[发明专利]蓝宝石衬底的刻蚀方法

说明书

本申请公开了一种蓝宝石衬底的刻蚀方法，涉及半导体技术领域。一种蓝宝石衬底的刻蚀方法包括：掩膜形成步骤，在蓝宝石衬底的表面形成光刻胶掩膜图形；第一刻蚀步骤，通入第一刻蚀气体刻蚀蓝宝石衬底和光刻胶掩膜图形，使蓝宝石衬底上初步形成所需的图形轮廓，同时在光刻胶掩膜图形的侧壁形成拐角；第二刻蚀步骤，通入第二刻蚀气体刻蚀光刻胶掩膜图形，去除拐角并修直光刻胶掩膜图形的侧壁；循环第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，直到光刻胶掩膜图形完全去除；第三刻蚀步骤，通入第三刻蚀气体，并施加比第一刻蚀步骤高的下电极功率，获得具有圆锥状凸起结构的蓝宝石衬底。本申请能够解决PSS衬底侧壁弧度大导致芯片亮度降低的问题。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种蓝宝石衬底的刻蚀方法。

背景技术

图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate,PSS)是LED芯片领域应用较为广泛的衬底材料，相比于蓝宝石平片衬底，PSS可将芯片亮度提升约30％。

当前PSS制备方法是在蓝宝石平片上依次利用匀胶、曝光、显影设备制作均匀分布的圆柱形光刻胶掩膜(PR)，然后将晶圆置于干法刻蚀设备(ICP)中制备均匀分布的圆锥图形。

如图1所示，无论光从PSS衬底的侧壁表面反射后逃出芯片表面发光，还是进入PSS衬底的内部经过两次折射后再逃逸出芯片发光，PSS衬底的侧壁弧度对LED光输出路径都有直接影响。而当前技术制作PSS衬底时，实际所获得的图形的纵截面并非是理想的三角形，而是侧壁有一定鼓起的炮弹形，如图2所示，PSS侧壁鼓起的高度称之为弧度，也即，PSS鼓起的侧壁至PSS理想侧壁之间的最大距离，当前制作工艺制作的PSS侧壁弧度一般为130～200nm。

由于PSS衬底的侧壁弧度的存在，侧壁对光的散射作用增强，一部分光无法逃逸出器件，导致芯片亮度降低。而PSS图形越接近理想的圆锥形(纵截面为三角形，如图1所示)，镜面反射和折射作用越强，逃逸出器件的光越多，光提取效率越高，芯片亮度越高。因此，如何减小图形侧壁弧度成为PSS衬底刻蚀技术研究的一个关键点。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种蓝宝石衬底的刻蚀方法，能够解决PSS衬底侧壁弧度大导致芯片亮度降低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种蓝宝石衬底的刻蚀方法，该刻蚀方法包括以下步骤：

掩膜形成步骤，在蓝宝石衬底的表面形成具有多个柱状凸起结构的光刻胶掩膜图形，所述柱状凸起结构的截面为圆形；

第一刻蚀步骤，通入第一刻蚀气体刻蚀所述蓝宝石衬底和所述光刻胶掩膜图形，使所述蓝宝石衬底上初步形成所需的图形轮廓，同时在所述光刻胶掩膜图形的侧壁形成拐角；

第二刻蚀步骤，通入第二刻蚀气体刻蚀所述光刻胶掩膜图形，用以去除所述拐角，修直所述光刻胶掩膜图形的侧壁；

循环所述第一刻蚀步骤和所述第二刻蚀步骤，直到所述光刻胶掩膜图形完全去除；

第三刻蚀步骤，通入第三刻蚀气体，并施加比所述第一刻蚀步骤高的下电极功率刻蚀所述蓝宝石衬底，通过物理轰击作用获得具有圆锥状凸起结构的蓝宝石衬底。

本申请实施例中，蓝宝石衬底的刻蚀方法包括形成光刻胶掩膜图形、通过第一刻蚀步骤在蓝宝石衬底上刻蚀出所需图形的轮廓，同时在光刻胶掩膜图形的侧壁形成拐角，通过第二刻蚀步骤将光刻胶掩膜图形的侧壁修直，重复第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，直至光刻胶掩膜图形完全消失，通过第三刻蚀步骤刻蚀蓝宝石衬底，通过物理轰击作用获得具有圆锥状凸起结构的蓝宝石衬底。如此，本申请实施例中在蓝宝石衬底刻蚀过程中进行掩膜形貌的修饰，从而保持蓝宝石衬底的侧壁无突兀拐角，进而获得弧度为0nm或接近于0nm的理想图形。因此，可以有效提高LED芯片光提取效率，提升LED芯片亮度。

附图说明