DE102013108875A1

DE102013108875A1 - A photolithographic process for fabricating a structure in a radiation-emitting semiconductor device

Info

Publication number: DE102013108875A1
Application number: DE102013108875.9A
Authority: DE
Inventors: Bernd Böhm; Sebastian Hoibl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-03-12

Abstract

Es wird ein fotolithografisches Verfahren zur Herstellung einer Struktur (9) in einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement (13) mit folgenden Schritten angegeben: – Bereitstellen eines Halbleiterwafers (7), der eine Halbleiterschichtenfolge (11) zur Bildung des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements (13) aufweist, – Aufbringen einer Fotolackschicht (4) auf den Halbleiterwafer (7), – Bereitstellen einer Maske (1), welche mindestens ein Maskenelement (2) aufweist, – Anordnen der Maske (1) relativ zu dem beschichteten Halbleiterwafer (7) an einer ersten Position (x1), – Belichtung der Fotolackschicht (4) und Abbilden der Maske (1) in der Fotolackschicht (4), – Anordnen der Maske (1) oder einer anderen Maske relativ zum Halbleiterwafer (7) an einer von der ersten Position (x1) verschiedenen zweiten Position (x2), – erneute Belichtung der Fotolackschicht (4) und Abbilden der Maske (1) in der Fotolackschicht (4), – Ausbilden einer strukturierten Fotolackschicht (4) und Strukturierung des Halbleiterwafers (7) mittels der strukturierten Fotolackschicht (4), wobei am Halbleiterwafer (7) mindestens ein Strukturelement (10) ausgebildet wird, und wobei mindestens eine laterale Abmessung (d’’) des Strukturelements (10) kleiner ist als eine entsprechende laterale Abmessung (d) des Maskenelements (2), – Vereinzelung des Halbleiterwafers (7) in eine Mehrzahl von Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen (13), die jeweils eine Struktur (9) aufweisen, die mindestens ein Strukturelement (10) umfasst.The invention relates to a photolithographic method for producing a structure (9) in a radiation-emitting semiconductor component (13) comprising the following steps: - providing a semiconductor wafer (7) having a semiconductor layer sequence (11) for forming the radiation-emitting semiconductor component (13), - applying a photoresist layer (4) to the semiconductor wafer (7), - providing a mask (1) having at least one mask element (2), - arranging the mask (1) relative to the coated semiconductor wafer (7) at a first position (x1), - exposing the photoresist layer (4) and imaging the mask (1) in the photoresist layer (4), - arranging the mask (1) or another mask relative to the semiconductor wafer (7) at one of the first position (x1 ) different second position (x2), - reexposure of the photoresist layer (4) and imaging the mask (1) in the photoresist layer (4), - forming a patterned photoresist layer (4) and structuring the semiconductor wafer (7) by means of the structured photoresist layer (4), wherein at least one structural element (10) is formed on the semiconductor wafer (7), and wherein at least one lateral dimension (d '') of the structural element (10) is smaller is as a corresponding lateral dimension (d) of the mask element (2), - singulation of the semiconductor wafer (7) in a plurality of radiation-emitting semiconductor devices (13), each having a structure (9) comprising at least one structural element (10) ,

Description

Es wird ein fotolithografisches Verfahren zur Herstellung von Strukturen, beispielsweise Ridge- oder Aufwachsstrukturen, in Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen angegeben. Insbesondere ist das Verfahren dazu geeignet, Strukturgrößen im einstelligen Mikrometerbereich zu realisieren.A photolithographic process for producing structures, for example ridge or growth structures, in radiation-emitting semiconductor components is specified. In particular, the method is suitable for realizing feature sizes in the single-digit micrometre range.

Eine Methode zur Herstellung von Mikrostrukturen ist beispielsweise die Projektionsbelichtung, bei eine Maske durch ein Linsensystem verkleinert und typischerweise im Maßstab 5:1 oder 4:1 abgebildet wird, wobei mittels Einfachbelichtung Strukturen von einem Mikrometer und weniger erzeugt werden können. Da die Abbildung einer Maske bei dieser Methode typischerweise nicht einen ganzen Wafer abdecken kann, wird der Wafer bewegt und so positioniert, dass die Abbilder der Maske auf einem Raster mit engen Toleranzen liegen (sogenanntes Step-and-repeat-Verfahren). Die dazu verwendeten Apparate heißen „Wafer-Stepper“. Derartige Apparate sind jedoch teuer und gehören nicht standardmäßig zur Ausstattung bei der Herstellung von Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen. Beispielsweise werden bei der Herstellung von Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt, die nach dem Scanner-Prinzip funktionieren. Im Gegensatz zu Steppern mit Step-and-Repeat-Prinzip wird die Maske nur in einem schmalen Streifen beleuchtet und unter diesem Lichtstreifen durchgefahren, ähnlich wie es bei Zeilenscannern oder Fotokopierern geschieht. Die Abbildung der Maske erfolgt hierbei insbesondere in einem Maßstab 1:1. Bisher können mittels Einfachbelichtung in derartigen Belichtungsanlagen beispielsweise Ridgestrukturen mit einer Auflösungsgrenze von 1.8 μm erzeugt werden.One method of fabricating microstructures is, for example, projection exposure, where a mask is reduced by a lens system and typically imaged at a 5: 1 or 4: 1 scale, whereby single-exposure structures of one micron or less can be produced. Since the imaging of a mask in this method typically can not cover an entire wafer, the wafer is moved and positioned so that the images of the mask lie on a grid with close tolerances (so-called step-and-repeat method). The apparatuses used are called "wafer steppers". However, such devices are expensive and are not standard equipment in the manufacture of radiation-emitting semiconductor devices. For example, in the production of radiation-emitting semiconductor components projection exposure systems are used which function according to the scanner principle. In contrast to step-and-repeat steppers, the mask is only illuminated in a narrow strip and traversed under this light strip, similar to what happens with line scanners or photocopiers. The image of the mask is done here in particular on a scale of 1: 1. So far, by simple exposure in such exposure systems, for example Ridgestrukturen can be produced with a resolution limit of 1.8 microns.

Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, ein lithografisches Verfahren mit verbesserter Auflösung zur Herstellung von Strukturen in Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen anzugeben.An object to be solved in the present case is to provide a lithographic process with improved resolution for producing structures in radiation-emitting semiconductor components.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.This object is achieved by a method according to the independent claim. Advantageous embodiments and further developments of the method are given in the dependent claims and will be apparent from the following description and the drawings.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein fotolithografisches Verfahren zur Herstellung einer Struktur in einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement folgende Schritte auf:

– Bereitstellen eines Halbleiterwafers, der eine Halbleiterschichtenfolge zur Bildung des Strahlung emittierenden Halbleiterbauelements aufweist,
– Aufbringen einer Fotolackschicht auf den Halbleiterwafer,
– Bereitstellen einer Maske, welche mindestens ein Maskenelement aufweist,
– Anordnen der Maske relativ zu dem beschichteten Halbleiterwafer an einer ersten Position,
– Belichtung der Fotolackschicht und Abbilden der Maske in der Fotolackschicht,
– Anordnen der Maske oder einer anderen Maske relativ zum Halbleiterwafer an einer von der ersten Position verschiedenen zweiten Position,
– erneute Belichtung der Fotolackschicht und Abbilden der Maske in der Fotolackschicht,
– Ausbilden einer strukturierten Fotolackschicht und Strukturierung des Halbleiterwafers mittels der strukturierten Fotolackschicht, wobei am Halbleiterwafer mindestens ein Strukturelement ausgebildet wird, und wobei mindestens eine laterale Abmessung des Strukturelements kleiner ist als eine entsprechende laterale Abmessung des Maskenelements,
– Vereinzelung des Halbleiterwafers in eine Mehrzahl von Strahlung emittierenden Halbleiterbauelementen, die jeweils eine Struktur aufweisen, die mindestens ein Strukturelement umfasst.

In accordance with at least one embodiment, a photolithographic method for producing a structure in a radiation-emitting semiconductor component comprises the following steps:

Providing a semiconductor wafer having a semiconductor layer sequence for forming the radiation-emitting semiconductor component,
Applying a photoresist layer to the semiconductor wafer,
Providing a mask which has at least one mask element,
Arranging the mask relative to the coated semiconductor wafer at a first position,
Exposing the photoresist layer and imaging the mask in the photoresist layer,
Arranging the mask or another mask relative to the semiconductor wafer at a second position different from the first position,
Re-exposure of the photoresist layer and imaging of the mask in the photoresist layer,
Forming a patterned photoresist layer and structuring the semiconductor wafer by means of the structured photoresist layer, wherein at least one structure element is formed on the semiconductor wafer, and wherein at least one lateral dimension of the structure element is smaller than a corresponding lateral dimension of the mask element,
Separating the semiconductor wafer into a plurality of radiation-emitting semiconductor components, each having a structure comprising at least one structural element.

Bevorzugt werden die Verfahrensschritte wie aufgelistet nacheinander ausgeführt. The method steps are preferably carried out sequentially as listed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das durch das vorliegend beschriebene Verfahren erzeugte mindestens eine Strukturelement eine dreidimensionale Gestalt auf. Das Strukturelement kann beispielsweise als Erhebung aus einem Material des Halbleiterwafers beziehungsweise einer Schicht des Halbleiterwafers gebildet werden, so dass das Strukturelement das Material des strukturierten Halbleiterwafers beziehungsweise der strukturierten Schicht enthält. Alternativ kann das Strukturelement als Vertiefung im Halbleiterwafer beziehungsweise einer Schicht des Halbleiterwafers ausgebildet werden, wobei das Strukturelement von einem zusammenhängenden Bereich des Halbleiterwafers beziehungsweise der Schicht des Halbleiterwafers umgeben ist. Die Vertiefung kann beispielsweise mit Luft gefüllt sein.In accordance with at least one embodiment, the at least one structural element produced by the method described here has a three-dimensional shape. The structural element may, for example, be formed as a protrusion from a material of the semiconductor wafer or a layer of the semiconductor wafer, such that the structural element contains the material of the structured semiconductor wafer or of the structured layer. Alternatively, the structure element may be formed as a depression in the semiconductor wafer or a layer of the semiconductor wafer, wherein the structure element is surrounded by a contiguous region of the semiconductor wafer or the layer of the semiconductor wafer. The depression may be filled with air, for example.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das mindestens eine Strukturelement prismen- oder quaderförmig ausgebildet. Insbesondere umfasst die Maske zur Ausbildung eines derartigen Strukturelements mindestens ein Maskenelement mit einem rechteckförmigen Umriss. In accordance with at least one embodiment, the at least one structural element is designed in the shape of a prism or a cuboid. In particular, the mask for forming such a structural element comprises at least one mask element with a rectangular outline.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren in einer Projektionsbelichtungsanlage ausgeführt, die nach dem Scanner-Prinzip arbeitet. Weiterhin ist es denkbar, das Verfahren in einem sogenannten Maskaligner durchzuführen. Die Belichtung des Halbleiterwafers erfolgt bei einem Maskaligner insbesondere mittels Proximitybelichtung. Bei dieser Art der Belichtung wird die Maske mit einem Abstand von etwa 10–50 Mikrometern über der Fotolackschicht positioniert. Vorzugsweise erfolgt die Abbildung der Maske sowohl bei der Projektionsbelichtung nach dem Scanner-Prinzip als auch bei der Proximitybelichtung im Maßstab 1:1.In an advantageous embodiment, the method is carried out in a projection exposure apparatus which operates on the scanner principle. Furthermore, it is conceivable to carry out the method in a so-called Maskaligner. The exposure of the semiconductor wafer takes place at a Maskaligner in particular by means of proximity exposure. In this type of exposure, the mask is positioned about 10-50 microns above the photoresist layer. The image of the mask preferably takes place both in the projection exposure according to the scanner principle and in the proximity exposure in the scale of 1: 1.

Vorteilhafterweise kann das Verfahren mittels Projektionsbelichtung oder Proximitybelichtung kontaktfrei durchgeführt werden, das heißt die Maske ist nicht in direktem Kontakt mit einer auf dem Halbleiterwafer aufgebrachten, der Maske zugewandten Fotolackschicht angeordnet, sondern weist einen Abstand größer Null zu dieser auf. Dadurch können durch die Maske verursachte Beschädigungen der Fotolackschicht reduziert oder verhindert werden.Advantageously, the method can be carried out without contact by means of projection exposure or proximity exposure, ie the mask is not arranged in direct contact with a photoresist layer applied to the semiconductor wafer and facing the mask, but has a distance greater than zero. As a result, damage to the photoresist layer caused by the mask can be reduced or prevented.

Es ist jedoch auch denkbar, bei dem hier beschriebenen Verfahren eine Kontaktbelichtung durchzuführen. Hierbei kann die Größe des herstellbaren Strukturelements weiter reduziert werden.However, it is also conceivable to carry out a contact exposure in the method described here. In this case, the size of the producible structural element can be further reduced.

Die Belichtungsanlage umfasst eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlung, mittels welcher der Halbleiterwafer belichtet wird, sowie eine Maske, die im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Halbleiterwafer angeordnet ist. Beispielsweise kann als Strahlungsquelle ein Laser eingesetzt werden, der monochromatische Strahlung mit einer Wellenlänge im UV-Bereich emittiert.The exposure system comprises a radiation source for generating radiation, by means of which the semiconductor wafer is exposed, and a mask, which is arranged in the beam path between the radiation source and the semiconductor wafer. For example, as a radiation source, a laser can be used which emits monochromatic radiation having a wavelength in the UV range.

Bei einem Abbildungsmaßstab von 1:1 wird das abgebildete Maskenmuster im Idealfall nicht verändert. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, Strukturelemente zu erzeugen, die in Form und Abstand mit den Maskenelementen übereinstimmen. Im Realfall können beispielsweise Effekte wie Überbelichtung, Unterbelichtung oder Interferenzen bei regelmäßig angeordneten Maskenelementen dazu führen, dass sich die erzeugten Strukturelemente in Form und Abstand geringfügig von den Maskenelementen unterscheiden.At a magnification of 1: 1, the mapped pattern is ideally not changed. As a result, it is possible, for example, to produce structural elements which match the shape and spacing of the mask elements. In the real case, for example, effects such as overexposure, underexposure or interference with regularly arranged mask elements can lead to the structure elements being slightly different in shape and spacing from the mask elements.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Belichtung an der ersten Maskenposition das mindestens eine Maskenelement größengetreu in der Fotolackschicht abgebildet und mindestens ein unbelichteter Bereich erzeugt. Beispielsweise kann das Maskenelement im Wesentlichen eine zweidimensionale Gestalt aufweisen, so dass die „Größe“ des Maskenelements insbesondere durch zwei laterale Abmessungen entlang zweier Hauptachsen der Maske gekennzeichnet ist. Entsprechend können die lateralen Abmessungen des Strukturelements entlang dieser Hauptachsen bestimmt werden.In accordance with at least one embodiment, by means of the exposure at the first mask position, the at least one mask element is imaged true to size in the photoresist layer and at least one unexposed area is produced. For example, the mask element can essentially have a two-dimensional shape, so that the "size" of the mask element is characterized in particular by two lateral dimensions along two main axes of the mask. Accordingly, the lateral dimensions of the structural element along these major axes can be determined.

“Größengetreu“ bedeutet, dass die beiden lateralen Abmessungen bei der Abbildung erhalten bleiben. Der unbelichtete Bereich weist insbesondere dieselben lateralen Abmessungen auf wie das Maskenelement. Die lateralen Abmessungen des unbelichteten Bereichs werden vorzugsweise parallel zu beziehungsweise in der Ebene der Fotolackschicht bestimmt. Da das mindestens eine Strukturelement insbesondere eine dreidimensionale Form aufweist, weist dieses vorzugsweise eine weitere Abmessung auf, die quer, insbesondere senkrecht, zu den lateralen Abmessungen verläuft. Die lateralen Abmessungen des Strukturelements entsprechen vorzugsweise den lateralen Abmessungen des unbelichteten Bereichs nach Abschluss der Belichtungsvorgänge. Mit Vorteil werden die lateralen Abmessungen des Strukturelements parallel zu den Hauptachsen der Maske bestimmt. Beispielsweise kann der unbelichtete Bereich prismen- oder quaderförmig ausgebildet sein."True to size" means that the two lateral dimensions are retained in the image. The unexposed area has in particular the same lateral dimensions as the mask element. The lateral dimensions of the unexposed area are preferably determined parallel to or in the plane of the photoresist layer. Since the at least one structural element has in particular a three-dimensional shape, this preferably has a further dimension which extends transversely, in particular perpendicularly, to the lateral dimensions. The lateral dimensions of the structural element preferably correspond to the lateral dimensions of the unexposed area after completion of the exposure operations. Advantageously, the lateral dimensions of the structural element are determined parallel to the main axes of the mask. For example, the unexposed area may be prismatic or cuboid.

Mittels des hier beschriebenen Verfahrens ist es möglich, eine laterale Abmessung des unbelichteten Bereichs durch mindestens einen erneuten Belichtungsvorgang zu reduzieren. Insbesondere werden mindestens zwei Belichtungsvorgänge durchgeführt bis der mindestens eine unbelichtete Bereich eine laterale Abmessung aufweist, die einer gewünschten lateralen Abmessung des mindestens einen Strukturelements entspricht, das mittels des unbelichteten Bereichs hergestellt wird. Bei jedem erneuten Belichtungsvorgang kann die laterale Abmessung weiter reduziert werden. Beispielsweise kann eine laterale Abmessung des unbelichteten Bereichs bei einem erneuten Belichtungsvorgang bis auf die Hälfte verringert werden. Vorzugsweise erfolgt mindestens eine relative Positionsänderung der Maske entlang einer ersten Hauptachse der Maske beziehungsweise Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterwafers.By means of the method described herein, it is possible to reduce a lateral dimension of the unexposed area by at least one re-exposure operation. In particular, at least two exposure operations are performed until the at least one unexposed area has a lateral dimension that corresponds to a desired lateral dimension of the at least one structural element that is produced by means of the unexposed area. With each new exposure process, the lateral dimension can be further reduced. For example, a lateral dimension of the unexposed area can be reduced to half in a new exposure process. Preferably, at least one relative change in position of the mask takes place along a first main axis of the mask or main extension direction of the semiconductor wafer.

Weiterhin ist es möglich, bei einem erneuten Belichtungsvorgang zunächst die eine laterale Abmessung zu verkleinern und bei einem weiteren Belichtungsvorgang die andere laterale Abmessung zu reduzieren. Vorzugsweise erfolgt eine erste relative Positionsänderung der Maske entlang einer ersten Hauptachse der Maske beziehungsweise Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterwafers und eine zweite relative Positionsänderung der Maske entlang einer zweiten, von der ersten verschiedenen Hauptachse der Maske beziehungsweise Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterwafers.Furthermore, it is possible to first reduce the one lateral dimension in a renewed exposure process and to reduce the other lateral dimension in a further exposure process. Preferably, a first relative change in position of the mask along a first main axis of the mask or main extension direction of the semiconductor wafer and a second relative change in position of the mask along a second, different from the first major axis of the mask or main extension direction of the semiconductor wafer.

Weiterhin kann die erste Positionsänderung in einer von der ersten und zweiten Hauptachse verschiedenen Richtung erfolgen, wobei die Richtung parallel zu oder in einer von der ersten und zweiten Hauptachse aufgespannten Ebene liegt. Dasselbe gilt für die zweite Positionsänderung.Furthermore, the first change in position may take place in a direction different from the first and second main axes, the direction lying parallel to or in a plane spanned by the first and second main axes. The same applies to the second position change.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht eine laterale Abmessung des mindestens einen Maskenelements einer Auflösungsgrenze einer für die Belichtung verwendeten Belichtungsanlage. Unter der „Auflösungsgrenze“ ist hierbei die bisher mittels Einfachbelichtung maximal erzielbare Auflösung zu verstehen, die bei etwa 1.8 μm liegt. Die Einfachbelichtung beinhaltet einen einzigen Belichtungsvorgang zur Herstellung von Strukturelementen. Vorteilhafterweise können mittels der Mehrfachbelichtung der Fotolackschicht Strukturelemente mit lateralen Abmessungen unterhalb dieser Auflösungsgrenze erzeugt werden. Unter der „Mehrfachbelichtung“ ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass eine einzige Fotolackschicht mindestens zwei Mal belichtet wird, wobei die Maske bei jedem Belichtungsvorgang an einer anderen Position relativ zur Fotolackschicht angeordnet ist. Insbesondere wird die Position lateral, das heißt entlang einer durch die erste und zweite Hauptachse beziehungsweise Haupterstreckungsrichtungen aufgespannten Ebene, verändert.In a preferred embodiment, a lateral dimension of the at least one mask element corresponds to a resolution limit of a used for the exposure exposure system. The "resolution limit" here is to be understood as the maximum achievable up to now by single exposure, which is approximately 1.8 μm. The single exposure involves a single exposure process to make structural elements. Advantageously, by means of the multiple exposure of the photoresist layer, it is possible to produce structural elements with lateral dimensions below this resolution limit. In the present case, "multiple exposure" is understood in particular to mean that a single photoresist layer is exposed at least twice, the mask being arranged at a different position relative to the photoresist layer during each exposure process. In particular, the position is changed laterally, that is to say along a plane spanned by the first and second main axes or main directions of extension.

Vorzugsweise wird auf den Halbleiterwafer eine einzige Fotolackschicht aufgebracht, und es werden an der einzigen Fotolackschicht mindestens zwei Belichtungsvorgänge mit derselben Maske durchgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, für den erneuten Belichtungsvorgang eine andere Maske zu verwenden. Beispielsweise kann dadurch zusätzlich zur Größe auch die Form des belichteten Bereichs verändert werden. Vorzugsweise wird die Anzahl der abgebildeten Maskenelemente bei der Mehrfachbelichtung nicht verändert. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Dichte der Strukturelemente in der fertigen Struktur einer Dichte der Maskenelemente in der Maske entspricht.Preferably, a single photoresist layer is applied to the semiconductor wafer, and at least two exposures with the same mask are performed on the single photoresist layer. However, it is also conceivable to use a different mask for the renewed exposure process. For example, in addition to the size, the shape of the exposed area can thereby also be changed. Preferably, the number of mask elements displayed in the multiple exposure is not changed. This means in particular that a density of the structural elements in the finished structure corresponds to a density of the mask elements in the mask.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bleibt bei der erneuten Belichtung an der zweiten Position ein Teil des unbelichteten Bereichs von dem Maskenelement unbedeckt und wird belichtet. Zugleich wird ein weiterer Teil des unbelichteten Bereichs von dem Maskenelement bedeckt und wird nicht belichtet, so dass mindestens eine laterale Abmessung des unbelichteten Bereichs verringert wird. Durch die erneute Belichtung kann beispielsweise eine Breite oder Länge des unbelichteten Bereichs verringert werden, während insbesondere eine Höhe des unbelichteten Bereichs unverändert bleibt. In accordance with at least one embodiment, when reexposed at the second position, a portion of the unexposed area remains uncovered by the masking element and is exposed. At the same time, another part of the unexposed area is covered by the masking element and is not exposed, so that at least one lateral dimension of the unexposed area is reduced. By the re-exposure, for example, a width or length of the unexposed area can be reduced, while in particular a height of the unexposed area remains unchanged.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung grenzt das mindestens eine Maskenelement an mindestens einen Maskenbereich an, der für Strahlung, die zur Belichtung der Fotolackschicht verwendet wird, eine höhere Strahlungsdurchlässigkeit aufweist als das Maskenelement. Beispielsweise kann die Maske als zweidimensionales Streifengitter mit reckteckförmigen, parallel angeordneten Gitterstreifen ausgebildet sein. Hierbei können die Gitterstreifen als Maskenelemente und Zwischenräume zwischen den Gitterstreifen als angrenzende Maskenbereiche bezeichnet werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Maske als zweidimensionales Punktgitter ausgebildet ist, wobei an jedem Gitterpunkt ein beispielsweise rechteckförmiges Maskenelement angeordnet sein kann. Die Zwischenräume zwischen den rechteckförmigen Maskenelementen stellen dann die Maskenbereiche dar.In an advantageous embodiment, the at least one mask element adjoins at least one mask region, which has a higher radiation permeability for radiation used for the exposure of the photoresist layer than the mask element. For example, the mask may be formed as a two-dimensional strip grid with rectangular, parallel grid strips. Here, the grating strips may be referred to as mask elements and spaces between the grating strips as adjacent mask areas. Furthermore, it is possible for the mask to be designed as a two-dimensional point grid, it being possible for an, for example, rectangular mask element to be arranged at each grid point. The spaces between the rectangular mask elements then represent the mask areas.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der ersten Belichtung an der ersten Position der mindestens eine angrenzende Maskenbereich größengetreu in der Fotolackschicht abgebildet und mindestens ein belichteter Bereich erzeugt. Vorzugsweise sind die lateralen Abmessungen des angrenzenden Maskenbereichs zumindest so groß wie die lateralen Abmessungen des Maskenelements. Entsprechend können die lateralen Abmessungen des belichteten Bereichs zumindest so groß sein wie die lateralen Abmessungen des unbelichteten Bereichs. Insbesondere sind die lateralen Abmessungen des angrenzenden Maskenbereichs größer als die lateralen Abmessungen des Maskenelements. Entsprechend können die lateralen Abmessungen des belichteten Bereichs größer sein als die lateralen Abmessungen des unbelichteten Bereichs.According to at least one embodiment, by means of the first exposure at the first position, the at least one adjacent mask region is imaged true to size in the photoresist layer and at least one exposed region is produced. Preferably, the lateral dimensions of the adjacent mask area are at least as large as the lateral dimensions of the mask element. Accordingly, the lateral dimensions of the exposed area may be at least as large as the lateral dimensions of the unexposed area. In particular, the lateral dimensions of the adjacent mask area are greater than the lateral dimensions of the mask element. Accordingly, the lateral dimensions of the exposed area may be greater than the lateral dimensions of the unexposed area.

Vorzugsweise bleibt bei der erneuten Belichtung an der zweiten Position ein Teil des belichteten Bereichs von dem Maskenelement unbedeckt und wird erneut belichtet wird, während ein weiterer Teil des belichteten Bereichs von dem Maskenelement bedeckt und nicht weiter belichtet wird. Insbesondere führt die erneute Belichtung zu einer lateralen Vergrößerung des Maskenbereichs.Preferably, upon reexposure at the second position, a portion of the exposed area remains uncovered by the masking element and is re-exposed, while another portion of the exposed area is covered by the masking element and is not further exposed. In particular, the re-exposure leads to a lateral enlargement of the mask area.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird für die Fotolackschicht ein Positivlack verwendet. In diesem Fall wächst die Löslichkeit der belichteten Bereiche durch Belichten. Bei Entwicklung der mehrmals belichteten Fotolackschicht wird dann der mindestens eine belichtete Bereich entfernt, und es bleibt mindestens ein unbelichteter Bereich übrig. Die strukturierte Fotolackschicht weist also mindestens einen unbelichteten Bereich mit verringerter lateraler Abmessung auf. Bei dieser Ausführungsform ist der unbelichtete Bereich insbesondere eine Erhebung, die aus Fotolack gebildet ist.According to at least one embodiment, a positive resist is used for the photoresist layer. In this case, the solubility of the exposed areas increases by exposure. Upon development of the photoresist layer exposed several times, the at least one exposed area is then removed and at least one unexposed area remains. The structured photoresist layer thus has at least one unexposed area with a reduced lateral dimension. In particular, in this embodiment, the unexposed area is a protrusion formed of photoresist.

Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein Negativlack verwendet. In diesem Fall sinkt die Löslichkeit der belichteten Bereiche durch Belichten. Bei Entwicklung der mehrmals belichteten Fotolackschicht wird dann der mindestens eine unbelichtete Bereich entfernt, und es bleibt mindestens ein belichteter Bereich übrig. Die strukturierte Fotolackschicht weist also mindestens einen unbelichteten Bereich mit verringerter lateraler Abmessung auf. Bei dieser Ausführungsform ist der unbelichtete Bereich insbesondere eine Vertiefung, die von Fotolack begrenzt wird.In an alternative embodiment, a negative resist is used. In this case, the solubility of the exposed areas decreases by exposure. Upon development of the photoresist layer exposed several times, the at least one unexposed area is then removed and at least one exposed area remains. The structured photoresist layer thus has at least one unexposed area with a reduced lateral dimension. In this embodiment, the unexposed area is in particular a depression that is delimited by photoresist.

Geeignete Fotolacke sind polymerhaltige Lacke, die vorzugsweise auf den Halbleiterwafer aufgeschleudert werden. Als Positivlacke sind Novolake besonders geeignet. Hierbei lassen sich Fotolackschichten mit Dicken bis hin zu einigen 10 µm erzielen. Suitable photoresists are polymer-containing coatings, which are preferably spin-coated onto the semiconductor wafer. Novolaks are particularly suitable as positive coatings. In this case, it is possible to achieve photoresist layers with thicknesses of up to a few 10 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mittels der Maske mehrere Strukturelemente hergestellt. Insbesondere weist die Maske zur Herstellung mehrerer Strukturelemente mehrere Maskenelemente auf. Vorzugsweise sind die Maskenelemente in Form und Größe gleich. Weiterhin können die Maskenelemente in regelmäßigen Abständen angeordnet sein. Bevorzugt sind die Maskenelemente in gleich großen Abständen angeordnet. Weiter bevorzugt werden die Abstände bei jedem Belichtungsvorgang längengetreu abgebildet, so dass die mittels der Maskenelemente hergestellten Strukturelemente in der fertigen Struktur mit den gleichen Abständen angeordnet sind wie die Maskenelemente in der Maske. Besonders bevorzugt ist eine größte laterale Abmessung der Maskenelemente kleiner als ein kleinster Abstand zwischen den Maskenelementen. Der Abstand wird vorzugsweise als Abstand zwischen den Schwerpunkten zweier benachbarter Strukturelemente beziehungsweise zweier benachbarter Maskenelemente angegeben. Insbesondere ist ein Zwischenraum zwischen den Maskenelementen mindestens ebenso groß wie ein Maskenelement. Vorzugsweise entspricht ein Zwischenraum einem Maskenbereich.In accordance with at least one embodiment, a plurality of structural elements are produced by means of the mask. In particular, the mask has a plurality of mask elements for producing a plurality of structural elements. Preferably, the mask elements are the same in shape and size. Furthermore, the mask elements may be arranged at regular intervals. Preferably, the mask elements are arranged at equal intervals. More preferably, the distances are imaged in each exposure process lengthwise, so that the structure elements produced by means of the mask elements are arranged in the finished structure with the same distances as the mask elements in the mask. Particularly preferably, a largest lateral dimension of the mask elements is smaller than a smallest distance between the mask elements. The distance is preferably specified as a distance between the centers of gravity of two adjacent structural elements or of two adjacent mask elements. In particular, a gap between the mask elements is at least as large as a mask element. Preferably, a gap corresponds to a mask area.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die relative Positionsänderung von der ersten Position in die zweite Position in einer Richtung, in welcher die laterale Abmessung des mindestens einen Maskenelements größer ist als eine gewünschte laterale Abmessung des mindestens einen Strukturelements. Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Position entspricht insbesondere einem Bruchteil der lateralen Abmessung des Maskenelements. Vorzugsweise entspricht der Bruchteil mindestens einem Drittel der lateralen Abmessung des Maskenelements.In accordance with at least one embodiment, the relative change in position from the first position to the second position takes place in a direction in which the lateral dimension of the at least one mask element is greater than a desired lateral dimension of the at least one structural element. The distance between the first and second position corresponds in particular to a fraction of the lateral dimension of the mask element. Preferably, the fraction corresponds to at least one third of the lateral dimension of the mask element.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die relative Positionsänderung von der ersten Position in die zweite Position durch eine Verschiebung der Maske parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterwafers, während der Halbleiterwafer in seiner Ausgangsposition verbleibt. Die Haupterstreckungsebene des Halbleiterwafers wird durch eine erste und zweite Haupterstreckungsrichtung aufgespannt, die insbesondere orthogonal angeordnet sind.In an advantageous embodiment, the relative position change from the first position to the second position takes place by a displacement of the mask parallel to a main extension plane of the semiconductor wafer, while the semiconductor wafer remains in its initial position. The main extension plane of the semiconductor wafer is spanned by a first and second main extension direction, which are arranged in particular orthogonal.

Bei einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die relative Positionsänderung von der ersten Position in die zweite Position durch eine Verschiebung des Halbleiterwafers entlang der Haupterstreckungsebene des Halbleiterwafers, während die Maske in ihrer Ausgangsposition verbleibt.In an alternative embodiment, the relative position change from the first position to the second position is made by a displacement of the semiconductor wafer along the main extension plane of the semiconductor wafer, while the mask remains in its initial position.

Vorzugsweise werden eine Maskenebene, welche durch die Hauptachsen der Maske aufgespannt wird, und die Haupterstreckungsebene parallel zueinander ausgerichtet.Preferably, a mask plane, which is spanned by the main axes of the mask, and the main extension plane are aligned parallel to each other.

Vorteilhafterweise können durch das vorliegend beschriebene Verfahren mit einer konventionellen Belichtungsanlage, deren produktiv nutzbare Auflösungsgrenze bei Einfachbelichtung etwa 1.8 μm beträgt, verkleinerte Strukturelemente mit lateralen Abmessungen unterhalb der Auflösungsgrenze geschaffen werden. Vorzugsweise liegen die herstellbaren lateralen Abmessungen bei 1.2 μm und weniger. Beispielsweise können mittels des ersten Belichtungsvorgangs unbelichtete Bereiche mit lateralen Abmessungen erzeugt werden, die der maximal erreichbaren Auflösung entsprechen. Danach wird die relative Position der Maske um einen Bruchteil der maximal erreichbaren Auflösung verändert, insbesondere um bis zu 50%, und ein zweiter Belichtungsvorgang durchgeführt, so dass die laterale Abmessung des unbelichteten Bereichs bis auf die Hälfte reduziert wird. Die Positioniergenauigkeit der Belichtungsanlage, die ±125 nm betragen kann, reicht für diesen Prozess aus. Insbesondere können die Ungenauigkeiten in der fertigen Struktur als Nachweis für die Mehrfachbelichtung dienen. Advantageously, reduced structural elements with lateral dimensions below the resolution limit can be created by the method described here with a conventional exposure system whose productive resolution limit for single exposure is about 1.8 μm. Preferably, the producible lateral dimensions are 1.2 microns and less. For example, unexposed areas with lateral dimensions that correspond to the maximum achievable resolution can be generated by means of the first exposure process. Thereafter, the relative position of the mask is changed by a fraction of the maximum achievable resolution, in particular by up to 50%, and a second exposure process is performed, so that the lateral dimension of the unexposed area is reduced to half. The positioning accuracy of the exposure equipment, which can be ± 125 nm, is sufficient for this process. In particular, the inaccuracies in the finished structure may serve as evidence of multiple exposure.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Strukturelemente in der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterwafers ausgebildet. Die Halbleiterschichtenfolge kann eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Schicht aufweisen. Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht der Halbleiterschichtenfolge aus einem auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierenden Material gebildet sein. „Auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al_nGa_mIn_1-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.In accordance with at least one embodiment, the structure elements are formed in the semiconductor layer sequence of the semiconductor wafer. The semiconductor layer sequence may have an active layer provided for generating radiation. By way of example, the semiconductor layer sequence or at least one layer of the semiconductor layer sequence can be formed from a material based on nitride compound semiconductors. "Based on nitride compound semiconductors" in the present context means that the semiconductor layer sequence comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al _n Ga _m In _{1 nm} N, where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≤ 1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may comprise one or more dopants as well as additional constituents which do not substantially alter the characteristic physical properties of the Al _n Ga _m In _1-nm N material. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Weiterhin kann ein Substrat des Halbleiterwafers, das zum Beispiel Saphir enthält und auf welchem die Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, strukturiert und mit den Strukturelementen versehen werden. Furthermore, a substrate of the semiconductor wafer containing, for example, sapphire and on which the semiconductor layer sequence is arranged, structured and provided with the structural elements.

Beispielsweise bilden die Strukturelemente in den Halbleiterbauelementen Ridgestrukturen aus. Weiterhin können die Strukturelemente innerhalb der Halbleiterschichtenfolge oder des Substrats angeordnet und dazu vorgesehen sein, nachfolgende Schichten relaxiert aufzuwachsen.For example, the structural elements in the semiconductor devices form Ridgestrukturen. Furthermore, the structure elements can be arranged within the semiconductor layer sequence or of the substrate and be provided for growing-up successive layers in a relaxed manner.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Halbleiterwafer nach der Ausbildung der Strukturelemente in mehrere Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente mit jeweils einer Struktur, die mindestens ein Strukturelement umfasst, vereinzelt.According to at least one embodiment, after the formation of the structure elements, the semiconductor wafer is separated into a plurality of radiation-emitting semiconductor components, each having a structure comprising at least one structure element.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 7 beschriebenen Ausführungsformen.Further advantages and advantageous embodiments and developments will become apparent from the following in connection with the 1 to 7 described embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 bis 3 schematische Querschnittsansichten verschiedener Verfahrensschritte eines fotolithografischen Verfahrens zur Herstellung einer Struktur in einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 to 3 schematic cross-sectional views of various process steps of a photolithographic process for producing a structure in a radiation-emitting semiconductor device according to a first embodiment,

4 bis 6 schematische Querschnittsansichten verschiedener Verfahrensschritte eines fotolithografischen Verfahrens zur Herstellung einer Struktur in einem Strahlung emittierenden Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 to 6 2 shows schematic cross-sectional views of various method steps of a photolithographic method for producing a structure in a radiation-emitting semiconductor component according to a second exemplary embodiment,

7 eine schematische Querschnittsansicht eines strukturierten Halbleiterwafers gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7 a schematic cross-sectional view of a structured semiconductor wafer according to an embodiment.

In Verbindung mit den 1 bis 3 sind mehrere Schritte eines fotolithografischen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem Strukturelemente 10 (vgl. 7) ausgebildet werden können, die mindestens eine laterale Abmessung d’’ (vgl. 7) aufweisen, die kleiner ist als eine entsprechende laterale Abmessung d von Maskenelementen 2, die zur Herstellung der Strukturelemente verwendet werden. Insbesondere entsprechen die lateralen Abmessungen d der Maskenelemente 2 einer maximalen Auflösung, die mittels einer für das fotolithografische Verfahren verwendeten Belichtungsanlage (nicht dargestellt) mittels Einfachbelichtung erzielbar ist.In conjunction with the 1 to 3 several steps of a photolithographic process according to a first embodiment are shown, in which structural elements 10 (see. 7 ) can be formed, the at least one lateral dimension d '' (see. 7 ) which is smaller than a corresponding lateral dimension d of mask elements 2 , which are used to make the structural elements. In particular, the lateral dimensions d correspond to the mask elements 2 a maximum resolution achievable by means of a single-exposure exposure system (not shown) used for the photolithographic process.

Zunächst wird bei einem im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschriebenen Verfahren ein Halbleiterwafer 7 bereitgestellt, auf welchen eine Fotolackschicht 4 aufgebracht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fotolackschicht 4 aus einem Positivlack gebildet.First, at a related to the 1 to 3 described method a semiconductor wafer 7 provided on which a photoresist layer 4 is applied. In this embodiment, the photoresist layer is 4 formed from a positive varnish.

Weiterhin wird auf der Fotolackschicht 4 eine Maske 1 angeordnet. Insbesondere wird die Maske 1 kontaktfrei auf der Fotolackschicht 4 angeordnet, das heißt die Maske 1 ist nicht in direktem Kontakt mit der Fotolackschicht 4, sondern weist einen Abstand größer Null zu dieser auf.Furthermore, on the photoresist layer 4 a mask 1 arranged. In particular, the mask becomes 1 non-contact on the photoresist layer 4 arranged, that is the mask 1 is not in direct contact with the photoresist layer 4 but has a distance greater than zero to this.

Die Maske 1 umfasst mindestens ein Maskenelement 2. Das Maskenelement 2 kann insbesondere einen rechteckförmigen, zum Beispiel streifenförmigen oder quadratischen, Umriss aufweisen. Bevorzugt umfasst die Maske 1 mehrere Maskenelemente 2. Weiter bevorzugt sind die Maskenelemente 2 in regelmäßigen Abständen a, insbesondere in gleich großen Abständen a, angeordnet. Der Abstand a ist in der 1 als Abstand zwischen Rändern der Maskenelemente 2 angegeben. Vorzugsweise wird der Abstand a jedoch als Abstand zwischen den Schwerpunkten zweier benachbarter Maskenelemente 2 angegeben. Besonders bevorzugt sind die Maskenelemente 2 gleich groß ausgebildet. Dies bedeutet insbesondere, dass alle Maskenelemente 2 eine gleich große erste laterale Ausdehnung d und zweite laterale Ausdehnung (nicht dargestellt) aufweisen. Vorzugsweise erstreckt sich die erste laterale Ausdehnung d entlang einer ersten Hauptachse x der Maske 3. Weiterhin erstreckt sich die zweite laterale Ausdehnung vorzugsweise entlang einer zweiten Hauptachse (nicht dargestellt) der Maske 3, die insbesondere senkrecht zur ersten Hauptachse x verläuft.The mask 1 includes at least one mask element 2 , The mask element 2 may in particular have a rectangular, for example strip-shaped or square, outline. Preferably, the mask comprises 1 several mask elements 2 , Further preferred are the mask elements 2 at regular intervals a, in particular at equal intervals a, arranged. The distance a is in the 1 as the distance between edges of the mask elements 2 specified. Preferably, however, the distance a becomes a distance between the centers of gravity of two adjacent mask elements 2 specified. Particularly preferred are the mask elements 2 the same size. This means in particular that all mask elements 2 have an equal first lateral extent d and second lateral extent (not shown). Preferably, the first lateral extent d extends along a first major axis x of the mask 3 , Furthermore, the second lateral extension preferably extends along a second main axis (not shown) of the mask 3 which runs in particular perpendicular to the first main axis x.

Vorzugsweise grenzt jeweils ein Maskenelement 2 an mindestens einen Maskenbereich 3 an, der für eine zur Belichtung der Fotolackschicht 4 verwendete Strahlung 8 eine höhere Strahlungsdurchlässigkeit aufweist als das Maskenelement 2.Preferably, a mask element is adjacent in each case 2 at least one mask area 3 on, one for exposing the photoresist layer 4 used radiation 8th has a higher radiation transmission than the mask element 2 ,

Beispielsweise kann die Maske 1 als zweidimensionales Streifengitter mit reckteckförmigen, parallel angeordneten Gitterstreifen ausgebildet sein. Hierbei können die Gitterstreifen als Maskenelemente 2 und Zwischenräume zwischen den Gitterstreifen als angrenzende Maskenbereiche 3 bezeichnet werden. Insbesondere grenzen in diesem Fall zwei Maskenbereiche 3 an das Maskenelement 2 an.For example, the mask 1 be designed as a two-dimensional strip grid with reckteckförmigen, parallel grid strip. Here, the grid strip as mask elements 2 and spaces between the grid strips as adjacent mask areas 3 be designated. In particular, in this case, two mask areas are bounded 3 to the mask element 2 at.

Weiterhin ist es möglich, dass die Maske 1 als zweidimensionales Punktgitter ausgebildet ist, wobei an jedem Gitterpunkt ein beispielsweise rechteckförmiges Maskenelement 2 angeordnet sein kann. Die Zwischenräume zwischen den rechteckförmigen Maskenelementen 2 stellen dann die Maskenbereiche 3 dar. In diesem Fall grenzt insbesondere ein einziger zusammenhängender Maskenbereich 2 an das Maskenelement 2 an.Furthermore, it is possible that the mask 1 is formed as a two-dimensional point grid, wherein at each grid point, for example, a rectangular mask element 2 can be arranged. The spaces between the rectangular mask elements 2 then set the mask areas 3 In this case, in particular, a single contiguous mask area is adjacent 2 to the mask element 2 at.

Wie in 1 dargestellt ist, wird die Fotolackschicht 4 bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Maskenbereiche 3 hindurch mit Strahlung 8 belichtet, die von einer Strahlungsquelle (nicht dargestellt) kommt. Die Belichtung erfolgt an einer ersten Position x1 der Maske 1 relativ zum Halbleiterwafer 7. As in 1 is shown, the photoresist layer 4 in this embodiment, through the mask areas 3 through with radiation 8th exposed from a radiation source (not shown). The exposure takes place at a first position x1 of the mask 1 relative to the semiconductor wafer 7 ,

Bei der Abbildung der Maske 1 entstehen mittels der Maskenelemente 2 in der Fotolackschicht 4 unbelichtete Bereiche 5, die eine laterale Abmessung d’ aufweisen und in einem Abstand a’ angeordnet sind. Ferner entstehen mittels der Maskenbereiche 3 in der Fotolackschicht 4 belichtete Bereiche 6. Vorzugsweise erfolgt die Abbildung der Maske 1 im Abbildungsmaßstab 1:1, das heißt die Maskenelemente 2 und Maskenbereiche 3 werden insbesondere größen- und formgetreu in die Fotolackschicht 4 abgebildet. Damit entsprechen insbesondere die lateralen Abmessungen d’ der unbelichteten Bereiche 5 den lateralen Abmessungen d der Maskenelemente 2 sowie die Abstände a’ den Abständen a. Der Abstand a’ ist in der 1 als Abstand zwischen Rändern der unbelichteten Bereiche 5 angegeben. Vorzugsweise wird der Abstand a’ jedoch als Abstand zwischen den Schwerpunkten zweier benachbarter unbelichteter Bereiche 5 angegeben.In the picture of the mask 1 arise by means of the mask elements 2 in the photoresist layer 4 unexposed areas 5 which have a lateral dimension d 'and are arranged at a distance a'. Furthermore arise by means of the mask areas 3 in the photoresist layer 4 exposed areas 6 , Preferably, the image of the mask is made 1 in magnification 1: 1, that is, the mask elements 2 and mask areas 3 in particular size and shape in the photoresist layer 4 displayed. In particular, the lateral dimensions d 'correspond to the unexposed areas 5 the lateral dimensions d of the mask elements 2 and the distances a 'the distances a. The distance a 'is in the 1 as a distance between edges of the unexposed areas 5 specified. Preferably, the distance a ', however, as a distance between the centers of gravity of two adjacent unexposed areas 5 specified.

Wie in 2 dargestellt ist, wird die Maske 1 in einem nächsten Verfahrensschritt relativ zum Halbleiterwafer 7 an einer zweiten Position x2 angeordnet, wobei die Positionsänderung parallel zur ersten Hauptachse x erfolgt. Vorzugsweise entspricht der Versatz der Maske 1, das heißt der Abstand zwischen der ersten Position x1 und der zweiten Position x2, dem Bruchteil, um den der mindestens eine unbelichtete Bereich 5 verkleinert werden soll. Beispielsweise können mit einem Versatz von 0.6 μm und einer Auflösungsgrenze von 1.8 μm Strukturelemente mit einer lateralen Abmessung von 1.2 μm erzeugt werden. Die lateralen Abmessungen d’’ der Strukturelemente 10 (vgl. 7) sind also gegenüber den lateralen Abmessungen d der Maskenelemente 2 um den Versatz der Maske 1 verkleinert.As in 2 is shown, the mask is 1 in a next method step relative to the semiconductor wafer 7 arranged at a second position x2, wherein the position change takes place parallel to the first main axis x. Preferably, the offset corresponds to the mask 1 that is, the distance between the first position x1 and the second position x2, the fractional part, about which the at least one unexposed area 5 should be reduced. For example, structural elements with a lateral dimension of 1.2 μm can be produced with an offset of 0.6 μm and a resolution limit of 1.8 μm. The lateral dimensions d '' of the structural elements 10 (see. 7 ) are thus opposite to the lateral dimensions d of the mask elements 2 to the offset of the mask 1 reduced.

Die Positionsänderung führt dazu, dass ein Teil des unbelichteten Bereichs 5 von dem positionsveränderten Maskenelement 2 nicht mehr abgedeckt wird und somit bei der erneuten Belichtung der Fotolackschicht 4 belichtet werden kann. Der bedeckte Teil des unbelichteten Bereichs 5 bleibt weiterhin unbelichtet. Die laterale Abmessung d’ des unbelichteten Bereichs 5 wird dadurch verringert. Insbesondere wird der zweite Belichtungsvorgang mit der gleichen Maske 1 durchgeführt wie der erste Belichtungsvorgang.The change in position causes part of the unexposed area 5 from the position changed mask element 2 is no longer covered and thus in the reexposure of the photoresist layer 4 can be exposed. The covered part of the unexposed area 5 remains unexposed. The lateral dimension d 'of the unexposed area 5 is reduced by this. In particular, the second exposure process becomes the same mask 1 performed as the first exposure process.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Fotolackschicht 4 entwickelt (vgl. 3). Bei der Entwicklung bleiben die unbelichteten Bereiche 5 stehen, so dass die Fotolackschicht 4 mit einer Strukturierung versehen wird. Die entwickelten Bereiche 5 sind Erhebungen, die aus Fotolack gebildet sind.In a further method step, the photoresist layer 4 developed (cf. 3 ). During development, the unexposed areas remain 5 stand so that the photoresist layer 4 is provided with a structuring. The developed areas 5 are elevations formed from photoresist.

In den Zwischenräumen zwischen den entwickelten Bereichen 5 kann der Halbleiterwafer 7 in einem anschließenden Verfahrensschritt geätzt werden, so dass Strukturelemente 10 ausgebildet werden, welche Erhebungen sind, die Material des Halbleiterwafers 7 enthalten (vgl. 7). Vorzugsweise entspricht eine laterale Abmessung d’’ der Strukturelemente 10 der lateralen Abmessung d’ des entwickelten Bereichs 5. Weiterhin entspricht der Abstand a’’ zwischen zwei Strukturelementen 10 vorzugsweise dem Abstand a’ zwischen zwei unbelichteten Bereichen 5 beziehungsweise dem Abstand a zwischen zwei Maskenelementen 2, da die Abstände a insbesondere längengetreu abgebildet werden. Der Abstand a’’ ist in der 7 als Abstand zwischen Rändern der Strukturelemente 10 angegeben. Vorzugsweise wird der Abstand a’’ jedoch als Abstand zwischen den Schwerpunkten zweier benachbarter Strukturelemente 10 angegeben.In the spaces between the developed areas 5 can the semiconductor wafer 7 be etched in a subsequent process step, so that structural elements 10 are formed, which are elevations, the material of the semiconductor wafer 7 contain (see. 7 ). Preferably, a lateral dimension d "corresponds to the structural elements 10 the lateral dimension d 'of the developed area 5 , Furthermore, the distance a "between two structural elements 10 preferably the distance a 'between two unexposed areas 5 or the distance a between two mask elements 2 in particular, because the distances a are reproduced lengthwise. The distance a '' is in the 7 as a distance between edges of the structural elements 10 specified. Preferably, the distance a ", however, as a distance between the centers of gravity of two adjacent structural elements 10 specified.

In Verbindung mit den 4 bis 6 ist ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei wird im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ein Negativlack verwendet. Der Ablauf des Verfahrens erfolgt insbesondere entsprechend dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.In conjunction with the 4 to 6 a method according to a second embodiment is shown. Here, in contrast to the first embodiment, a negative resist is used. The procedure of the method is carried out in particular according to the method according to the first embodiment.

Allerdings bleiben bei der Entwicklung der Fotolackschicht 4 nicht die unbelichteten Bereiche 5, sondern die belichteten Bereiche 6 stehen. Die unbelichteten Bereiche 5 werden entfernt und ergeben Vertiefungen, die von den belichteten Bereichen 6, die aus Fotolack gebildet sind, begrenzt sind (vgl. 6).However, remain in the development of the photoresist layer 4 not the unexposed areas 5 but the exposed areas 6 stand. The unexposed areas 5 are removed and give pits that are from the exposed areas 6 , which are formed from photoresist, are limited (see. 6 ).

In den Zwischenräumen zwischen den entwickelten Bereichen 6 kann der Halbleiterwafer 7 in einem anschließenden Verfahrensschritt geätzt werden, so dass Strukturelemente ausgebildet werden, welche Vertiefungen sind, die von Material des Halbleiterwafers 7 begrenzt werden (nicht dargestellt). Vorzugsweise entspricht eine laterale Abmessung d’’ der Strukturelemente der lateralen Abmessung d’ des entfernten Bereichs 5. Weiterhin entspricht der Abstand a’’ zwischen zwei Strukturelementen vorzugsweise dem Abstand a’ zwischen zwei unbelichteten Bereichen 5 beziehungsweise dem Abstand a zwischen zwei Maskenelementen 2. Die Maskenelemente 2 werden also insbesondere abstandsgetreu abgebildet.In the spaces between the developed areas 6 can the semiconductor wafer 7 be etched in a subsequent process step, so that structural elements are formed, which are wells of material of the semiconductor wafer 7 be limited (not shown). Preferably, a lateral dimension d '' of the structural elements corresponds to the lateral dimension d 'of the remote area 5 , Furthermore, the distance a "between two structural elements preferably corresponds to the distance a 'between two unexposed areas 5 or the distance a between two mask elements 2 , The mask elements 2 are therefore shown in particular to the exact distance.

Ein Halbleiterwafer 7, der entsprechend einem hier beschriebenen Verfahren strukturiert werden kann, umfasst vorzugsweise eine Halbleiterschichtenfolge 11 und ein Substrat 12, auf welchem die Halbleiterschichtenfolge 11 angeordnet ist (vgl. 7). Weiterhin umfasst die Halbleiterschichtenfolge 11 eine erste Halbleiterschicht 11A, die an das Substrat 12 angrenzt, eine zweite Halbleiterschicht 11C und eine aktive Schicht 11B, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 11A, 11C angeordnet ist. Beispielsweise kann die zweite Halbleiterschicht 11C strukturiert werden, so dass diese eine Struktur 9 mit mehreren Strukturelementen 10 aufweist. Der Halbleiterwafer 7 kann entlang von Trennlinien A1, A2 in mehrere Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente 13 vereinzelt werden, die jeweils mindestens ein Strukturelement 10 aufweisen.A semiconductor wafer 7 , which can be patterned according to a method described here, preferably comprises a semiconductor layer sequence 11 and a substrate 12 on which the semiconductor layer sequence 11 is arranged (see. 7 ). Furthermore, the semiconductor layer sequence comprises 11 a first semiconductor layer 11A attached to the substrate 12 adjacent, a second semiconductor layer 11C and an active layer 11B between the first and second semiconductor layers 11A . 11C is arranged. For example, the second semiconductor layer 11C be structured so that this is a structure 9 with several structural elements 10 having. The semiconductor wafer 7 can along dividing lines A1, A2 in a plurality of radiation-emitting semiconductor devices 13 are isolated, each having at least one structural element 10 exhibit.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

Claims

Photolithographic process for producing a structure ( 9 ) in a radiation-emitting semiconductor component ( 13 ) comprising the steps: - providing a semiconductor wafer ( 7 ), which has a semiconductor layer sequence ( 11 ) for forming the radiation-emitting semiconductor component ( 13 ), - applying a photoresist layer ( 4 ) on the semiconductor wafer ( 7 ), - providing a mask ( 1 ), which at least one mask element ( 2 ), - arranging the mask ( 1 ) relative to the coated semiconductor wafer ( 7 ) at a first position (x1), - exposure of the photoresist layer ( 4 ) and imaging the mask ( 1 ) in the photoresist layer ( 4 ), - arranging the mask ( 1 ) or another mask relative to the semiconductor wafer ( 7 ) at a second position (x2) different from the first position (x1), - reexposure of the photoresist layer ( 4 ) and imaging the mask ( 1 ) in the photoresist layer ( 4 ), - forming a structured photoresist layer ( 4 ) and structuring of the semiconductor wafer ( 7 ) by means of the structured photoresist layer ( 4 ), wherein on the semiconductor wafer ( 7 ) at least one structural element ( 10 ), and wherein at least one lateral dimension (d '') of the structural element ( 10 ) is smaller than a corresponding lateral dimension (d) of the mask element (FIG. 2 ), - singulation of the semiconductor wafer ( 7 ) into a plurality of radiation-emitting semiconductor components ( 13 ), each having a structure ( 9 ) having at least one structural element ( 10 ).

A photolithographic process according to any one of the preceding claims, wherein by means of the exposure at the first position (x1) the at least one mask element ( 2 ) true to size in the photoresist layer ( 4 ) and at least one unexposed area ( 5 ) is produced.

A photolithographic process according to claim 2, wherein, when reexposed at the second position (x2), a portion of the unexposed area ( 5 ) of the mask element ( 2 ) and uncovered and another part of the unexposed area ( 5 ) of the mask element ( 2 ) and not exposed so that at least one lateral dimension (d ') of the unexposed area ( 5 ) is reduced.

A photolithographic process according to claim 3, wherein at least two exposures are performed until the at least one unexposed area ( 5 ) has a lateral dimension (d ') which corresponds to a desired lateral dimension (d'') of the at least one structural element ( 10 ), by means of the unexposed area ( 5 ) will be produced.

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein a lateral dimension (d) of the at least one mask element ( 2 ) corresponds to an achievable by single exposure resolution limit of an exposure system used for the exposure.

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein the at least one mask element ( 2 ) to at least one mask area ( 3 ), which is responsible for radiation used to expose the photoresist layer ( 4 ) is used, has a higher radiation transmission than the mask element ( 2 ).

A photolithographic process according to claim 6, wherein, by means of the first exposure at the first position (x1), the at least one adjacent mask region ( 3 ) true to size in the photoresist layer ( 4 ) and at least one exposed area ( 6 ) is produced.

A photolithographic process according to claim 7, wherein upon reexposure at the second position (x2), a portion of the exposed area (Fig. 6 ) of the mask element ( 2 ) is uncovered and re-exposed, and another part of the exposed area ( 6 ) of the mask element ( 2 ) is covered and not further exposed.

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein on the semiconductor wafer ( 7 ) a single photoresist layer ( 4 ) and at least two exposures with the same mask ( 1 ) be performed.

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein for the photoresist layer ( 4 ) a positive or a negative resist is used.

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein the mask ( 1 ) for producing a plurality of structural elements ( 10 ) multiple mask elements ( 2 ), which are arranged at regular intervals (a), and wherein the distances (a) are reproduced lengthwise in each exposure process, so that by means of the mask elements ( 2 ) produced structural elements ( 10 ) in the finished structure ( 9 ) are arranged at the same distances (a '') as the mask elements ( 2 ) in the mask ( 1 ).

Photolithographic process according to one of the preceding claims, wherein the mask ( 1 ) for producing a plurality of structural elements ( 10 ) multiple mask elements ( 2 ), and wherein a largest lateral dimension (d) of the mask elements is smaller than a smallest distance (a) between the mask elements (FIG. 2 ).

A photolithographic process according to any one of the preceding claims, wherein the relative position change from the first position (x1) to the second position (x2) is in a direction in which the lateral dimension (d) of the at least one mask element ( 2 ) is greater than a desired lateral dimension (d '') of the at least one structural element ( 10 ).

A photolithographic process according to any one of the preceding claims, wherein the relative position change from the first position (x1) to the second position (x2) by a displacement of the semiconductor wafer ( 7 ) along a main extension plane of the semiconductor wafer ( 7 ) takes place while the mask ( 1 ) remains in its initial position.

A photolithographic process according to any one of claims 1 to 13, wherein the relative change in position from the first position (x1) to the second position (x2) by a displacement of the mask ( 1 ) parallel to a main extension plane of the semiconductor wafer ( 7 ), while the semiconductor wafer ( 7 ) remains in its initial position.