基片刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的基片刻蝕方法，其包括以下步驟：主刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體和輔助氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以對基片刻蝕預(yù)定刻蝕深度，其中，所述輔助氣體包括氟化物氣體；過刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入所述刻蝕氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以調(diào)節(jié)基片的溝槽形貌。本發(fā)明提供的基片刻蝕方法，其不僅可以提高工藝的靈活性，而且還可以提高基片溝槽底部的平整性。
【專利說明】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。在進行PSS工藝的過程中，其通常采 用ICP技術(shù)刻蝕基片表面，以形成需要的圖形，再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，夕卜 延GaN薄膜的晶體質(zhì)量越高。
[0003] 目前，在采用電感f禹合等離子體（Inductively Coupled Plasma,以下簡稱ICP)設(shè) 備對基片表面進行刻蝕時，例如，在12英寸ICP設(shè)備中，通常采用BC13 (氯化硼）作為刻蝕 氣體，且PSS刻蝕工藝包括兩個步驟，S卩：主刻蝕步驟和過刻蝕步驟。其中，主刻蝕步驟用于 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)腔室的腔室壓力的范圍在 3?5mT ;激勵功率的范圍在2000?2400W ;偏壓功率的范圍在100?300W ;BC13的流量范 圍在50?150sccm。過刻蝕步驟用于調(diào)節(jié)基片形貌，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 ;激勵功率的范圍在1400?2000W ;偏壓功率的范圍在2100? 700W ;BC13的流量范圍在30?lOOsccm。
[0004] 上述PSS刻蝕工藝在實際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題：
[0005] 其一，在主刻蝕步驟中，由于僅采用BC13作為刻蝕氣體，刻蝕氣體的種類單一，導(dǎo) 致上述PSS刻蝕工藝的工藝調(diào)節(jié)窗口較小，從而降低了工藝的靈活性。
[0006] 其二，在進行主刻蝕步驟時，由于BC13在輝光放電的條件下離化生成的離化粒子， 其所含的BC1 X粒子的數(shù)量較多，而C1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，從而隨著刻蝕時間的積累，最終在該拐角 處形成凹槽，如圖2所示，這會導(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。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 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，其不僅可以提高工藝的靈活性，而且還可以提高基片溝槽底部的平整性。
[0008] 為實現(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：
[0009] 主刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體和輔助氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源， 以對基片刻蝕預(yù)定刻蝕深度，其中，所述輔助氣體包括氟化物氣體；
[0010] 過刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入所述刻蝕氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以調(diào) 節(jié)基片的溝槽形貌。 toon] 其中，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。
[0012] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟和過刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體包括氯化硼。
[0013] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體的流量范圍在80?lOOsccm。
[0014] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟中，所述輔助氣體的流量范圍在5?20sccm。
[0015] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟中，所述激勵電源輸出激勵功率的范圍在1400? 2000W。
[0016] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟中，所述反應(yīng)腔室的腔室壓力的范圍在1. 5?2. 5mT。
[0017] 優(yōu)選地，在所述主刻蝕步驟中，所述偏壓電源輸出偏壓功率的范圍在100?400W。
[0018] 優(yōu)選地，在所述過刻蝕步驟中，所述刻蝕氣體的流量范圍在40?70sccm。
[0019] 優(yōu)選地，在所述過刻蝕步驟中，所述反應(yīng)腔室的腔室壓力的范圍在1. 5?2mT。
[0020] 優(yōu)選地，在所述過刻蝕步驟中，所述激勵電源輸出激勵功率的范圍在1400? 2000W。
[0021] 優(yōu)選地，在所述過刻蝕步驟中，所述偏壓電源輸出偏壓功率的范圍在500?700W。
[0022] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0023] 本發(fā)明提供的基片刻蝕方法，其在主刻蝕步驟中，在向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體的 同時，通入作為輔助氣體的氟化物氣體。由于氟化物氣體的離化粒子中，氟離子的電負性較 大，這有利于置換出更多的自由基，且減小高能離子的濃度，以使離化粒子中的自由基與高 能離子的比例平衡，從而可以增加對基片溝槽底部的化學(xué)刻蝕，而減少物理刻蝕，進而可以 減小溝槽底部的凹槽，提高溝槽底部的平整性，從而有利于后續(xù)的外延工藝外延薄膜質(zhì)量 的提高。而且，通過在向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體的同時，通入作為輔助氣體的氟化物氣體， 還可以增大工藝調(diào)節(jié)窗口，從而可以提高工藝的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 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；
[0025] 圖2為本發(fā)明提供的基片刻蝕方法的流程框圖；
[0026] 圖3A為采用本實施例提供的刻蝕方法刻蝕獲得的溝槽側(cè)壁的掃描電鏡圖；以及
[0027] 圖3B為采用本實施例提供的刻蝕方法刻蝕獲得的溝槽側(cè)壁的剖面圖。

【具體實施方式】
[0028] 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)合附圖來對本發(fā)明 提供的基片刻蝕方法進行詳細描述。
[0029] 圖2為本發(fā)明提供的基片刻蝕方法的流程框圖。請參閱圖2,該方法包括以下步 驟：
[0030] 主刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體和輔助氣體，并開啟激勵電源（例如射頻 電源），激勵電源向反應(yīng)腔室施加激勵功率，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，直至對基片刻 蝕預(yù)定刻蝕深度。
[0031] 過刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入刻蝕氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以調(diào)節(jié)基 片的溝槽形貌。其中，刻蝕氣體包括BC13 (氯化硼）。
[0032] 在主刻蝕步驟中，刻蝕氣體包括BC13 ;輔助氣體包括氟化物氣體，其包括CHF3 (三 氟氫化碳）、CHF (氟氫化碳）、NF3 (三氟化氮）和SxFy (氟硫化合物）中的一種或多種。優(yōu) 選地，主刻蝕步驟的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體的流量范圍在80?lOOsccm ;輔助氣體的流量范 圍在5?20sccm ;激勵電源輸出激勵功率的范圍在1400?2000W ;反應(yīng)腔室的腔室壓力的 范圍在1. 5?2. 5mT ;偏壓電源輸出偏壓功率的范圍在100?400W。
[0033] 在過刻蝕步驟中，刻蝕氣體包括BC13，過刻蝕步驟相對于主刻蝕步驟采用較小的 刻蝕氣體流量、較低的腔室壓力和偏壓功率，用以調(diào)節(jié)基片的溝槽形貌，即，調(diào)節(jié)溝槽側(cè)壁 形貌及傾斜角度。優(yōu)選地，過刻蝕步驟的工藝參數(shù)為：刻蝕氣體的流量范圍在40?7〇 SCCm ; 反應(yīng)腔室的腔室壓力的范圍在1. 5?2mT ;激勵電源輸出激勵功率的范圍在1400?2000W ; 偏壓電源輸出偏壓功率的范圍在500?700W。
[0034] 下面通過刻蝕實驗對本發(fā)明提供的基片刻蝕方法和現(xiàn)有技術(shù)的基片刻蝕方法進 行比較，在該刻蝕實驗中，本實施例和現(xiàn)有技術(shù)均使用12英寸ICP設(shè)備，并且，本實施例和 現(xiàn)有技術(shù)的主刻蝕步驟的工藝參數(shù)如下述表1所示。
[0035] 表 1
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種基片刻蝕方法，其特征在于，包括以下步驟： 主刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室通入刻蝕氣體和輔助氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以對 基片刻蝕預(yù)定刻蝕深度，其中，所述輔助氣體包括氟化物氣體； 過刻蝕步驟，向反應(yīng)腔室內(nèi)通入所述刻蝕氣體，并開啟激勵電源和偏壓電源，以調(diào)節(jié)基 片的溝槽形貌。
2. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，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。
3. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟和過刻蝕步驟 中，所述刻蝕氣體包括氯化硼。
4. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟中，所述刻蝕氣 體的流量范圍在80?lOOsccm。
5. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟中，所述輔助氣 體的流量范圍在5?20sccm。
6. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟中，所述激勵電 源輸出激勵功率的范圍在1400?2000W。
7. 如權(quán)利要1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟中，所述反應(yīng)腔室 的腔室壓力的范圍在1. 5?2. 5mT。
8. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述主刻蝕步驟中，所述偏壓電 源輸出偏壓功率的范圍在100?400W。
9. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述過刻蝕步驟中，所述刻蝕氣 體的流量范圍在40?70sccm。
10. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述過刻蝕步驟中，所述反應(yīng) 腔室的腔室壓力的范圍在1. 5?2mT。
11. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述過刻蝕步驟中，所述激勵 電源輸出激勵功率的范圍在1400?2000W。
12. 如權(quán)利要求1所述的基片刻蝕方法，其特征在于，在所述過刻蝕步驟中，所述偏壓 電源輸出偏壓功率的范圍在500?700W。
【文檔編號】H01L21/3065GK104253017SQ201310271160
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】李成強 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司