制造藍(lán)寶石基底的方法及制造第iii族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說(shuō)明書(shū)的技術(shù)領(lǐng)域涉及在藍(lán)寶石晶片上形成精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)(embossment)的用于制造藍(lán)寶石基底的方法，并且涉及用于制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中所使用的藍(lán)寶石基底可以在其表面上具有精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)，以將由第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光層發(fā)射的光有效地提取到外部。
[0003]可以使用蝕刻技術(shù)來(lái)在藍(lán)寶石基底上形成精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)。使用干法蝕刻和濕法蝕刻作為蝕刻。例如，日本公開(kāi)特許公報(bào)(kokai)第2008-177528號(hào)描述了一種用以在基底上形成浮凸結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)使用氯基氣體或氟氣，并在形成被圖案化為在基底上的許多島(island)的形式的抗蝕劑掩模之后使用氬氣而實(shí)現(xiàn)(參照第21段)。
[0004]當(dāng)對(duì)基底進(jìn)行蝕刻時(shí)，抗蝕劑掩模也被蝕刻。當(dāng)使用這樣的高反應(yīng)性氣體時(shí)，抗蝕劑掩模的各個(gè)島有時(shí)被不對(duì)稱地去除。即，一個(gè)柱形的抗蝕劑島不是相對(duì)于其中心軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。此外，越靠近晶片的外圍，每個(gè)晶片的抗蝕劑島的形狀就變形越大。發(fā)明人推定原因如下。蝕刻氣體撞擊抗蝕劑掩模的表面，并使該表面帶電。然而，抗蝕劑的一部分(即，晶片的外圍)強(qiáng)帶電，而抗蝕劑的剩余部分(即，晶片的中心部分)沒(méi)有如此強(qiáng)帶電。在藍(lán)寶石晶片的表面上電荷分布是不對(duì)稱或者不均勻的。該不對(duì)稱的電荷在藍(lán)寶石晶片的表面附近產(chǎn)生不對(duì)稱的電場(chǎng)。由于電場(chǎng)的影響，抗蝕劑具有其中每單位面積的蝕刻氣體的撞擊量大的一些部分和其中每單位面積的蝕刻氣體的撞擊量小的另外的部分。因此，抗蝕劑形狀是不對(duì)稱的，并且在晶片的外邊緣部分附近這樣的趨勢(shì)顯著。
[0005]抗蝕劑的形狀影響最初被蝕刻的藍(lán)寶石晶片的蝕刻形狀。S卩，在抗蝕劑不對(duì)稱地變形的情況下，藍(lán)寶石晶片上的浮凸結(jié)構(gòu)也不對(duì)稱地變形。當(dāng)在具有這樣的變形的浮凸結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石基底上形成半導(dǎo)體層的情況下，半導(dǎo)體層的結(jié)晶性不是很好。因此，在蝕刻藍(lán)寶石晶片之前，優(yōu)選地形成合適形狀的抗蝕劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]已經(jīng)構(gòu)想了本發(fā)明的技術(shù)以解決前述技術(shù)問(wèn)題。因此，本發(fā)明的目的為提供一種形成合適形狀的抗蝕劑和具有高精度的精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)的制造藍(lán)寶石基底的方法，以及用于制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。
[0007]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于制造藍(lán)寶石基底的方法，該方法包括如下步驟:通過(guò)光刻在藍(lán)寶石晶片的第一表面上形成第一抗蝕劑圖案；通過(guò)蝕刻第一抗蝕劑圖案形成第二抗蝕劑圖案；以及以第二抗蝕劑圖案作為掩模來(lái)蝕刻藍(lán)寶石晶片的第一表面。形成第二抗蝕劑圖案的步驟包括:在第一階段期間，通過(guò)向第一抗蝕劑圖案提供氯基氣體來(lái)蝕刻第一抗蝕劑圖案；在第二階段期間，向通過(guò)第一階段的蝕刻獲得的中間抗蝕劑圖案輻照被制成等離子體的稀有氣體；以及在第三階段期間，通過(guò)提供氯基氣體并且對(duì)中間抗蝕劑圖案進(jìn)行蝕刻來(lái)形成第二抗蝕劑圖案。
[0008]在制造藍(lán)寶石基底的方法中，通過(guò)光刻形成具有平截頭體形狀的第一抗蝕劑圖案，以及通過(guò)蝕刻第一抗蝕劑圖案形成具有平截頭體形狀的第二抗蝕劑圖案。曝光和顯影之后的抗蝕劑的側(cè)表面通常幾乎垂直于藍(lán)寶石晶片的第一表面。因此，通過(guò)蝕刻抗蝕劑使抗蝕劑的側(cè)表面傾斜。在蝕刻抗蝕劑的過(guò)程中，以I μπι的量級(jí)蝕刻抗蝕劑，并且在蝕刻抗蝕劑期間，在抗蝕劑上容易產(chǎn)生不均勻的電荷分布。在制造藍(lán)寶石基底的方法中，通過(guò)輻照等離子體使抗蝕劑靜電放電。因而，可以形成具有適合于蝕刻藍(lán)寶石晶片的形狀的抗蝕劑圖案。因?yàn)樾纬闪司哂懈呔鹊目刮g劑圖案，所以可以在藍(lán)寶石基底上形成具有高精度的精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明的第二方面涉及用于制造藍(lán)寶石基底的方法的特定實(shí)施方案，其中蝕刻第一抗蝕劑圖案和蝕刻中間抗蝕劑圖案是為了將第一抗蝕劑圖案的形狀布置成為第二抗蝕劑圖案的形狀，以及在將抗蝕劑圖案布置成第二抗蝕劑圖案期間，執(zhí)行輻照等離子體。
[0010]本發(fā)明的第三方面涉及用于制造藍(lán)寶石基底的方法的特定實(shí)施方案，其中第一抗蝕劑圖案具有與藍(lán)寶石晶片的第一表面相交的第一表面；第二抗蝕劑圖案具有與藍(lán)寶石晶片的第一表面相交的第二表面；相交的第一表面與藍(lán)寶石晶片的第一表面之間的角度在75°至90°的范圍內(nèi)；并且相交的第二表面與藍(lán)寶石晶片的第一表面之間的角度在45°至65°的范圍內(nèi)。
[0011]本發(fā)明的第四方面涉及制造藍(lán)寶石基底的方法的特定實(shí)施方案，其中第一抗蝕劑圖案具有與藍(lán)寶石晶片的第一表面相交的第一表面；第二抗蝕劑圖案具有與藍(lán)寶石晶片的第一表面相交的第二表面；并且相交的第二表面與藍(lán)寶石晶片的第一表面之間的角度比相交的第一表面與藍(lán)寶石晶片的第一表面之間的角度小10°以上。
[0012]本發(fā)明的第五方面涉及制造藍(lán)寶石基底的方法的特定實(shí)施方案，其中第一抗蝕劑圖案為截頭圓錐形狀或截頭多棱錐形狀(multiple truncated pyramid shape);第二抗蝕劑圖案為圓錐形狀或多棱錐形狀(polygonal-pyramidal shape)。
[0013]本發(fā)明的第六方面涉及制造藍(lán)寶石基底的方法的特定實(shí)施方案，其中在開(kāi)始輻照等離子體時(shí)開(kāi)始提供稀有氣體，并在結(jié)束輻照等離子體時(shí)停止提供稀有氣體。
[0014]在本發(fā)明的第七方面中，提供了一種在藍(lán)寶石基底上制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括如下步驟:通過(guò)用于制造藍(lán)寶石基底的方法制造藍(lán)寶石基底；在藍(lán)寶石基底的第一表面上形成第III族氮化物半導(dǎo)體層；以及在第III族氮化物半導(dǎo)體層上形成電極。
[0015]本發(fā)明提供了一種形成合適形狀的抗蝕劑和具有高精度的精細(xì)浮凸結(jié)構(gòu)的制造藍(lán)寶石基底的方法，以及制造第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0016]由于在結(jié)合附圖考慮的情況下，參照優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種其他目的、特征和許多附帶優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，所以可以容易地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的各種其他目的、特征以及許多附帶優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0017]圖1為示出根據(jù)實(shí)施方案I的藍(lán)寶石基底的正視圖；
[0018]圖2為示出根據(jù)實(shí)施方案I的藍(lán)寶石基底的一部分的平面圖；
[0019]圖3為沿著圖2的線II1-1II截取的部分截面圖；
[0020]圖4為示出根據(jù)實(shí)施方案I的蝕刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0021]圖5為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的步驟的工藝流程圖；
[0022]圖6為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于蝕刻抗蝕劑的步驟的時(shí)序圖；
[0023]圖7為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的方法的簡(jiǎn)圖(部分I);
[0024]圖8為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的方法的簡(jiǎn)圖(部分2);
[0025]圖9為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的方法的簡(jiǎn)圖(部分3);
[0026]圖10為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的方法的簡(jiǎn)圖(部分4);
[0027]圖11為示出根據(jù)實(shí)施方案I的用于制造藍(lán)寶石基底的方法的簡(jiǎn)圖(部分5);
[0028]圖12為示出根據(jù)實(shí)施方案I的蝕刻抗蝕劑的步驟的簡(jiǎn)圖；
[0029]圖13為示出在執(zhí)行輻照氬等離子體的步驟時(shí)，表面高度與輻照時(shí)間之間的關(guān)系的圖；
[0030]圖14為示出在執(zhí)行輻照氬等離子體的步驟時(shí)，表面高度與輻照次數(shù)之間的關(guān)系的圖；以及
[0031]圖15為示出根據(jù)實(shí)施方案2的第III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將參照附圖通過(guò)以制造藍(lán)寶石基底的實(shí)例和制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的實(shí)例作為實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的特定實(shí)施方案。然而，本說(shuō)明書(shū)的技術(shù)不限于該實(shí)施方案。后面所描述的藍(lán)寶石基底的浮凸結(jié)構(gòu)的厚度在附圖中被示為相對(duì)大于其實(shí)際尺寸。
[0033]實(shí)施方案I
[0034]1.藍(lán)寶石基底
[0035]圖1為示出通過(guò)根據(jù)實(shí)施方案I的制造藍(lán)寶石基底的方法制造的藍(lán)寶石基底100的正視圖。藍(lán)寶石基底100具有第一表面100a、第二表面10b和突起110。第一表面10a具有多個(gè)突起110。第一表面10a為在其上形成有半導(dǎo)體層的表面。第一表面10a為藍(lán)寶石的c面。第二表面10b為與第一表面10a相反的表面。在第二表面10b上不形成關(guān)起。
[0036]圖2為從第一表面10a的一側(cè)看的藍(lán)寶石基底100的部分平面圖。如圖2所不，每個(gè)突起110具有圓錐形狀。每個(gè)突起110包括頂部111、圓錐表面