襯底刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種襯底刻蝕方法。
【背景技術(shù)】 陽00引 PSS (Patterned Sapp Substrates,圖形化藍(lán)寶石襯底）技術(shù)是目前普遍采用的一 種提高GaN(氮化嫁）基L邸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 襯底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)刻蝕襯 底表面，W形成需要的圖形，再去除掩膜，并采用外延工藝在刻蝕后的襯底表面上生長GaN 薄膜?？涛g工藝所獲得的襯底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，在采用電感禪合等離子體（Inductively Coupled Plasma, W下簡稱ICP)設(shè) 備對襯底表面進(jìn)行刻蝕時，通常使用托盤和侶蓋板將多個襯底夾持固定在二者之間，如圖1 所示，在二十二個襯底中，其中一個襯底1位于侶蓋板的中屯、處，稱為中屯、襯底；其中屯個 襯底沿侶蓋板的周向環(huán)繞成一圈，且位于侶蓋板的中間位置，稱為中圈襯底，例如襯底4為 中圈襯底；其中十四個襯底沿侶蓋板的周向環(huán)繞成一圈，且位于侶蓋板的邊緣位置，稱為外 圈襯底，例如襯底13和襯底20均為外圈襯底。而且，通常采用BCls (氯化棚）作為刻蝕氣 體，且包括兩個步驟，即：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，過刻蝕步驟用于起到修飾襯底形貌的作用。
[0004] 上述PSS刻蝕工藝在實際應(yīng)用中不可避免地存在W下問題，即：如圖2A和圖2B所 示，分別為中屯、襯底、中圈襯底和外圈襯底的刻蝕速率（PSS ER)和刻蝕選擇比（Sel)的對 比圖。由圖可知，中屯、襯底和中圈襯底（W襯底1和襯底4為代表）的刻蝕速率和刻蝕選 擇比基本一致（相差小于1% )，但是內(nèi)部襯底的刻蝕速率低于外圈襯底的刻蝕速率，內(nèi)部 襯底的刻蝕選擇比高于外圈襯底的刻蝕選擇比，運(yùn)導(dǎo)致在完成刻蝕工藝之后，內(nèi)部襯底的 刻蝕高度比外圈襯底的刻蝕高度高大約0. 1 ym，從而造成內(nèi)部襯底與外圈襯底之間刻蝕高 度的均勻性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 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，提出了一種襯底刻蝕方 法，其可W使內(nèi)部襯底的刻蝕高度與外部襯底的刻蝕高度一致，從而可W提高內(nèi)部襯底與 外部襯底之間刻蝕高度的均勻性。
[0006] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種襯底刻蝕方法，所述襯底的數(shù)量為多個，且由托 盤承載，所述多個襯底包括排布在所述托盤的中屯、區(qū)域的內(nèi)部襯底，W及排布在所述托盤 的邊緣區(qū)域的外部襯底；所述襯底刻蝕方法包括W下步驟：
[0007] 第一主刻蝕步驟，同時對各個襯底及其上的掩膜進(jìn)行刻蝕，直至所述外部襯底上 的掩膜完全被消耗；
[0008] 第二主刻蝕步驟，僅對所述內(nèi)部襯底上的掩膜進(jìn)行刻蝕，W減少該掩膜的剩余厚 度；
[0009] 過刻蝕步驟，繼續(xù)同時對各個襯底及所述內(nèi)部襯底上剩余的掩膜進(jìn)行刻蝕，同時 修飾襯底的溝槽形貌。
[0010] 優(yōu)選的，根據(jù)完成所述第一主刻蝕步驟時內(nèi)部襯底上的掩膜的剩余厚度，設(shè)定所 述第二主刻蝕步驟的工藝時間。
[0011] 優(yōu)選的，所述第二主刻蝕步驟的工藝時間的取值范圍在1~3min。
[0012] 優(yōu)選的，在所述第二主刻蝕步驟中，將所述掩膜的剩余厚度減少50 %。
[0013] 優(yōu)選的，在所述第二主刻蝕步驟中，刻蝕所述內(nèi)部襯底上的掩膜所采用的氣體包 括惰性氣體或者氧氣。
[0014] 優(yōu)選的，刻蝕所述內(nèi)部襯底上的掩膜所采用的氣體的流量取值范圍在80~ ISOsccmD
[0015] 優(yōu)選的，在所述第一主刻蝕步驟和過刻蝕步驟中，刻蝕襯底所采用的氣體包括 6化。
[0016] 優(yōu)選的，所述BCls的流量的取值范圍在80~150sccm。
[0017] 優(yōu)選的，在第一、第二主刻蝕步驟中，反應(yīng)腔室的腔室壓力為2~4mT ;激勵功率為 1400~1900W ;偏壓功率為300~500W ;第一主刻蝕步驟的工藝時間為20~30min。 陽01引優(yōu)選的，在過刻蝕步驟中，反應(yīng)腔室的腔室壓力為2~4mT ;激勵功率為1400~ 1900W ;偏壓功率為500~700W ;工藝時間為10~20min。
[0019] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0020] 本發(fā)明提供的襯底刻蝕方法，其通過將主刻蝕步驟進(jìn)一步分為兩個步驟，即：借助 第一主刻蝕步驟同時對各個襯底及其上的掩膜進(jìn)行刻蝕，直至外部襯底上的掩膜完全被消 耗；然后借助第二主刻蝕步驟僅對內(nèi)部襯底上的掩膜進(jìn)行刻蝕，W減少該掩膜的剩余厚度。 運(yùn)樣，在完成過刻蝕步驟時，所獲得的外部襯底的刻蝕高度不受影響，而內(nèi)部襯底的刻蝕高 度會因掩膜剩余厚度的減少而降低，從而可W實現(xiàn)內(nèi)部襯底的刻蝕高度與外部襯底的刻蝕 高度一致，進(jìn)而可W提高內(nèi)部襯底與外部襯底之間刻蝕高度的均勻性。
【附圖說明】
[0021] 圖1為多個襯底相對于侶蓋板的排布示意圖；
[0022] 圖2A為中屯、襯底、中圈襯底和外圈襯底的刻蝕速率的對比圖； 陽023] 圖2B為中屯、襯底、中圈襯底和外圈襯底的刻蝕選擇比的對比圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實施例提供的襯底刻蝕方法的流程框圖；
[0025] 圖4為采用本發(fā)明實施例提供的襯底刻蝕方法獲得的圖形截面的演變過程圖。
【具體實施方式】
[00%] 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 提供的襯底刻蝕方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027] 在下述第一、第二主刻蝕步驟中，均采用下述過程刻蝕襯底，且僅是采用的工藝氣 體不同。刻蝕襯底的具體過程為，即：向反應(yīng)腔室通入工藝氣體，并同時開啟激勵電源（例 如射頻電源）和偏壓電源，其中，激勵電源用于向反應(yīng)腔室施加激勵功率，W使反應(yīng)腔室內(nèi) 的刻蝕氣體激發(fā)形成等離子體；偏壓電源用于向襯底施加偏壓功率，W使等離子體刻蝕襯 底，直至襯底達(dá)到預(yù)定刻蝕深度。
[0028] 此外，過刻蝕步驟的具體過程與上述主刻蝕步驟相類似，而僅是所采用的工藝參 數(shù)不同。具體來說，主刻蝕步驟主要用于控制工藝的刻蝕速率和刻蝕選擇比，其通常采用較 低的偏壓功率；與之相比，過刻蝕步驟主要起到修飾襯底的溝槽形貌的作用，其通常采用較 高的偏壓功率。另外，諸如工藝氣體的流量、激勵功率、工藝氣壓（即，反應(yīng)腔室的腔室壓 力）W及刻蝕時間等的其他工藝參數(shù)，則可W根據(jù)具體需要分別在進(jìn)行主刻蝕步驟和過刻 蝕步驟之前進(jìn)行設(shè)定。
[0029] 另外，在采用ICP設(shè)備對襯底表面進(jìn)行刻蝕時，通常使用托盤和侶蓋板將多個襯 底夾持固定在二者之間，且多個襯底的排布方式為：所有的襯底可W在托盤不同半徑的圓 周上排布至少兩圈（該托盤的中屯、處可W放置一個襯底，也可W不放置襯底）。根據(jù)各襯底 間的刻蝕速率和刻蝕選擇比的差異將托盤表面劃分成中屯、區(qū)域和邊緣區(qū)域，其中，排布在 托盤中屯、區(qū)域的一部分襯底稱為內(nèi)部襯底，排布在托盤邊緣區(qū)域的另一部分襯底稱為外部 襯底。容易理解，內(nèi)部襯底和外部襯底均可W根據(jù)所在區(qū)域的面積沿托盤的周向排布至少 一圈。下述實施例均W圖1所示的襯底排布方式進(jìn)行說明，即，其中一個襯底位于托盤的中 屯、，其余襯底在托盤不同半徑的圓周上排布兩圈。并且根據(jù)各襯底間的刻蝕速率和刻蝕選 擇比的差異，將托盤表面上最外圈的襯底所在區(qū)域劃分為邊緣區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的襯底稱為 外部襯底；將托盤表面上中間一圈的襯底和中屯、處的襯底所在區(qū)域劃分為邊緣區(qū)域，該區(qū) 域內(nèi)的襯底稱為內(nèi)部襯底。
[0030] 圖3為本發(fā)明實施例提供的襯底刻蝕方法的流程框圖。請參閱圖3,該襯底刻蝕方 法包括W下步驟：
[0031] 第一主刻蝕步驟，同時對各個襯底及其上的掩膜進(jìn)行刻蝕，直至外部襯底上的掩 膜完全被消耗；
[0032] 第二主刻蝕步驟，僅對內(nèi)部襯底上的掩膜進(jìn)行刻蝕，W減少該掩膜的剩余厚度；
[0033] 過刻蝕步驟，繼續(xù)同時對各個襯底及內(nèi)部襯底上剩余的掩膜進(jìn)行刻蝕，同時修飾 襯底的溝槽形貌。
[0034] 圖4為采用本發(fā)明實施例提供的襯底刻蝕方法獲得的圖形截面的演變過程圖。請 參閱圖4,在對襯底進(jìn)行刻蝕工藝之前，如圖4示出的步驟S0,在內(nèi)部襯底11的待刻蝕表面 上具有圖形化的第一掩膜12 ;在外部襯底21的待刻蝕表面上具有圖形化的第二掩膜22,第 一掩膜12和第二掩膜22的初始尺寸和截面形狀一致。下面開始對襯底進(jìn)行刻蝕工藝，W 將掩膜的圖形復(fù)制在襯底上。
[00對步驟SI,向反應(yīng)腔室內(nèi)通入工藝氣體，同時開啟激勵電源和偏壓電源。其中，由該 工藝氣體形成的等離子體可同時對各個襯底及其上的掩