在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體加工技術領域，具體地，涉及一種在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法。
【背景技術】
[0002]GaN (氮化鎵)基發光二極管(Light Emitting D1de, LED)以其壽命長、耐沖擊、抗震和高效能等優異特性在圖像顯示、信號指示、照明以及基礎研究等方面有著極為廣闊的應用前景。目前，由于GaN單晶制備比較困難，通常將GaN基LED器件制備在藍寶石襯底上，并且通常采用PSS (Patterned Sapp Substrates,圖形化藍寶石襯底)技術來提高GaN基LED器件的出光效率。
[0003]圖1為LED芯片的截面圖。如圖1所示，在PSS襯底(例如藍寶石襯底)5上沉積有不同摻雜類型的GaN層及多量子阱層，自PSS襯底5由下至上依次為:N型摻雜GaN區4、多量子阱區3和P型摻雜GaN區2。并且，通過GaN的電極刻蝕(mesa刻蝕)將LED的N電極6制作出來，并通過摻雜形成P電極1，以為后期蒸鍍電極以及連線或后續連接做準備。如圖1所示，在完成mesa刻蝕之后，在LED芯片的截面上具有mesa刻蝕線，且在mesa刻蝕線的左側具有PSS襯底5、N型摻雜GaN區4、多量子阱區3、P型摻雜GaN區2和P電極1，而在mesa刻蝕線的右側則僅具有PSS襯底5、N型摻雜GaN區4和N電極6。而且，在一個PSS襯底5上通常會有成百上千個LED芯片，且相鄰的兩個LED芯片之間具有使二者彼此間隔的隔離槽7，即:在之前沉積在PSS襯底5上的整片GaN層的預設區域內，對該GaN層進行完全刻蝕，以將PSS襯底5完全暴露，從而形成隔離槽7。
[0004]在刻蝕形成隔離槽7的過程中，光刻膠掩膜會產生橫向收縮，這使得預設區域內的GaN層不僅在豎直方向被刻蝕，而且在水平方向也被刻蝕，從而導致位于mesa刻蝕線右側的N型摻雜GaN區4也會受到刻蝕，進而造成該LED芯片因N型摻雜GaN區4及其上的N電極6被刻蝕掉而報廢，如圖2所示。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法，其可以減慢S12層的消耗速度，以保證其可以有效起到保護N型摻雜GaN區不被刻蝕的作用。
[0006]為實現本發明的目的而提供一種氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法，包括以下步驟:
[0007]SI，向反應腔室內通入氯氣和可提供硅元素的氣體，且開啟激勵電源和偏壓電源，用于在氮化鎵層的預設區域內刻蝕形成隔離槽；并且，在刻蝕到達襯底上表面時停止刻蝕。
[0008]優選的，所述步驟SI進一步包括以下步驟:
[0009]Sll,向反應腔室內通入氯氣和氯化硼氣體；且開啟激勵電源和偏壓電源，用于在氮化鎵層的預設區域內刻蝕形成隔離槽；在刻蝕過程中，監測所述反應腔室內的含氧元素光譜是否陡增，若否，則繼續進行步驟Sll ;若是，則開始進行步驟S12 ；
[0010]S12，停止向反應腔室內通入氯化硼氣體，同時向反應腔室內通入可提供硅元素的氣體，并保持激勵電源和偏壓電源開啟，直至刻蝕到達襯底上表面。
[0011]優選的，所述步驟SI進一步包括以下步驟:
[0012]Sll,向反應腔室內通入氯氣；且開啟激勵電源和偏壓電源，用于在氮化鎵層的預設區域內刻蝕形成隔離槽；在刻蝕過程中，監測所述反應腔室內的含氧元素光譜是否陡增，若否，則繼續進行步驟Sll ;若是，則開始進行步驟S12 ；
[0013]S12，向反應腔室內通入可提供硅元素的氣體，并保持激勵電源和偏壓電源開啟，直至刻蝕到達襯底上表面。
[0014]優選的，自所述步驟SI開始直至結束，始終保持向反應腔室內通入所述氯氣和所述可提供硅元素的氣體。
[0015]優選的，所述可提供硅元素的氣體包括SiF4、SiHCl3、SiHjP SiH2Cl2中的一種或多種。
[0016]優選的,所述氯氣的流量的取值范圍在60?120sccm。
[0017]優選的，所述可提供硅元素的氣體的流量的取值范圍在5?60SCCm。
[0018]優選的,在所述步驟Sll中,所述氯化硼氣體的流量的取值范圍在5?60sccm。
[0019]優選的，所述反應腔室的腔室壓力的取值范圍在3?12mT。
[0020]優選的，所述激勵電源的激勵功率的取值范圍在300?1200W。
[0021]優選的，所述偏壓電源的偏壓功率的取值范圍在80?200W。
[0022]本發明具有以下有益效果:
[0023]本發明提供的氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法，其通過向反應腔室內通入可提供硅元素的氣體作為刻蝕氣體，有助于消耗掉反應腔室內的可與N型摻雜區氮化鎵表面上的二氧化硅層發生反應的物質和元素，從而可以使二氧化硅層很難被消耗，進而可以有效起到保護N型摻雜GaN區不被刻蝕的作用。
【附圖說明】
[0024]圖1為LED芯片的截面圖；
[0025]圖2為N型摻雜GaN區及其上的N電極被刻蝕掉的LED芯片的截面圖；
[0026]圖3為具有二氧化硅層的LED芯片的截面圖；
[0027]圖4為本發明第一實施例提供的在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法的流程框圖；
[0028]圖5為本發明第二實施例提供的在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法的流程框圖；以及
[0029]圖6為本發明第三實施例提供的在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法進行詳細描述。
[0031]本發明提供的氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法包括以下步驟:
[0032]SI，向反應腔室內通入氯氣和可提供硅元素的氣體，且開啟激勵電源和偏壓電源，用于在氮化鎵層的預設區域內刻蝕形成隔離槽；并且，在刻蝕到達襯底上表面時停止刻蝕。
[0033]在刻蝕形成隔離槽的過程中，光刻膠掩膜會產生橫向收縮，這使得預設區域內的GaN層不僅在豎直方向被刻蝕，而且在水平方向也被刻蝕，從而導致位于mesa刻蝕線右側的N型摻雜GaN區4也會受到刻蝕，進而造成該LED芯片因N型摻雜GaN區4及其上的N電極6被刻蝕掉而報廢，如圖2所示。為此，如圖3所示，通常在N電極6所在區域沉積一層很薄的S12 (二氧化硅)層10 (大約300nm)，以起到保護該區域不被刻蝕的作用，從而可以減慢GaN層的橫向消耗速度，以保證在預設區域內的GaN層被完全刻蝕掉之后，N型摻雜GaN區4及其上的N電極6不會被刻蝕。然而，這在實際應用中又會產生這樣的問題，即:在采用ICP等離子體加工設備進行工藝的過程中，所采用的刻蝕氣體中通常混合有BCl3 (氯化硼)作為輔助氣體刻蝕預設區域內的GaN層，由于BCl3中的B離子會對S12層10產生催化作用，導致S12的S1-O鍵很容易被打開，并且由于Si會與腔室內的物質形成氣態的化合物，并排出腔室，這使得S12層10很容易被消耗，而根本未起到保護N型摻雜GaN區4的作用，從而仍然會出現N型摻雜GaN區4及其上的N電極6被刻蝕掉的問題。
[0034]通過向反應腔室內通入可提供硅元素的氣體作為刻蝕氣體(當然，除可提供硅元素的氣體之外，該刻蝕氣體也可以根據具體情況包含其他種類的氣體)，有助于消耗掉反應腔室內的可與二氧化硅層發生反應的物質和元素，從而可以使二氧化硅層很難被消耗，進而可以有效起到保護N型摻雜GaN區不被刻蝕的作用。
[0035]由于可提供硅元素的氣體僅作用于刻蝕到達二氧化硅層的時候，而其他時間段仍可以采用現有的可刻蝕氮化鎵層的刻蝕氣體，因此，本發明提供的氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法可以根據在不同的時間段向反應腔室內通入不同種類的刻蝕氣體采用以下三種【具體實施方式】。
[0036]具體地，圖4為本發明第一實施例提供的在氮化鎵層上刻蝕隔離槽的處理方法的流程框圖。請參閱圖4，該處理方法包括以下步驟:
[0037]S100,自本步驟開始直至結束，始終向反應腔室內通入氯氣和可提供硅元素的氣體作為刻蝕氣體，且開啟激勵電源(例如射頻電源)，激勵電源向反應腔室施加激勵功率，以使反應腔室內的刻蝕氣體激發形成等離子體；開啟偏壓電源，偏壓電源向氮化鎵層施加偏壓功率，以使等離子體刻蝕氮化鎵層，直至將預設區域內的氮化鎵層完全刻蝕掉。
[0038]由于自本步驟開始直至結束始終向反應腔室內通入氯氣和可提供硅元素的氣體作為刻蝕氣體，這與現有技術相比，完全由可提供硅元素的氣體替代了氯化硼氣體，從而在整個刻蝕過程中，可以使等離子體中不再含有硼離子，進而可以增加硅-氧鍵打開的難度。而且，可提供硅元素的氣體作