CN114902508A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体装置的制造方法包括如下工序：在InP基板(1)的表面设置脊部(4)的工序；以覆盖脊部的方式在InP基板的表面涂敷光致抗蚀剂(10)的工序；经由掩模(20)对光致抗蚀剂的对处于脊部的头部的电极接触部的一部分进行覆盖的区域进行曝光，并进行显影而形成抗蚀剂图案(11)的工序；以对在形成抗蚀剂图案时所产生的抗蚀剂图案的缺陷部进行覆盖的方式涂敷收缩材料(16)的工序；使残存于抗蚀剂图案的曝光后的界面中的酸(33)与收缩材料反应，而在缺陷部形成交联部(17)来进行修复的工序；以及在剥离未反应的收缩材料后，通过蚀刻加工除去从修复缺陷部后的抗蚀剂图案露出的电极接触部(5b)的工序，由此得到所希望的加工形状。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本申请涉及半导体装置的制造方法。
背景技术
以往的光半导体元件在同一基板上具有虽然台面构造的尺寸相同但元素组成不同的构造，伴随于此制法变得复杂。例如，在先专利1公开了如下方法：在用MOVPE(metal-organic vapor phase epitaxy：有机金属化学气相沉积法)法制作了成为台面构造的基础的纵向的组成构造后，通过蚀刻形成台面条带，除了想要施加修正的台面条带之上的部分以外，其他部分用抗蚀剂覆盖，通过蚀刻除去露出的台面条带的一部分而形成芯层，之后除去抗蚀剂，通过MOVPE法进行再生长而形成埋入层。
专利文献1：日本特开2010-153826号公报(0036段、图6)
然而，在专利文献1的方法中，在通过光刻技术使抗蚀剂图案重合的情况下，由于产生对准精度程度的偏差，所以存在容易产生开口部相对于台面左右不均、因曝光量的过多以及不足而露出到台面头顶部侧壁、或产生抗蚀剂剩余的不良的问题。另外，由于为了用抗蚀剂覆盖台面台阶而采用厚的抗蚀剂规格，所以还容易产生抗蚀剂剩余不良，因此增强了对抗蚀剂进行显影的时间等条件，存在抗蚀剂开口部产生局部应力，在抗蚀剂产生裂缝而导致蚀刻不良的问题。
发明内容
本申请公开了用于解决上述那样的课题的技术，目的在于提供一种减少抗蚀剂缺陷不良，得到所希望的加工形状的半导体装置的制造方法。
本申请所公开的半导体装置的制造方法包括如下工序：在InP基板的表面设置脊部的工序；以覆盖上述脊部的方式在上述InP基板的表面涂敷光致抗蚀剂的工序；经由掩模对上述光致抗蚀剂的对处于上述脊部的头部的电极部的一部分进行覆盖的区域进行曝光，并进行显影而形成抗蚀剂图案的工序；以覆盖上述抗蚀剂图案的方式涂敷收缩材料的工序；使残存于上述抗蚀剂图案的曝光后的界面中的酸与上述收缩材料反应而形成交联部的工序；以及在剥离除发生反应的上述收缩材料以外的未反应的收缩材料后，通过蚀刻加工除去从形成有上述交联部的抗蚀剂图案露出的电极部的工序。
根据本申请，通过用收缩材料形成交联部来修复用于对脊部的头顶部进行蚀刻加工的抗蚀剂图案所产生的缺陷，能够减少抗蚀剂缺陷不良，得到所希望的加工形状。
附图说明
图1是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的结构的俯视图。
图2是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的结构的剖视图。
图3是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的结构的剖视图。
图4是基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的加工前的半导体装置的俯视图。
图5是基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的加工前的半导体装置的剖视图。
图6是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图7是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图8是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图9是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图10是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图11是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的剖视图。
图12是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的流程图。
图13是表示基于实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的俯视图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示使用了本申请的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序后的俯视图。图2是图1的A-A向视剖视图，图3是图1的B-B向视剖视图。
在使用了本申请的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序后，如图1、图2以及图3所示，形成在脊部4的头顶部残留有电极接触部5a的LD(LaserDiode：激光二极管)部41、和从脊部4的头顶部除去了电极接触部5a的波长调制器部42。在光半导体中，由于将LD部分41与波长调制器部42连结，所以电极接触部5a在连结部分中成为不需要的部分，因此需要除去。
图4是使用了实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的制造工序的加工前的俯视图，图5是图4的C-C向视剖视图。图6至图11是使用了实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的半导体装置的各制造工序中的剖视图，图12是表示实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法中的制造顺序的流程图。以下，参照该图，对其制造方法进行说明。
首先，最初使用专利文献1(0036段，图6B)所记载的制法，如图4以及图5所示，在InP基板1的表面2之上用MOVPE法层叠InP以及InGaAs等，使用保护掩模蚀刻至InP基板1，从而在InP基板1的凸部4a之上形成由层叠体构成的台面条带(步骤S1201)。这里，是在脊部4(脊部4a和脊部4b)中夹入波导(InGaAs)3的构造，并且在脊部4的头顶部配置有电极接触部5，LD部41的电极接触部5b是不需要且应除去的层，但波长调制器部42的电极接触5a是必要的层。由于台面条带与基板表面2的台阶大，为数μm，因此在半导体制造的抗蚀剂工序中，确保台阶部的抗蚀剂覆盖性以及曝光时的焦点裕度变得重要。
接着，如图6所示，以覆盖脊部4的方式在InP基板1之上涂敷光致抗蚀剂10(步骤S1202)。对于光致抗蚀剂10，在以覆盖脊部4的头顶部而变得平坦的方式旋涂后，进行预焙。作为光致抗蚀剂10，作为对i线(波长365nm)具有灵敏度的正性抗蚀剂，有东京应化工业株式会社制THMR(商标注册)-iP1800～3650系列等，抗蚀剂厚度通过粘度和旋转数来调整，使用加热板，在加热温度90℃、处理时间120sec下进行处理。这里使用的光致抗蚀剂10由通常使用的材料构成，是感光剂NQD(重氮萘醌：naphthoquinonediazide)、酚醛清漆树脂、以及用于将它们溶解来涂敷的稀释剂(thinner)的混合物。稀释剂的大部分在涂敷后的预焙中蒸发，光致抗蚀剂10的主要成分为感光剂和树脂。其中，考虑与台面台阶对应的台阶覆盖性，抗蚀剂厚度最好大于脊部4的台阶。
接着，进行用光致抗蚀剂10覆盖的InP基板1与掩模20的对位，如图7所示，对光致抗蚀剂10的与应除去的电极接触部5b对应的区域进行曝光(步骤S1203)。曝光是通过照射i线的曝光用光L来进行。掩模20通过掩模遮光部22在透明玻璃掩模21形成曝光区域。虽然对使掩模遮光部22的与应除去的电极接触部5b的头顶部对应的区域开口的掩模20进行对位，但中心会偏移对准偏差的量。另外，关于掩模遮光部22的开口宽度，需要由蚀刻加工时的侧面蚀刻量的关系来决定。在本实施方式1中，使用具有与脊部4的头顶部相同的宽度、或稍宽的开口宽度的掩模遮光部22。
通过了掩模20的曝光用光L通过使光致抗蚀剂10感光而分成曝光部31和未曝光部32。光致抗蚀剂10的感光剂NQD发生光分解而产生酸33。在抗蚀剂10的未曝光部32与曝光部31的界面，存在少量发生了光分解的酸33。
接着，用显影液对曝光部31进行显影(步骤S1204)。显影使用碱显影液，例如TMAH(四甲基氢氧化铵)，在显影后进行水洗、干燥。在光致抗蚀剂10的未曝光部32中，感光剂NQD进入酚醛清漆树脂的高分子间，利用分子间力来抑制向显影液的溶解，另一方面，在曝光部31中，感光剂NQD发生光分解而成为酸33，成为容易溶解于碱显影液的状态。利用该曝光部31和未曝光部32的向显影液的溶解度差，如图8所示，形成所希望的抗蚀剂图案11。
图13是用显影液对曝光部31进行显影后的俯视图。如图13以及图8所示，通过在脊部4的台阶涂敷光致抗蚀剂10并进行预焙，使其暴露于强力的碱显影液中，从而局部应力容易集中于脊部4台阶周边的光致抗蚀剂10，有时产生抗蚀剂裂缝13、14、15。另外，由于对脊部4的台阶的对准偏差，也容易在脊部4的侧壁产生深的抗蚀剂凹陷12。抗蚀剂裂缝13进入到应覆盖的波长调制器部42的电极接触部5a上的光致抗蚀剂10的未曝光部32，无法覆盖电极接触部5a。抗蚀剂凹陷12、抗蚀剂裂缝14、15使应覆盖的波导3露出。若在存在该抗蚀剂凹陷12、抗蚀剂裂缝13、14、15的缺陷部的状态下进行蚀刻加工，则电极接触部5a以及波导3被异常蚀刻，而无法得到所希望的器件特性。
为此，接下来，为了修复该缺陷部而导入缺陷修复工序，如图9所示，在缺陷部涂敷收缩材料16(步骤S1205)。将含有交联剂的液状物质亦即收缩材料16通过旋涂均匀地涂敷于形成有抗蚀剂图案11的基板上，以使其进入到抗蚀剂凹陷12、抗蚀剂裂缝13、14、15的缺陷部的缝隙中。收缩材料16例如使用专利第3071401号公报所记载的微小图案形成材料。
接着，如图10所示，使收缩材料16与残留在抗蚀剂图案11的曝光后的界面中的酸33反应而形成交联部17(步骤S1206)，来修复缺陷部。对于收缩材料16而言，若使用加热板在加热温度120℃、处理时间2分钟下进行预焙，则与酸33反应而形成交联部17，在水洗等中变得不能剥离，缺陷部被收缩剂修复。未反应的收缩材料16如图11所示能够通过水洗等容易地剥离。
最后，当通过蚀刻加工除去不需要的电极接触部5b(步骤S1207)，进一步除去抗蚀剂图案11和交联部17(步骤S1208)时，得到图1、图2以及图3所示那样的加工形状。
其中，作为光致抗蚀剂10，虽然示出了对i线具有灵敏度的正性抗蚀剂，但只要是被照射曝光用光而产生酸的抗蚀剂即可，同样地，显影液也可以为碱性显影液以外的显影液。
这样，通过用收缩材料16形成交联部17，来修复用于对脊部4的头顶部进行蚀刻加工的抗蚀剂图案11所产生的缺陷部，由此能够减少抗蚀剂缺陷不良，得到所希望的加工形状。
如以上那样，根据本实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法，包括如下工序：在InP基板1的表面设置脊部4的工序；以覆盖脊部4的方式在InP基板1的表面涂敷光致抗蚀剂10的工序；经由掩模20对光致抗蚀剂10的对处于脊部4的头顶部分的电极接触部5的一部分进行覆盖的区域进行曝光，并进行显影而形成抗蚀剂图案11的工序；以对在形成抗蚀剂图案11时所产生的抗蚀剂图案11的缺陷部进行覆盖的方式涂敷收缩材料16的工序；使残存于抗蚀剂图案11的曝光后的界面中的酸33与收缩材料16反应，而在缺陷部形成交联部17来进行修复的缺陷修复工序；以及在剥离未反应的收缩材料16后，通过蚀刻加工除去从修复缺陷部后的抗蚀剂图案11露出的电极接触部5b的工序，因此能够减少抗蚀剂缺陷不良，得到所希望的加工形状。
本申请中虽然记载了各种例示的实施方式以及实施例，但实施方式所记载的各种特征、形态以及功能并不限定于特定的实施方式的应用，可以单独或以各种组合的方式应用于实施方式。因此，在本说明书所公开的技术范围内能够想到未例示的无数的变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括抽取至少一个构成要素，与其他构成要素组合的情况。
附图标记说明
1...InP基板；2...表面；3...波导；4...脊部；5b...电极接触部(电极部)；10...光致抗蚀剂；12...抗蚀剂凹陷(缺陷部)；13、14、15...抗蚀剂裂缝(缺陷部)；16...收缩材料；17...交联部；20...掩模；31...曝光部；33...酸。

Claims (4)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，
包括如下工序：
在InP基板的表面设置脊部的工序；
以覆盖所述脊部的方式在所述InP基板的表面涂敷光致抗蚀剂的工序；
经由掩模对所述光致抗蚀剂的对处于所述脊部的头部的电极部的一部分进行覆盖的区域进行曝光，并进行显影而形成抗蚀剂图案的工序；
以覆盖所述抗蚀剂图案的方式涂敷收缩材料的工序；
使残存于所述抗蚀剂图案的曝光后的界面中的酸与所述收缩材料反应而形成交联部的工序；以及
在剥离除发生反应的所述收缩材料以外的未反应的收缩材料后，通过蚀刻加工除去从形成有所述交联部的抗蚀剂图案露出的电极部的工序。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述电极部的一部分是设置于所述InP基板的激光二极管部的所述脊部的头顶部分。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述脊部包含波导，所述波导以及所述电极部均由InGaAs构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述光致抗蚀剂包含重氮萘醌以及酚醛清漆树脂。
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