專利名稱：一種提升icp刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提升ICP刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的工藝方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優(yōu)點，在交通指示、戶外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是利用大功率發(fā)光二極管可能實現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài)照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。為了獲得高亮度的LED，關(guān)鍵要提高器件的內(nèi)量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大，導(dǎo)致有源區(qū)產(chǎn)生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而不能導(dǎo)出芯片。目前主流的技術(shù)路線就是用圖形襯底來生長外延，此種技術(shù)可以緩解襯底和氮化物外延層異質(zhì)外延生長中由于晶格失配引起的應(yīng)力，減小GaN基外延層穿透位錯的密度， 提高外延層晶體質(zhì)量，降低半導(dǎo)體發(fā)光材料的非輻射符合中心，增強(qiáng)輻射符合，以提高芯片亮度。刻蝕技術(shù)通常分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩種，其中干法刻蝕使用的主要技術(shù)有反應(yīng)離子刻蝕(RIE)和ICP刻蝕技術(shù)。干法刻蝕的優(yōu)點是控制精度高、大面積刻蝕均勻性好、 污染少、刻蝕出垂直度和光潔度都非常好的鏡面。目前這種圖形襯底的制作方法是先用光刻膠在藍(lán)寶石襯底上做周期性排列的小圖形，再利用ICP(增強(qiáng)耦合等離子體)干法刻蝕技術(shù)將此光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上，而這種干法刻蝕技術(shù)在刻蝕的過程中對襯底的冷卻至關(guān)重要，否則光刻膠圖形會因刻蝕的過程中產(chǎn)生的高溫而變形，進(jìn)而無法保證圖形的有效轉(zhuǎn)移。ICP刻蝕系統(tǒng)主要由四部分組成溫度控制系統(tǒng)、氣路部分、能量產(chǎn)生系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。如圖1所示ICP設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)示意圖，刻蝕氣體由腔室上方引入到等離子體腔室，其流量由質(zhì)量流量計控制。有兩套自動匹配網(wǎng)絡(luò)控制的射頻源，第一套ICP射頻源控制等離子體的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)等離子體密度；第二套偏壓射頻源控制等離子體轟擊刻蝕表面的能量?？涛g生成物從基板兩邊由高效率的渦輪真空泵抽走?；鍦乜叵到y(tǒng)可以對基片的溫度進(jìn)行控制，滿足不同基片溫度下刻蝕的需要。如圖2至圖3所示。目前ICP刻蝕對襯底的冷卻方法是采用鋁盤2加石英盤1，將 He冷直接通入到藍(lán)寶石襯底10底部對藍(lán)寶石襯底進(jìn)行冷卻，這種方法能有效的冷卻襯底， 能保證圖形的有效轉(zhuǎn)移，但是這種方法裝片很麻煩，費(fèi)時且石英盤1容易壓碎，大大限制了此設(shè)備的產(chǎn)能，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。從圖2裝片示意圖可見，為了控制藍(lán)寶石襯底在干法刻蝕過程中的溫度，將 Coolant (氦氣)直接吹到襯底10底部。但這種方式裝片很麻煩，首先要將密封圈3放好， 密封圈3上不能有半點顆粒，否則會漏氣；然后將襯底10平穩(wěn)的放在密封圈上；然后將石英盤1蓋在襯底10上，再用很多螺絲釘將石英盤和鋁盤2鎖緊，在這過程中片子邊緣上的光刻膠要很均勻，否則石英盤壓在上面石英盤就會裂掉，這樣一盤裝下來需要20分鐘，對作業(yè)人員的手法也要求很高，在刻蝕初始，如果有氦氣漏進(jìn)腔體，刻蝕則被中止，片子需要重新卸裝。因此，尋找一種能達(dá)到同樣圖形轉(zhuǎn)移效果，裝片簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)的方法是目前急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝方法，以提升ICP刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的工藝方法。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，該方法包括以下步驟首先，在藍(lán)寶石襯底上做周期性排列的光刻膠圖形，再用深紫外線光源對光刻膠圖形進(jìn)行照射硬化處理；其次，采用ICP干法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上，所述將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上的步驟中包括對藍(lán)寶石襯底的冷卻，冷卻的方法為將ICP刻蝕機(jī)的鋁盤加石英盤構(gòu)成的襯底托盤替換為的SiC盤，然后將藍(lán)寶石襯底裝入SiC盤中，將冷卻氣體通入SiC盤底部。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述冷卻氣體為氦氣。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述SiC盤上設(shè)有收容藍(lán)寶石襯底的凹孔。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述SiC盤所放藍(lán)寶石襯底的片數(shù)多于鋁盤加石英盤所放的片數(shù)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述凹孔數(shù)目為27個。本發(fā)明用裝片簡易的SiC托盤替代裝片繁瑣的鋁盤加石英盤步驟，該步驟中用裝片簡易和裝片數(shù)量多的SiC盤代替裝片繁瑣和裝片數(shù)量相對少的鋁盤加石英盤。原有托盤的替代，大大提升了裝片速度和產(chǎn)能。采用本發(fā)明可以大大提高裝片速度和每盤的裝片數(shù)量，大大提高產(chǎn)能，有效的降低制造成本。


圖1為現(xiàn)有ICP設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有的鋁盤加石英盤裝片示意圖。圖3為現(xiàn)有的鋁盤加石英盤裝片另一角度示意圖。圖4是本發(fā)明提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法流程圖。圖5為本發(fā)明SiC盤裝片示意圖。圖6為本發(fā)明SiC盤裝片另一角度示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖4所示一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，該方法包括以下步驟首先，步驟Si，在藍(lán)寶石襯底上做周期性排列的光刻膠圖形，再用深紫外線光源對該光刻膠圖形進(jìn)行照射硬化處理；光刻膠經(jīng)過深紫外線照射后，分子間形成交聯(lián)，可以大大提高光刻膠的耐熱性和抗刻蝕能力，即使遇到高溫也不會變形，保證了光刻膠圖形在ICP干法刻蝕過程中的完整性。其次，步驟S2，采用ICP干法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上。所述采用ICP干法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上的步驟中包括對藍(lán)寶石襯底的冷卻步驟S21，該步驟中用27片裝的SiC盤代替22片裝的鋁盤加石英盤。冷卻的方法為將ICP刻蝕機(jī)的鋁盤加石英盤構(gòu)成的襯底托盤替換為的SiC盤，然后將藍(lán)寶石襯底裝入SiC盤中，所述SiC盤上設(shè)有收容藍(lán)寶石襯底的凹孔。將冷卻氣體直接通入SiC 盤底部實現(xiàn)冷卻。所述冷卻氣體為氦氣。同時用27片裝的SiC盤代替22片裝的鋁盤加石英盤，提升裝片速度和產(chǎn)能。本發(fā)明用裝片簡易的SiC托盤替代裝片繁瑣的鋁盤加石英盤步驟，該步驟中用裝片簡易和裝片數(shù)量多的SiC盤代替裝片繁瑣和裝片數(shù)量相對少的鋁盤加石英盤。原有托盤的替代，大大提升了裝片速度和產(chǎn)能。從圖5和圖6的裝片示意圖可見，這種裝片方式就很簡單，直接將襯底10放在SiC 盤20上的凹孔里就可以，這樣一盤裝下來只需要2分鐘，作業(yè)也簡便。通過與現(xiàn)有的采用鋁盤加石英盤的裝片方式對比，很明顯的可以比較出SiC盤裝片的優(yōu)越性；而且SiC盤一次能裝更多片襯底，比如27片，可以比鋁盤加石英盤每盤裝的多，鋁盤加石英盤一次裝22片， 這樣在同樣干法刻蝕時間下，產(chǎn)能也提升很多。最后，調(diào)整ICP刻蝕工藝以保證圖形的有效轉(zhuǎn)移。該保證圖形的有效轉(zhuǎn)移的步驟屬于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的技術(shù)，在此不再贅述。本發(fā)明的SiC盤裝片方式中，氦氣(Coolant)雖然沒有直接冷卻到藍(lán)寶石襯底的底部，但是由于藍(lán)寶石襯底上的光刻膠圖形經(jīng)過深紫外線照射后耐熱性大大提高，即使刻蝕過程中該襯底的溫度會稍高一些，光刻膠圖形也不會變形，而且通過照射后，光刻膠抗 ICP刻蝕能力也大大提高，這樣只要稍對ICP刻蝕工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，就能有效地將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上，也同樣能達(dá)到在鋁盤加石英盤上刻蝕的圖形轉(zhuǎn)移效果。上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟首先，在藍(lán)寶石襯底上做周期性排列的光刻膠圖形，再用深紫外線光源對光刻膠圖形進(jìn)行照射硬化處理；其次，采用ICP干法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上；所述將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上的步驟中包括對藍(lán)寶石襯底的冷卻，冷卻的方法為將ICP刻蝕機(jī)的鋁盤加石英盤構(gòu)成的襯底托盤替換為的SiC盤，然后將藍(lán)寶石襯底裝入SiC盤中，最后將冷卻氣體通入SiC盤底部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，其特征在于，所述SiC盤所放藍(lán)寶石襯底的片數(shù)多于鋁盤加石英盤所放的片數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，其特征在于，所述冷卻氣體為氦氣。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，其特征在于，所述SiC盤上設(shè)有收容藍(lán)寶石襯底的凹孔。
5.如權(quán)利要求3所述的一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，其特征在于，所述凹孔數(shù)目為27個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提升ICP干法刻蝕藍(lán)寶石圖形襯底產(chǎn)能的方法，該方法包括以下步驟首先，在藍(lán)寶石襯底上做周期性排列的光刻膠圖形，再用深紫外線光源對光刻膠圖形進(jìn)行照射硬化處理；其次，采用ICP干法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上，所述將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上的步驟中包括對藍(lán)寶石襯底的冷卻，冷卻的方法為將藍(lán)寶石襯底裝入SiC盤中，將冷卻氣體通入SiC盤底部。采用本發(fā)明可以大大提高裝片速度和每盤的裝片數(shù)量，大大提高了產(chǎn)能，有效的降低制造成本。
文檔編號H01L21/673GK102176497SQ20111005865
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者王來, 袁根如, 郝茂盛, 陳誠, 齊勝利 申請人:上海藍(lán)光科技有限公司