基片刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基片刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PSS (Patterned Sapp Substrates,圖形化藍(lán)寶石基片)技術(shù)是目前普遍采用的一種提高GaN (氮化鎵)基LED器件的出光效率的方法。在進(jìn)行PSS工藝的過程中，其通常在基片上生長干法刻蝕用掩膜，并采用光刻工藝將掩膜刻出圖形；然后采用ICP技術(shù)刻蝕基片表面，以形成需要的圖形，再去除掩膜，并采用外延工藝在刻蝕后的基片表面上生長GaN薄膜?？涛g工藝所獲得的基片溝槽底部的平整性越好，越有利于后續(xù)的外延工藝，外延GaN薄膜的晶體質(zhì)量越高。
[0003]目前，在采用電感I禹合等離子體(Inductively Coupled Plasma,以下簡稱ICP)設(shè)備對(duì)基片表面進(jìn)行刻蝕時(shí)，通常采用BCl3 (氯化硼)作為刻蝕氣體，且PSS刻蝕工藝包括兩個(gè)步驟，即:主刻蝕步驟和過刻蝕步驟。其中，主刻蝕步驟采用較大流量的BCl3、較高的腔室壓力以及較低的偏壓功率，用以控制工藝的刻蝕速率和刻蝕選擇比，其典型的工藝參數(shù)為:反應(yīng)腔室的腔室壓力為3?5mT ;激勵(lì)功率為2000?2400W ;偏壓功率為100?300W ；BC13的流量為50?150SCCm ;工藝時(shí)間為25?35min。過刻蝕步驟采用較小流量的BCl3、較低的腔室壓力以及較高的偏壓功率，用以起到修飾基片形貌的作用，其典型的工藝參數(shù)為:反應(yīng)腔室的腔室壓力的范圍在1.5?2mT ;激勵(lì)功率的范圍在1400?2400W ;偏壓功率的范圍在400?700W ；BC13的流量范圍在30?10sccm ;工藝時(shí)間為5?15min。
[0004]上述PSS刻蝕工藝在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題，即:在進(jìn)行主刻蝕步驟時(shí)，由BCl3在輝光放電的條件下離化生成的離化粒子，其所含的BClxS子的數(shù)量較多，而Cl自由基的數(shù)量較少，導(dǎo)致起物理刻蝕作用的高能離子所占比例高于起化學(xué)刻蝕作用的自由基所占比例，這使得濺射至溝槽底部的離子流的密度較大，并且由于溝槽側(cè)壁會(huì)將濺射至其上的離子流朝向側(cè)壁與底部的拐角處反射，導(dǎo)致該拐角處因離子流的密度增大而受到更多的刻蝕，從而隨著刻蝕時(shí)間的積累，最終在該拐角處形成凹槽(Trench)，如圖1所示，這會(huì)導(dǎo)致基片溝槽的底部不平整，從而給后續(xù)的外延工藝產(chǎn)生不良影響，降低了外延薄膜的質(zhì)量。
[0005]為此，人們對(duì)上述基片刻蝕方法進(jìn)行了改進(jìn)，即:在主刻蝕步驟中采用較低的激勵(lì)功率，這可以減少離化粒子中高能離子所占比例，以使高能離子和自由基的比例趨于平衡，從而可以提高溝槽底部的平整性。然而，在主刻蝕步驟中采用較低的激勵(lì)功率又會(huì)產(chǎn)生如下問題:
[0006]其一，如圖2A和2B所示，分別為不同的激勵(lì)功率所對(duì)應(yīng)的刻蝕速率和刻蝕選擇比的曲線圖。由圖可以看出，刻蝕速率和刻蝕選擇比會(huì)隨著激勵(lì)功率的增大(減小)而增大(減小)，因此，若在主刻蝕步驟中采用較低的激勵(lì)功率，則會(huì)導(dǎo)致刻蝕速率和刻蝕選擇比降低，從而造成工藝調(diào)節(jié)窗口減小，進(jìn)而降低了工藝的靈活性。
[0007]其二，隨著工藝時(shí)間的增加，基片表面上的掩膜相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁會(huì)朝向彼此橫向收縮，導(dǎo)致掩膜的寬度逐漸變窄，這使得基片側(cè)壁因掩膜的橫向收縮而出現(xiàn)拐點(diǎn)，如圖3所示。在這種情況下，由于上述基片刻蝕方法在主刻蝕步驟中始終采用較低的激勵(lì)功率，這會(huì)導(dǎo)致掩膜提前收縮，使得拐點(diǎn)的高度降低，從而造成獲得的基片形貌不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種基片刻蝕方法，其可以在保證獲得理想的基片形貌的基礎(chǔ)上，提聞基片溝槽底部的平整性。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種基片刻蝕方法，包括以下步驟:
[0010]第一主刻蝕步驟，通過提高偏壓功率來使基片形成溝槽形貌；
[0011]第二主刻蝕步驟，通過降低偏壓功率來減小在溝槽底部形成的凹槽；
[0012]過刻蝕步驟，用于修飾基片的溝槽形貌；
[0013]其中，在掩膜開始橫向收縮時(shí)停止所述第一主刻蝕步驟，同時(shí)開始進(jìn)行所述第二主刻蝕步驟。
[0014]優(yōu)選的，在所述第一主刻蝕步驟中，所述偏壓功率的取值范圍在300?700W。
[0015]優(yōu)選的，在所述第二主刻蝕步驟中，所述偏壓功率的取值范圍在100?200W。
[0016]優(yōu)選的，在所述第一、第二主刻蝕步驟中，向反應(yīng)腔室通入的刻蝕氣體包括BCl3和氟化物氣體的混合氣體。
[0017]優(yōu)選的，所述BCl3的流量的取值范圍在80?10sccm ;所述氟化物氣體的流量的取值范圍在5?20sccm。
[0018]優(yōu)選的，所述氟化物氣體包括三氟氫化碳、氟氫化碳、三氟化氮和氟硫化合物中的一種或多種。
[0019]優(yōu)選的，在所述過刻蝕步驟中，向反應(yīng)腔室通入的刻蝕氣體包括BC13。
[0020]優(yōu)選的，所述BCl3的流量的取值范圍在80?lOOsccm。
[0021]優(yōu)選的，在所述第一主刻蝕步驟中，刻蝕時(shí)間的取值范圍在5?15min。
[0022]優(yōu)選的，在所述第二主刻蝕步驟中，刻蝕時(shí)間的取值范圍在20?30min。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明提供的基片刻蝕方法，其將主刻蝕步驟進(jìn)一步分為兩個(gè)步驟，即:通過借助第一主刻蝕步驟來使基片形成溝槽形貌，由于第一主刻蝕步驟采用較高的偏壓功率，這可以使掩膜提前開始橫向收縮，從而可以降低拐點(diǎn)的高度，進(jìn)而有利于形成理想的基片形貌。在掩膜開始橫向收縮時(shí)停止上述第一主刻蝕步驟，同時(shí)開始進(jìn)行第二主刻蝕步驟，由于溝槽底部形成的凹槽的現(xiàn)象主要出現(xiàn)在掩膜開始橫向收縮之后的刻蝕階段，因而通過在該刻蝕階段進(jìn)行采用較低的偏壓功率的第二主刻蝕步驟，較低的偏壓功率可以減小起物理刻蝕作用的高能離子對(duì)溝槽底部的轟擊，從而可以減小在溝槽底部形成的凹槽，進(jìn)而可以提高基片溝槽底部的平整性。
【附圖說明】
[0025]圖1為采用現(xiàn)有的刻蝕方法刻蝕基片獲得的溝槽底部的掃描電鏡圖；
[0026]圖2A為不同的激勵(lì)功率所對(duì)應(yīng)的刻蝕速率的曲線圖；
[0027]圖2B為不同的激勵(lì)功率所對(duì)應(yīng)刻蝕選擇比的曲線圖；
[0028]圖3為在刻蝕過程中基片形貌出現(xiàn)拐點(diǎn)的過程示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基片刻蝕方法的流程框圖；
[0030]圖5為在溝槽底部出現(xiàn)凹槽現(xiàn)象的原理圖；
[0031]圖6為采用不同偏壓功率刻蝕基片獲得的溝槽底部的掃描電鏡圖；
[0032]圖7為不同刻蝕時(shí)間的溝槽底部的掃描電鏡圖；以及
[0033]圖8為不同刻蝕時(shí)間的基片形貌的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的基片刻蝕方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]在下述第一、第二主刻蝕步驟中，均采用下述過程刻蝕基片，且僅是采用的工藝參數(shù)不同?？涛g基片的具體過程為，即:向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體，并開啟激勵(lì)電源(例如射頻電源)，激勵(lì)電源向反應(yīng)腔室施加激勵(lì)功率，以使反應(yīng)腔室內(nèi)的刻蝕氣體激發(fā)形成等離子體；開啟偏壓電源，偏壓電源向基片施加偏壓功率，以使等離子體刻蝕基片，直至對(duì)基片刻蝕預(yù)定刻蝕深度。工藝參數(shù)主要包括刻蝕氣體的種類和流量、激勵(lì)功率、偏壓功率、工藝氣壓(即，反應(yīng)腔室的腔室壓力)以及刻蝕時(shí)間等。此外，過刻蝕步驟的具體過程與上述主刻蝕步驟相類似，也僅是所采用的工藝參數(shù)不同，以起到修飾基片的溝槽形貌的作用。
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的基片刻蝕方法的流程框圖。請(qǐng)參閱圖4，該基片刻蝕方法包括以下步驟:
[0037]第一主刻蝕步驟，通過提高