CN110661170B - 一种用于制造半导体器件隔离结构的方法及其半导体器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种用于制造半导体器件隔离结构的方法及其半导体器件；一种半导体器件，包括下列方法制成：提供一基底，在基底上形成器件，并在基底上形成一导电隔离结构；导电隔离结构形成的方法包括在器件以及基底上形成光刻胶层，在光刻胶层中形成栅格结构，保留栅格结构，在器件、基底和栅格结构表面形成导电层，掀离栅格结构；本发明提供一种掀离工艺，通过对起掀离功能的光刻胶进行栅格化处理，使样品片进行有角度蒸镀后仍能够保证光刻胶与溶剂从分接触，完成掀离操作。

Description

一种用于制造半导体器件隔离结构的方法及其半导体器件

技术领域

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种用于制造半导体器件隔离结构的方法及其半导体器件。

背景技术

在半导体激光器中，很多线性微激光器是立体的微型墙型结构，这些墙型结构的顶部宽度为微米量级，而且结构脆弱，无论是测试还是实际应用中都难以直接使用其顶部作为导电接触区域。因此，一般会在整个墙型结构的表面镀上导电层，将顶部与基底连接起来，在基底上制作导电接触区域。正常的电子枪蒸镀工艺(E-beam Evaporator)只能90度垂直镀，为了使墙型结构表面都被覆盖到，需要架设可调角度的支架，架住样品片(Die)进行有角度的蒸镀。蒸镀完成后需要去除部分导电层，将器件进行绝缘隔离，常用的方法有化学刻蚀和掀离(lift-off)。

掀离是一种常用的半导体刻蚀技术，它比化学刻蚀更方便，对底层材料损伤更小。而且很多情形下，化学刻蚀无法实现或很难实现；如刻蚀蒸镀后的特定多金属层，流程太复杂，相应溶剂太贵或流程不允许。

在掀离的工艺中，完成金属蒸镀后，需要将样品片浸入光刻胶溶剂中，将光刻胶溶解，光刻胶溶解过程中会顺势带下其表面的金属层，完成掀离。但是掀离需要光刻胶充分接触溶剂，传统的工艺中，我们在有角度蒸镀后，光刻胶“墙体”两面都被金属包裹，溶剂无法浸入，也就无法完成掀离操作。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种用于制造半导体器件隔离结构的方法。

本发明是这样实现的：

一种用于制造半导体器件隔离结构的方法，包括在器件以及基底上形成光刻胶层，在光刻胶层中形成第一结构，保留第一结构，在器件、基底和第一结构表面形成导电层，掀离第一结构。

进一步的，第一结构成型方法包括在光刻胶层上方设置有掩模层，并用掩模层对光刻胶层进行曝光处理。

进一步的，第一结构成型方法包括对光刻胶层进行曝光处理，光刻胶为负性光刻胶，曝光处理包括干涉光处理。

进一步的，第一结构保留的方法包括对光刻胶层进行溶解，溶解用溶剂包括显影液。

进一步的，导电层的形成方法包括对所述器件、基底和第一结构进行有角度蒸镀，蒸镀方式包括电子束蒸镀、溅射。

进一步的，第一结构掀离方法包括对第一结构进行溶解。

进一步的，第一结构包括多栅格结构，栅格满足以下关系：

h＝Δh+h'＝Δh+d·cotθ；其中h为栅格高度，d为栅格间距，θ为蒸镀倾斜角度，Δh＞0；优选的，Δh与h的比例为30％～80％；优选的θ为45°。

进一步的，在所述曝光处理之前对所述光刻胶层进行烘焙处理。

本发明还提供一种半导体器件，以下是具体技术方案：

一种半导体器件，包括下列方法制成：提供一基底，在基底上形成器件，并在基底上形成一导电隔离结构；导电隔离结构形成的方法包括在器件以及基底上形成光刻胶层，在光刻胶层中形成栅格结构，保留栅格结构，在器件、基底和栅格结构表面形成导电层，掀离栅格结构。

进一步的，器件包括线性激光器。

上述方案的有益效果：

本发明提供一种掀离工艺，通过对起掀离功能的光刻胶进行栅格化处理，使样品片进行有角度蒸镀后仍能够保证光刻胶与溶剂从分接触，完成掀离操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为用于执行本发明实施例的方法步骤流程图；

图2为根据本发明实施例的形成在基底和器件表面的光刻胶层结构示意图；

图3为根据本发明实施例的使用掩模板对光刻胶曝光示意图；

图4为根据本发明实施例的曝光后的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的光刻胶层溶解后的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的角度蒸镀后的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的半导体隔离结构的结构示意图。

其中：100、基底；200、器件；300、光刻胶层；400、掩模层；500、第一结构；600、导电层；700、导电隔离结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供的半导体器件，包括基底100以及在基底100上设置的器件200和导电隔离结构700，隔离结构700为未形成导电层600的基底100，其中器件200和部分基底100表面都形成有导电层600。

本发明提供一种用于制造半导体器件隔离结构的方法，包括在器件200以及基底100上形成光刻胶层300，在光刻胶层300中形成第一结构500，保留第一结构500，在器件200、基底100和第一结构500表面形成导电层600，掀离第一结构500。

本发明还提供一种半导体器件，包括下列方法制成：提供一基底100，在基底100上形成器件200，并在基底100上形成一导电隔离结构700；导电隔离结构700形成的方法包括在器件200以及基底100上形成光刻胶层300，在光刻胶层300中形成栅格结构，保留栅格结构，在器件200、基底100和栅格结构表面形成导电层600，掀离栅格结构。

实施例一

本实施例提供了一种半导体器件，包括以下方法制成：

(1)提供一基底100；

(2)在基底100上形成器件200；

(3)在基底100上形成以导电隔离结构700。

根据图1所示，其中导电隔离结构700形成的方法包括以下步骤：

(1)在器件200以及基底100上形成光刻胶层300，光刻胶层300形成方法包括在刻蚀完毕后的器件200和基底100的上表面进行光刻胶甩胶。在本实施例中，光刻胶为负性光刻胶，型号为MicroChem公司的Su-8 3005，形成的光刻胶层300的厚度为7μm，甩胶的速度为2000rpm。

(2)对甩胶完成后的光刻胶层300进行烘焙处理，去除光刻胶中的溶剂并提高光刻胶在基底100上的附着性。本实施例中，烘焙处理的温度为95℃，烘焙时间为2-3min。

(3)在烘焙处理后的光刻胶层300上方设置掩模层400，对光刻胶层300通过掩模层400进行曝光，在光刻胶层300中形成第一结构500，曝光强度为100-200mJ/cm²

(4)将曝光过后的样品片进行后烘处理。本实施例中，后烘处理的温度为95℃，烘培时间为1-2min。

(4)将形成第一结构500的样品片放置于显影液中对光刻胶进行溶解，本实施例中的第一结构500为栅格结构，栅格结构中栅格间距为2μm，栅格宽度为2μm，显影时间1-3min。

(5)将显影后的样品片进行清洗，去除样品片上的显影液。

(6)对样品片进行有角度蒸镀，在栅格结构以及器件200和基底100表面形成导电层600，在本实施例中，为了保证各个面的导电层600均匀性，有角度蒸镀的角度为45°。

(7)使用溶剂将剩余光刻胶进行溶解，将栅格结构进行去除，实现对栅格结构表面的导电层600进行掀离，掀离位置无导电层600，形成与器件200相对应的绝缘结构。在本实施例中，溶解方式为采用丙酮溶液作为溶解液，实现光刻胶的去除。

参阅图7，最终成型的半导体器件，包括基底100以及形成在基底100表面的器件200，还包括绝缘隔离区，在器件200以及部分的基底100表面形成有导电层600。

在本实施例中，有角度蒸镀步骤中，蒸镀方式为电子束蒸镀，电子束入射角度为45°，针对于蒸镀工艺中，栅格结构中栅格间距、栅格高度、以及蒸镀角度之间的关系为：

h＝Δh+h'＝Δh+d·cotθ，在本实施例中，h＞0，为了兼顾蒸镀角度并保证掀离的效果，Δh占h的比例为30％-80％，在本实施例中，栅格间距d还应大于镀层厚度的两倍，以防止蒸镀时堵塞栅格间的空隙。

实施例二

与实施例一不同点在于，本实施例提供的半导体器件制作方法中，对于基底100和器件200甩胶光刻胶层300后不进行掩摸处理，直接对光刻胶层300进行曝光处理，从而在光刻胶层300中形成第一结构500。

本实施例中的光刻胶为负性光刻胶，采用的曝光处理为利用干涉光进行曝光处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，包括在所述器件以及基底上形成光刻胶层；在所述光刻胶层中形成第一结构；保留所述第一结构；在所述器件、基底和所述第一结构表面形成导电层；掀离所述第一结构；

所述导电层的形成方法包括对所述器件、基底和所述第一结构进行有角度蒸镀；

所述第一结构包括多栅格结构，所述多栅格结构满足以下关系：

h=Δh+h'=Δh+d∙cotθ；其中h为栅格高度，d为栅格间距，θ为蒸镀倾斜角度，Δh＞0。

2.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，所述第一结构成型方法包括在所述光刻胶层上方设置掩模层，并用所述掩模层对光刻胶层曝光处理。

3.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，所述第一结构成型方法包括对所述光刻胶层进行曝光处理，所述光刻胶为负性光刻胶，所述曝光处理包括干涉光处理。

4.根据权利要求2或3任一项所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，所述第一结构保留的方法包括对所述光刻胶层进行溶解；所述溶解用溶剂包括显影液。

5.根据权利要求4所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，所述蒸镀方式包括电子束蒸镀、溅射。

6.根据权利要求5所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，所述第一结构掀离方法包括对所述第一结构进行溶解。

7.根据权利要求5所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，Δh与h的比例为30%~80%；θ为45°。

8.根据权利要求2或3任一项所述的用于制造半导体器件隔离结构的方法，其特征在于，在所述曝光处理之前对所述光刻胶层进行烘焙处理。

9.一种半导体器件，其特征在于，包括下列方法制成：提供一基底，在基底上形成器件，并在基底上形成一导电隔离结构；所述导电隔离结构形成的方法包括在所述器件以及基底上形成光刻胶层；在所述光刻胶层中形成第一结构；保留所述第一结构；在所述器件、基底和所述第一结构表面形成导电层；掀离所述第一结构；所述导电层的形成方法包括对所述器件、基底和所述第一结构进行有角度蒸镀；

所述第一结构包括多栅格结构，所述多栅格结构满足以下关系：

h=Δh+h'=Δh+d∙cotθ；其中h为栅格高度，d为栅格间距，θ为蒸镀倾斜角度，Δh＞0。

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述器件包括线性激光器。

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