半导体发光器件制造过程中SiO2层的表面处理方法

摘要

本发明公开了一种半导体发光器件制造过程中SiO2层的表面处理方法，涉及一种半导体发光器件的制造方法，用于解决SiO2层表面的光刻胶在后续加工工序中因高温发生严重形变的问题。其包括以下步骤：在待加工的晶片上生长SiO2层；用等离子载氮气体处理SiO2层的表面，使SiO2表面氮化；在经过氮化处理的SiO2表面上涂掩膜胶。本发明可以提高产品品质，以及节省时间，提高生产效率，节约了粘胶剂。本发明可以用于作为掩膜用的SiO2去边工艺、蓝宝石表面钝化处理工艺等一系列SiO2表面光刻处理工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的制造方法，特别是涉及晶片上的二氧化硅层的表面处理方法。

背景技术

在硅衬底或蓝宝石衬底上生长了氮化镓晶片后，在制成芯片之前的中间过程还需要多次光刻处理，其中光刻工艺需要在晶片上形成二氧化硅（SiO2）层。

在对晶片上的芯片单元进行去边处理之前，需要先在台面上生长用于掩膜的SiO2层，然后在SiO2层上甩上正胶（光刻胶）。该技术方案中，正胶直接涂覆在SiO2层表面上，会发生该光刻胶在显影或腐蚀过程中脱落。

目前为了处理光刻胶在后续工艺中脱落的问题，本领域技术人员采用甩正胶前先甩粘胶剂，以增加正胶与SiO2层之间粘性。甩粘胶剂的过程需要单独甩胶和烘烤时间。

上述SiO2层表面处理工艺，在甩粘胶剂的情况下，在后续去边工艺中，由于去边温度在164℃，光刻胶在抗蚀过程中会因为高温出现膨胀后收缩现象，从而造成掩膜面积缩小或掉胶现象。参看图1所示晶片10上分布有若干芯片单元20，在芯片单元20上的光刻胶30呈现不规则收缩状，由于光刻胶30变得不规则，所以该芯片单元无法实现成功的去边处理。上述现象较为普遍存在晶片处理过程中，其直接造成芯片品质下降和良率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种半导体发光器件制造过程中SiO2层的表面处理方法，用于解决SiO2层表面的光刻胶在后续加工工序中因高温发生严重形变的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提出一种半导体发光器件制造过程中SiO2层的表面处理方法,包括以下步骤：

在待加工的晶片上生长SiO2层；

用等离子载氮气体处理SiO2层的表面，使SiO2表面氮化；

在经过氮化处理的SiO2表面上涂掩膜胶。

优选地，所述SiO2层作为掩膜层，该处理方法还包括以下步骤：

在涂上掩膜胶后，刻蚀没有被掩膜胶遮盖的SiO2部分；

去除掩膜胶；

对晶片进行去边处理；

去除掩膜用的所述SiO2层。

本优选方案是用于去边工艺中。

优选地，所述SiO2层作为钝化层，该处理方法还包括以下步骤：在涂上掩膜胶后，刻蚀没有被掩膜胶遮盖的SiO2部分；

然后去除掩膜胶，露出作为钝化层的SiO2层。

本优选方案是用于钝化工艺中。

优选地：所述等离子载氮气体为氮气、笑气或者它们的混合。现有技术中一些在反应温度下能够提供等离子氮原子的气体化合物均可作为本发明的原料，同时要求是化合物的其他元素不参与SiO2的键合反应作用，或者不产生干扰性影响。

优选地：所述等离子载氮气体来源为在等离子环境下反应生成单质氮的含氮材料。

优选地，在硅衬底上生长铟镓铝氮外延多层结构，制作成所述待加工的晶片。

优选地，在蓝宝石衬底上生长铟镓铝氮外延多层结构，制作成所述待加工的晶片。

优选地：所述等离子载氮气体处理的环境温度为230~290℃，单质氮的反应流量为450~550SCCM。

优选地：所述等离子载氮气体气处理的环境温度为260℃，单质氮气的反应流量为500SCCM，时间为2min。

本发明的有益效果：

相比现有技术，本发明在生长SiO2层之后对SiO2层的表面进行等离子氮化处理，等离子氮与SiO2发生键合反应，在SiO2表面生成复杂的硅氮氧物质以及在SiO2表面形成独特的结构，有利于光刻胶附着在SiO2表面，在后续的去边工艺中的高温环境下，光刻胶不会发生收缩，基本上保持原装的依附在SiO2上。本发明技术方案与目前采用的增加粘胶剂的方案相比，具有在后续加工工艺中：光刻胶不变形、不缩小或变形小；不掉胶；管芯不出现针孔状表面腐蚀的良好效果，以及可以节省时间，提高生产效率，节约了粘胶剂的其它优点。本发明可以用于作为掩膜用的SiO2去边工艺、蓝宝石表面钝化处理工艺等一系列SiO2表面光刻处理工艺。

附图说明

图1是现有技术中，在高温后晶片表面的光刻胶掩膜发生变形的示意图。

图2是应用本发明技术后，晶片表面的光刻胶掩膜的示意图。

图3至图9是本发明的过程示意图，其中图3是在晶片上沉积SiO2层，图4是在SiO2层上甩胶，图5是图形化光刻胶，图6是图形化SiO2层，图7是去除光刻胶，图8是给晶片单元去边，图9是去除SiO2层。

图中标识说明：晶片10、芯片单元20、光刻胶30；

SiO2层1、外延多层结构单元2、硅衬底3、正胶4、芯片单元5、槽6。

具体实施方式

本发明提出一种半导体发光器件制造过程中SiO2层的表面处理方法,其包括以下步骤：在待加工的晶片上生长SiO2层；用等离子载氮气体处理SiO2层的表面，使SiO2表面氮化；在经过氮化处理的SiO2表面上涂掩膜胶。

本发明的实施例一，其应用于晶片的去边工艺。先在硅衬底3上生长铟镓铝氮外延多层结构，以及完成刻槽6的操作等一系列去边工艺之前的准备步骤，制作成待进行去边加工的晶片，在该晶片上外延多层结构被分割成外延多层结构单元2。

然后将上述晶片放入PECVD设备中，通入硅烷、氮气和笑气，参看图3所示，在待加工的晶片上生长SiO2层1。在SiO2层1的生长完成后，停止通入硅烷，继续通入氮气和笑气（N₂O），环境温度为230℃~290℃，气体流量控制在450~550sccm，时间约2min；其中，最佳温度为260℃，气体流量为500sccm，时间为2分钟，用等离子载氮气体处理SiO2层1的表面，使SiO2层1的表面氮化。按上述工艺完成SiO2层表面等离子氮处理后取出晶片，参看图4，在经过氮化处理的SiO2层表面上涂掩膜用的正胶4。

参看图5，然后对正胶4进行图形化光刻，参看图6，再根据正胶图形对SiO2层进行图形化处理。参看图7，然后去除SiO2层1上的正胶4，参看图8，再根据外延多层结构单元2上的SiO2层的掩膜范围去除外延多层结构单元2的毛刺边缘。参看图9，完成去边以后，最后刻蚀掉做为掩膜层的SiO2层1。

参看图2所示，经过本发明技术处理的晶片上的光刻胶（即正胶4）基本上不会发生变形，这样有利于后续的去边工序的实施。

上述工艺中，也可以在完成SiO2层生长后，只通入氮气，而不通入笑气，即停止通入硅烷和笑气。

等离子载氮气体来源为氮气，或者为笑气分解出来的单质氮。一些在反应温度下能够提供等离子氮原子的化合物均可作为本发明的原料，同时要求是化合物的其他元素不参与SiO2的键合反应作用，或者不产生干扰性影响。载氮气体除了上述提及的氮气和笑气以外，本领域其它常见的载氮气体包括在上述温度内呈气态的有机氮化物均在本发明所指的载氮气体保护范围内。

上述示例为硅衬底上生长的衬底材料，本发明方案也可以应用在蓝宝石衬底上生长铟镓铝氮外延多层结构，以制作成待加工的晶片。本发明的另外一个实施例，是将SiO2层作为蓝宝石芯片表面钝化层的应用例。

在完成外延片的刻槽、做电极等一系列工序后，为了防止芯片边缘漏电，需要对芯片进行钝化处理。钝化采用SiO2绝缘材料。整个过程简述如下：

在做好电极的晶片上沉积SiO2钝化层。然后用等离子载氮气体处理SiO2层的表面。然后在经过氮化处理的SiO2表面上涂上掩膜用的光刻胶。在涂上光刻胶后，对其进行图形化处理，去除对应于电极的部分。然后根据图形化光刻胶刻蚀没有被光刻胶遮盖的SiO2部分；然后去除光刻胶，露出作为钝化层的SiO2层。