1,、簡介

　　每個(gè)HBLED制造商的目標(biāo)都是花更少的錢獲得更多的光輸出,。面對(duì)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)和眾多技術(shù)障礙,，至關(guān)重要的是所有的生產(chǎn)步驟的推進(jìn)都要產(chǎn)生最佳的效果,。優(yōu)化的刻蝕" title="等離子刻蝕">等離子刻蝕提供了幾種方法以改善器件的輸出并降低制造成本,，從而實(shí)現(xiàn)雙重贏利,。

　　2,、圖形化藍(lán)寶石襯底

　　現(xiàn)在藍(lán)寶石仍是生長HBLED結(jié)構(gòu)的襯底選擇。不過,，采用藍(lán)寶石生長也存在兩個(gè)問題：藍(lán)寶石沒有完美的晶格匹配,，光提取會(huì)因?yàn)橛袃蓚€(gè)平行的反射面而減少。未來解決這兩個(gè)問題,，從2005年起一些公司就在生長之前就在藍(lán)寶石上刻蝕了圖形,。這可以使一個(gè)成品器件的光提取性能改善98%以上。

　　藍(lán)寶石是一種非常穩(wěn)定的物質(zhì),，熔點(diǎn)在2054度,，因此難以進(jìn)行等離子刻蝕。不過，在降低到通常的150度之前,，用來實(shí)現(xiàn)非常具體的圖案形成的光阻仍有一個(gè)溫度上限,。PR是這個(gè)過程選擇的掩膜，最終的“圓頂”狀依賴于所有掩膜去除的完成,，其形狀與藍(lán)寶石和掩膜的相對(duì)刻蝕速率密切相關(guān),。由于簡化了生產(chǎn)流程，降低每流明的整體成本,，PR也成為了首選,。

　　為了對(duì)材料進(jìn)行刻蝕，Cl2,、BCl3,、Ar的組合常用于以較高等離子源實(shí)現(xiàn)的較高刻蝕速率。不過,，這增加了試樣的熱負(fù)荷,，因此，使用PR作為掩膜可以保持較高的刻蝕速率,，為此有必要對(duì)晶圓試樣進(jìn)行有效的冷卻,。

　　硅產(chǎn)業(yè)習(xí)慣于將單晶圓緊固在溫度控制工作臺(tái)上，并在工作臺(tái)和晶圓之間引入了傳熱介質(zhì),，通常是氦,。“氦背面冷卻”已經(jīng)成為單晶圓溫度控制的標(biāo)準(zhǔn)方法。HBLED制造目前市區(qū)批次較小的襯底,，傳送到輸送板上的刻蝕工具,。對(duì)于圖形化藍(lán)寶石襯底刻蝕，HBLED器件仍然主要制造2英寸或者4英寸晶圓,，因此可以顯著降低成本,，它對(duì)以一次運(yùn)行處理盡可能多的晶圓是可行的方法。大量光阻延膜晶圓的刻蝕要求控制好每個(gè)晶圓的溫度,，這需要了解怎樣將來自等離子的熱量從試樣到冷卻電極轉(zhuǎn)移出來,。氦氣背面冷卻是關(guān)鍵，同時(shí)要了解怎樣使每片晶圓德奧有效冷卻,，以確保成功,。這種技術(shù)的批量規(guī)模從20*2英寸到高達(dá)43*2英寸，刻蝕速率在50nm/分和100nm/分之間,，速率取決于PR掩膜和PSS形狀要求,。

　　圖1 典型的圓頂PSS特性

　　3、GaN刻蝕

　　GaN的化學(xué)穩(wěn)定性和高鍵合強(qiáng)度,、其熔點(diǎn)2500度和鍵能也是它具有很高的耐酸或堿刻蝕劑濕刻蝕能力,。到目前為止，由于缺乏合適的濕刻蝕工藝，使人們對(duì)開發(fā)合適HBLED生產(chǎn)的干刻蝕工藝產(chǎn)生了極大的興趣,。這必須是單批次進(jìn)行大量晶圓刻蝕,。20世紀(jì)90年代后期，等離子刻蝕批次規(guī)模從4*2英寸晶圓增加至今天的55*2英寸或3*8英寸,，現(xiàn)在的問題是在其吸引力消失之前它可以處理多大批次,。隨著晶圓尺寸從2英寸到4英然后是6英寸的向上遷移，這個(gè)問題也得到了解決,。GaN刻蝕的主要應(yīng)用領(lǐng)域是淺接點(diǎn)刻蝕和高深寬比結(jié)構(gòu)刻蝕,。

　　4、淺接點(diǎn)刻蝕

　　當(dāng)刻蝕進(jìn)入到接點(diǎn)層時(shí),，至關(guān)重要的是對(duì)半導(dǎo)體造成的等離子損傷最小,，否則可能會(huì)增加接點(diǎn)電阻?？涛g工藝需要仔細(xì)優(yōu)化,，以最大限度地提高吞吐量，同時(shí)保持器件的性能,。光滑的表面通常表面高品質(zhì)的刻蝕,，如圖2所示。

　　圖2 PR試樣中器件接點(diǎn)的淺GaN刻蝕

　　未經(jīng)優(yōu)化的刻蝕處理可能導(dǎo)致GaN刻蝕的位錯(cuò),，進(jìn)而導(dǎo)致麻點(diǎn)表面和接點(diǎn)電阻的增加,。同樣，PR是這一步掩膜的選擇,，因?yàn)樗亲詈唵蔚奶幚矸椒?。?jù)報(bào)道由于典型批刻蝕速率高達(dá)140nm/分的溫度限制，PR的使用可降低所使用的功率,。

　　5,、深隔離刻蝕

　　當(dāng)需要高達(dá)7微米深度時(shí)，刻蝕速率是這一工藝的關(guān)鍵,。這一步的作用是刻蝕到有源器件之間的底層藍(lán)寶石襯底,。由于藍(lán)寶石是不導(dǎo)電的，在物理分離之前就隔離了器件,。如果使用PR掩膜,，這一刻蝕步驟的主要挑戰(zhàn)是散熱,，因?yàn)楦呖涛g速率是用高等離子密度實(shí)現(xiàn)的,。這意味著單晶圓的緊固問題，通常的方法是使用靜電吸盤,?？梢允褂媒橘|(zhì)硬掩膜，這將可能實(shí)現(xiàn)高刻蝕速率批處理，此時(shí)整個(gè)批次的一致性決定了產(chǎn)量,。

　　6,、光子晶體圖形化

　　利用稱為光子晶體的準(zhǔn)晶體陣列圖形化HBLED的發(fā)光表面可以提高光提取能力。其極端的表現(xiàn)如圖3所示,，此時(shí)600nm蝕象已被刻蝕了4微米深,，實(shí)現(xiàn)了大于6:1的高深寬比結(jié)構(gòu)。這里的挑戰(zhàn)是保持蝕象的垂直剖面,，以確保光子晶體的光學(xué)性能,。

　　圖3 高深寬比GaN深刻蝕

　　7、設(shè)備

　　為了達(dá)到高刻蝕速率和低損傷的要求,，行業(yè)開發(fā)了幾種高密度等離子源：電感耦合等離子（ICP）,、變壓器耦合等離子（TCP）、高密度等離子（HDP）,。所有技術(shù)都提供了一個(gè)固定試樣驅(qū)動(dòng)臺(tái),，獨(dú)立等離子源可實(shí)現(xiàn)高等離子密度，而不會(huì)增加試樣的DC偏差,。DC偏差已被證明可增加敏感表面的等離子損傷,，所以這是一個(gè)至關(guān)重要的系統(tǒng)特性。