本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合襯底的刻蝕方法，復(fù)合襯底包括藍(lán)寶石層和設(shè)置在藍(lán)寶石層上的二氧化硅層，該方法包括：第一主刻蝕步驟，采用掩膜刻蝕氣體和二氧化硅刻蝕氣體對二氧化硅層及其上的掩膜層進(jìn)行刻蝕，獲得二氧化硅基礎(chǔ)圖形及位于其上的殘留掩膜圖形；第二主刻蝕步驟，采用二氧化硅刻蝕氣體對二氧化硅基礎(chǔ)圖形和殘留掩膜圖形進(jìn)行刻蝕，去除殘留掩膜圖形，獲得二氧化硅殘留層及位于其上的二氧化硅目標(biāo)圖形；過刻蝕步驟，采用氧化硅對藍(lán)寶石的選擇比大于預(yù)設(shè)閾值的刻蝕氣體繼續(xù)刻蝕，去除二氧化硅殘留層，獲得二氧化硅目標(biāo)圖形。應(yīng)用本申請，可以避免對藍(lán)寶石層進(jìn)行過刻蝕，從而有效的降低因藍(lán)寶石層過刻引發(fā)的襯底外延缺陷，提高LED芯片良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種復(fù)合襯底的刻蝕方法。

背景技術(shù)

圖形化藍(lán)寶石襯底(PatternedSapphire Substrate，PSS)，是目前普遍采用的一種提高氮化鎵(GaN)基LED器件光提取效率的工藝技術(shù)，其主要是先在藍(lán)寶石(Al₂O₃)襯底上生長干法刻蝕用掩膜，然后用光刻工藝將掩膜刻出圖形，再采用等離子體刻蝕工藝刻蝕藍(lán)寶石，并去掉掩膜。再在其PSS上生長GaN材料，使得GaN材料的縱向外延變?yōu)闄M向外延，可以有效減少GaN外延材料的位錯(cuò)密度，從而減小了有源區(qū)的非輻射復(fù)合，減小了反向漏電流，提高了LED的壽命。且有源區(qū)發(fā)出的光，經(jīng)由GaN和藍(lán)寶石襯底界面多次散射，改變了全反射光的出射角，增加了LED的光從正面(正裝)和背面(倒裝)出射的幾率，從而提高了光的提取效率。

近年來，隨著對襯底的不斷深入研究，新提出了一種二氧化硅(SiO₂)和藍(lán)寶石的復(fù)合襯底，其在藍(lán)寶石襯底的基礎(chǔ)上加了一層二氧化硅，圖形化時(shí)只圖形化二氧化硅，根據(jù)光學(xué)原理，當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，其入射角θ1≥全反射角時(shí)，只有反射光，沒有折射光，也就是說全反射角越小反射率光越多，光提取效率更高，亮度越高。由于二氧化硅和藍(lán)寶石折射率不同，在LED芯片當(dāng)中，多量子井發(fā)出的光從GaN射向圖形化的藍(lán)寶石襯底，全反射角為46.5°，而射向二氧化硅的全反射角為36.5°，可見二氧化硅比藍(lán)寶石會有更多的光返回，從正面或側(cè)面射出，因此該復(fù)合襯底比藍(lán)寶石襯底的光提取效率更高。

而圖形化該復(fù)合襯底的工藝過程通常與上述PSS過程類似，但由于刻蝕的不均勻性，為了保證二氧化硅全部刻穿，通常有一定的過刻量。且由于刻蝕的不均勻性，導(dǎo)致二氧化硅底部過刻藍(lán)寶石的厚度也具有一定的差異性，即刻蝕速率大的地方過刻多，刻蝕速率小的地方過刻蝕少。例如，對該復(fù)合襯底圖形化圓錐形時(shí)，若過刻的藍(lán)寶石高度增加，入射光在過刻藍(lán)寶石界面發(fā)生折射的概率增加，反射光減少，亮度降低，因此，藍(lán)寶石過刻層會降低二氧化硅的光提取效率，降低LED芯片亮度。此外，現(xiàn)有的二氧化硅和藍(lán)寶石的復(fù)合襯底由于藍(lán)寶石的過刻，增加了側(cè)面生長的GaN外延層與正面生長的GaN外延層合并時(shí)的晶格缺陷密度，而且過刻的藍(lán)寶石高度是不均勻的，會進(jìn)一步增加外延缺陷密度，降低LED芯片良率。

發(fā)明內(nèi)容

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，提出了一種復(fù)合襯底的刻蝕方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種復(fù)合襯底的刻蝕方法，所述復(fù)合襯底包括藍(lán)寶石層和設(shè)置在所述藍(lán)寶石層上的二氧化硅層，包括：

第一主刻蝕步驟，采用掩膜刻蝕氣體和二氧化硅刻蝕氣體對所述二氧化硅層上的掩膜層和所述二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，獲得二氧化硅基礎(chǔ)圖形及位于所述二氧化硅基礎(chǔ)圖形之上的殘留掩膜圖形；

第二主刻蝕步驟，采用所述二氧化硅刻蝕氣體，對所述二氧化硅基礎(chǔ)圖形和所述殘留掩膜圖形進(jìn)行刻蝕，去除所述殘留掩膜圖形，獲得二氧化硅殘留層及位于所述二氧化硅殘留層之上的二氧化硅目標(biāo)圖形；

過刻蝕步驟，采用氧化硅對藍(lán)寶石的選擇比大于預(yù)設(shè)閾值的刻蝕氣體，對所述二氧化硅殘留層及所述二氧化硅目標(biāo)圖形進(jìn)行刻蝕，去除所述二氧化硅殘留層，獲得所述二氧化硅目標(biāo)圖形。

可選地，所述預(yù)設(shè)閾值為10：1。