的扫描电镜局部放大图；以及
[0027]图4c为采用本发明提供的基片刻蚀方法进行第二组实验获得的GaN槽底部的扫描电镜图。
【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1为本发明提供的基片刻蚀方法的流程框图。请参阅图1，该方法包括以下步骤:
[0030]将待处理的基片放入反应腔室；
[0031]向反应腔室内输入由Cl2 (氯气)和氯化物气体混合的刻蚀气体。氯化物气体可以包括BCl3 (氯化硼)或SiCl4 (氯化硅)，在实际应用中，凡是被电离出的阳离子易于与0(氧)结合的氯化物气体，均可以作为和Cl2混合的刻蚀气体。此外，还可以在输入上述刻蚀气体的同时，向反应腔室内输入少量的Ar (注意，Ar不作为刻蚀气体)，即，向反应腔室内通入Cl2、氯化物气体和少量Ar的混合气体，借助于Ar，可以增强在刻蚀过程中增强物理刻蚀的作用，从而可以提高刻蚀速率，进而提高工艺效率。
[0032]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；
[0033]开启偏压电源，偏压电源向待处理基片施加偏压功率，以使等离子体刻蚀待处理基片。
[0034]下面针对本发明提供的基片刻蚀方法和现有技术的基片刻蚀方法进行刻蚀实验，在该基片刻蚀实验中，本实施例和现有技术均使用12英寸ICP设备，并且，本实施例和现有技术分别所使用的ICP设备的工艺参数如下述表1所示。
[0036]
【权利要求】
1.一种基片刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤: 向反应腔室内输入由氯气和氯化物气体混合的刻蚀气体； 向反应腔室施加激励功率，以使所述刻蚀气体形成等离子体； 向待处理基片施加偏压功率，以使所述等离子体刻蚀待处理基片。
2.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述氯化物气体包括氯化硼或氯化硅。
3.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，在向反应腔室内输入由氯气和氯化物气体混合的刻蚀气体的步骤中， 在输入所述刻蚀气体的同时，向反应腔室内输入IS气。
4.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述激励功率的范围在300?500W，且所述偏压功率的范围在100?200W。
5.如权利要求4所述的基片刻蚀方法，其特征在于，按预定比例施加所述激励功率和偏压功率，且所述预定比例的范围在4:1?5:1。
6.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述反应腔室的腔室压力的范围在2?4mT。
7.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述氯气的气体流量范围在90?120sccm,且所述氯化硼的气体流量范围在5?15sccm。
8.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法用于进行GaN刻蚀。
9.如权利要求1所述的基片刻蚀方法，其特征在于，工艺时间为20-30min。
10.如权利要求4-9任意一项权利要求所述的基片刻蚀方法，其特征在于，所述激励功率为400W，所述偏压功率为120W，腔室压力为3mT，所述氯气的气体流量为llOsccm，所述氯化硼的气体流量为lOsccm，工艺时间为29min。
【文档编号】H01L21/3065GK103854992SQ201210509752
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】李成强 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司