用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的光刻方法
2023-08-10 01:16:56
用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的光刻方法
【專利摘要】用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的光刻方法，具有步驟：提供半導體晶片，將第一光刻膠層塗布到半導體晶片上，提供具有掩膜元件的掩膜，將掩膜布置在第一位置處，曝光第一光刻膠層並且將掩膜成像在第一光刻膠層中，將掩膜布置在第二位置處，重新曝光第一光刻膠層並且將掩膜成像在第一光刻膠層中，或將第二光刻膠層塗布到第一光刻膠層上，將掩膜布置在第二位置處並且曝光第二光刻膠層並且將掩膜成像在第二光刻膠層中，構造結構化的光刻膠層並且藉助結構化的光刻膠層來結構化半導體晶片，其中多個結構元件被構造在半導體晶片上，並且在結構元件之間的最大間隔比掩膜元件之間的最大間隔小，將半導體晶片分離成多個分別具有結構的半導體器件。
【專利說明】用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的光刻方法
【技術領域】
[0001]說明了用於在發射輻射的半導體器件中製造結構、例如輸出耦合結構的光刻方法。特別是該方法適合於在個位數的微米範圍內實現結構元件之間的間隔。
【背景技術】
[0002]用於製造微結構的辦法例如是投影曝光，在投影曝光中掩膜通過透鏡系統被縮小並且典型地以5:1或4:1的比例被成像，其中藉助單次曝光可以產生一微米及更小的結構。因為掩膜的成像在該辦法的情況下典型地不能覆蓋整個晶片，所以晶片被移動並且被定位，使得掩膜的映像以狹小的容差位於光柵上(所謂的步進重複方法)。為此所使用的器具稱為「晶片步進機」。然而，這樣的器具是昂貴的並且按標準不屬於在製造發射輻射的半導體器件的情況下的裝備。例如在製造發射輻射的半導體器件時使用按照掃描器原理運行的投影曝光設備。相對於利用步進重複原理的步進機，掩膜僅在窄的帶中被照射並且在該光帶下通行，類似於在行掃描器或複印機中那樣實現。掩膜的成像在這種情況下特別是以I:1的比例進行。迄今為止，藉助在這樣的曝光設備中的單次曝光可以獲得在間隔5μπι的情況下的2.5 μ m的結構大小。
【發明內容】
[0003]要解決的任務當前在於，說明用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的、具有改進的解析度的光刻方法。
[0004]該任務通過根據獨立權利要求的方法來解決。該方法的有利的實施方式和改進方案在從屬權利要求中被說明並且此外由以下的描述和附圖得知。
[0005]根據至少一種實施方式，用於在發射輻射的半導體器件中製造結構的光刻方法具有以下步驟:
一提供半導體晶片，該半導體晶片具有用於構成發射輻射的半導體器件的半導體層序列，
一將第一光刻膠層塗布到半導體晶片上，
一提供具有多個掩膜元件的掩膜，
一將掩膜相對於被塗層的半導體晶片布置在第一位置處，
一曝光第一光刻膠層並且將掩膜成像在第一光刻膠層中，
一將掩膜或另外的掩膜相對於半導體晶片布置在與第一位置不同的第二位置處，重新曝光第一光刻膠層並且將掩膜成像在第一光刻膠層中，或
一將第二光刻膠層塗布到第一光刻膠層上，將掩膜或另外的掩膜相對於半導體晶片布置在與第一位置不同的第二位置處並且曝光第二光刻膠層並且將掩膜成像在第二光刻膠層中，
一構造結構化的光刻膠層並且藉助結構化的光刻膠層結構化半導體晶片，其中在半導體晶片上構造多個結構元件，並且其中在結構元件之間的最大間隔比在掩膜元件之間的最大間隔小，
一將半導體晶片分離成多個發射輻射的半導體器件，這些半導體器件分別具有包括多個結構元件的結構。
[0006]優選地，方法步驟如所列的那樣依次被實施。
[0007]根據至少一種實施方式，通過當前所描述的方法產生的結構元件具有三維的外形。結構元件例如可以作為凸起由半導體晶片的材料或半導體晶片的層來構成，使得結構元件通過間隙相互分離，這些間隙包含與結構元件不同的材料、例如空氣。替代地，結構元件可以被構造為在半導體晶片或半導體晶片的層中的凹陷，其中結構元件被半導體晶片或半導體晶片的層的連續區域包圍。凹陷例如可以利用空氣來填充。
[0008]根據至少一種實施方式，結構元件被構造為半球狀、圓柱狀或稜柱狀。特別是為了構造這樣的結構元件所述掩膜具有二維的掩膜元件布置，這些掩膜元件具有圓的或矩形的形狀。
[0009]根據至少一種實施方式，掩膜元件對於為了曝光所使用的輻射是可透過的。此外，掩膜元件可以被掩膜區域包圍，這些掩膜區域比掩膜元件具有更小的輻射透過性。例如掩膜可以被構造為具有圓孔或矩形孔的二維孔矩陣。這樣的掩膜特別適用於曝光由負膠構成的膠層。
[0010]替代地，掩膜元件對於為了曝光所使用的輻射可以具有小的輻射透過性。特別是掩膜元件在此情況下被掩膜區域包圍，這些掩膜區域比掩膜元件具有更高的輻射透過性。這樣的掩膜特別適用於曝光由正膠構成的膠層。
[0011 ] 優選地，可以藉助在此所描述的方法製造的結構元件以有規律的間隔被布置在共同的平面內。特別優選地，平行於該共同的平面地確定兩個相鄰的結構元件之間的間隔。間隔特別是涉及「橫向的」間隔，這些間隔在共同的平面內被確定。此外，間隔有利地作為兩個相鄰的結構元件的重心之間的間隔被說明。相應的適用於掩膜元件之間的間隔。
[0012]結構元件可以以相同的間隔被布置。例如結構元件可以被布置在二維點陣、諸如矩形或六邊形點陣的陣點處。為了實現這樣的布置，掩膜元件或掩膜開口可以在掩膜中以有規律的間隔被布置。例如掩膜元件可以以等大的間隔被布置，使得兩個直接並排布置的掩膜元件相互相距總是等遠的。然而也可能的是，為了產生具有等間隔的結構元件而使用掩膜，在該掩膜的情況下在每兩個相鄰的掩膜元件之間的間隔是不同大小的。例如掩膜元件可以在掩膜的一些區域中比在掩膜的另外的區域中更密地被布置。特別是可以在較高密度的兩個區域之間布置較低密度的區域。
[0013]根據至少一種實施方式，所使用的掩膜的掩膜元件具有相同的大小。由此可以製造相同大小的結構元件。例如掩膜元件基本上可以具有二維的外形，使得掩膜元件的「大小」特別是通過沿著掩膜的兩個主軸的兩個橫向尺寸來表徵。因為結構元件特別是具有三維的形狀，所以在結構元件的情況下向兩個橫向尺寸添加垂直尺寸，該垂直尺寸相對於橫向尺寸橫向地、特別是垂直地被布置。特別是掩膜平面平行於該共同的平面延伸，其中該掩膜平面通過兩個主軸展開以及結構元件被布置在該共同的平面內。
[0014]不管使用什麼類型的掩膜，即不管是否是在其中掩膜元件以相同或不同大小的間隔被布置的掩膜，該方法優選地按照以下方式被執行，即通過帶有掩膜的合適位移的多次曝光在該方法的最後形成結構，在該結構中結構元件特別是以等大的間隔被布置。特別是結構元件具有相同的大小並且以有規律的間隔被布置，其中在每兩個直接相鄰的結構元件之間的間隔特別是等大的。特別是「多次曝光」當前應被理解為，為了製造結構元件要在不同位置處執行至少兩個曝光過程。
[0015]在一種優選的構型中，結構元件在完成的結構中相似(beriihren sich)。這樣的結構作為打毛或輸出耦合結構是特別合適的，因為在這些結構中在結構元件之間相對小的間隙是所期望的。優選地，掩膜元件的最大橫向尺寸比掩膜元件之間的最小間隔小。特別是將掩膜元件之間的間隙選擇得恰好大到在雙曝光的情況下在兩個掩膜元件之間恰好有另一個掩膜元件的空間，而在三次曝光的情況下恰好有另兩個掩膜元件的空間等等。
[0016]根據至少一種實施方式，該方法在按照掃描器原理工作的投影曝光設備中被實施。此外可設想的是，該方法在所謂的掩膜對準器(Maskaligner)中被執行。半導體晶片的曝光在掩膜對準器的情況下特別是藉助鄰近曝光來進行。在該曝光方式下，掩膜以大約10-50微米的間隔被定位在光刻膠上方。優選地，掩膜的成像不僅在按照掃描器原理的投影曝光的情況下而且在鄰近曝光的情況下都以1:1的比例進行。
[0017]有利地，該方法可以藉助投影曝光或鄰近曝光不接觸地被執行，即掩膜不與被塗布在半導體晶片上的、朝向該掩膜的光刻膠層直接接觸地布置，而是相對於該光刻膠層具有大於零的間隔。由此可以減少或防止由掩膜所導致的光刻膠層損傷。
[0018]然而也可設想的是，在在此所描述的方法中執行接觸曝光。在這種情況下可以進一步減小可製造的結構元件的大小和間隔。
[0019]曝光設備包括用於產生輻射的輻射源以及掩膜，藉助該輻射源半導體晶片被曝光，該掩膜被布置在輻射源和半導體晶片之間的光路中。例如，作為輻射源可以採用發射具有UV範圍內的波長的單色輻射的雷射。
[0020]在1:1的成像比例的情況下，被成像的掩膜圖案在理想情況下不改變。由此例如可以產生在形狀和大小上與掩膜元件一致的結構元件。在實際情況中，如曝光過度、曝光不足或幹涉的效應在有規律布置的掩膜元件的情況下例如可以導致，所產生的結構元件在形狀和大小上輕微地區別於掩膜元件。
[0021]根據至少一種實施方式，掩膜元件藉助在第一位置處的曝光間隔一致地被成像在第一光刻膠層中，其中產生多個第一被曝光區域。「間隔一致」特別是意味著，在成像情況下一直保持在兩個相鄰的掩膜元件之間的橫向間隔。
[0022]此外，掩膜元件可以藉助在第二位置處的重新曝光間隔一致地被成像在第一光刻膠層或第二光刻膠層中，其中產生多個第二被曝光區域。特別是在兩個相鄰的第一被曝光區域之間的橫向間隔或在兩個相鄰的第二被曝光區域之間的橫向間隔比在相鄰的第一和第二被曝光區域之間的間隔大。間隔特別是涉及「橫向的」間隔，這些間隔在光刻膠層的平面內被確定。此外，間隔有利地作為兩個相鄰的被曝光區域的重心之間的間隔來說明。
[0023]優選地，掩膜元件的數量對應於要製造的結構元件的總數的至少25%並且小於要製造的結構元件的總數的100%。這應理解為，為了製造結構元件的總數，特別是在不同的位置處執行至少兩個曝光過程，其中每個曝光過程的被成像的掩膜元件在結構化時得出總共要製造的結構元件的一部分。優選地，在每個曝光過程中相同數量的掩膜元件被成像。例如在總共兩個曝光過程的情況下，每個曝光過程被成像的掩膜元件在結構化時可以分別得出總共要製造的結構元件的一半。換句話說，結構元件在完成的結構中比掩膜元件在掩膜中更密地、即以更小的間隔被布置。
[0024]根據至少一種實施方式，執行至少兩個曝光過程，直至獲得在兩個相鄰的被曝光區域之間的所期望的間隔，並且藉助被曝光區域製造結構元件。
[0025]根據至少一種實施方式，在以下方向上進行從第一位置到第二位置的位置變化，在該方向上在第一被曝光區域之間的間隔比藉助被曝光區域製造的結構元件之間的所期望的間隔大。
[0026]有利地，藉助當前所描述的方法藉助多次曝光可以比在單次曝光的情況下更大地選擇掩膜元件之間的間隔，由此可以減小例如幹涉效應。生產可用的解析度因此可以被放大，使得可以在結構元件之間實現更小的間隙。
[0027]可設想的是，為了製造結構元件使用唯一的掩膜。在第一曝光行程中，掩膜相對於半導體晶片被布置在第一位置處。然後在第二曝光行程中，相同的掩膜相對於第一位置有位移地被布置在第二位置處。通過使用唯一的掩膜，可以產生重複的圖案。特別是由此所有的結構元件在形狀和/或大小上相同地被構造。替代地可以使用具有不同圖案的不同掩膜，其中可以製造在形狀和/或大小上相互不同的結構元件。
[0028]根據該方法的一種優選的實施方式，在半導體晶片上塗布唯一的光刻膠層。此外，該光刻膠層優選地至少兩次利用相同的掩膜被曝光，即在光刻膠層上執行至少兩個利用相同掩膜的曝光過程。在這種情況下，由負膠構成的光刻膠層是特別合適的。特別是利用負膠輕易地可以多次曝光唯一的光刻膠層。
[0029]替代地可以將第一和第二光刻膠層塗布到半導體晶片上。優選地，第一和第二光刻膠層分別被曝光一次。特別是可以將相同的掩膜用於第一和第二光刻膠層。此外，可以分別將相同的材料用於第一和第二光刻膠層。在第二光刻膠層被塗布、被曝光和被顯影之前，例如可以將第一光刻膠層曝光並且顯影。在這種情況下，正膠也可以被用於光刻膠層。在該實施例中，「結構化的光刻膠層」可以被介紹為特別是包括第一和第二光刻膠層的未被曝光區域的層。
[0030]合適的光刻膠是含聚合物的膠，該膠優選地被離心塗布到半導體晶片上。作為正膠，Novolake是特別合適的。在這種情況下可以獲得具有直至幾十微米厚度的光刻膠層。[0031 ] 有利地，第一和第二位置之間的間隔小於掩膜元件之間的間隔。特別是位置變化導致掩膜元件移動到已經被成像的掩膜元件之間的間隙中。
[0032]根據至少一個實施方式，通過掩膜平行於半導體晶片的主延伸平面的移動進行從第一位置到第二位置中的位置變化，而半導體晶片停留在其初始位置中。
[0033]替代地，可以通過半導體晶片沿著半導體晶片的主延伸平面的移動進行從第一位置到第二位置中的位置變化，而掩膜停留在其初始位置中。
[0034]優選地，掩膜平面和主延伸平面相互平行地取向。
[0035]有利地，可以通過當前所描述的方法利用常規的曝光設備完成具有低於以下解析度極限的大小和間隔的結構元件，該曝光設備的生產可用的解析度極限在單次曝光的情況下對於橫向尺寸是2.5 μ m並且對於橫向間隔是5 μ m。特別是可以藉助在此所描述的方法實現具有最小I μ m和最大2 μ m的橫向尺寸以及最小2 μ m和最大4 μ m的間隔的結構元件。
[0036]可以是±125nm的曝光設備的定位精確度足夠用於在此所描述的方法。特別是不精確度可以在完成的結構中用作多次曝光的證據。藉助多次曝光可以比單次曝光的情況更大地選擇掩膜元件的間隔，由此可以減小幹涉效應並且可以改進成像質量以及也因此改進解析度。
[0037]根據至少一種實施方式，結構元件被構造在半導體晶片的半導體層序列中。半導體層序列可以具有用於產生輻射而被設置的活性層。例如半導體層序列或半導體層序列的至少一層可以由基於氮化物化合物半導體的材料構成。「基於氮化物化合物半導體」在本上下文中意味著，半導體層序列包括氮化物一III/ V—化合物半導體材料、優選地AlnGamIrvn_mN，其中O彡η彡1、0彡m彡I以及n+m彡I。在此該材料不必強制地具有按照上面公式的數學上精確的組成。更確切地說，該材料可以具有一種或多種摻雜物以及附加的組成部分，這些摻雜物和附加的組成部分基本上不改變AlnGamIrvn-mN材料的特徵性物理特性。然而，出於簡易的原因上面的公式只包含晶格的主要組成部分(Al、Ga、In、N)，儘管這些組成部分可以部分地通過少量其它物質代替。
[0038]此外，半導體晶片可以包括襯底，該襯底被結構化並且被配備結構元件。特別是可以將半導體層序列布置在例如含有藍寶石的襯底上。
[0039]半導體晶片可以包括其它層、諸如接觸層或鏡面層，它們特別是金屬層，這些層可以被結構化並且被配備結構元件。
[0040]根據至少一種實施方式，半導體晶片在構造結構元件之後被分離成多個發射輻射的半導體器件，這些半導體器件分別具有包括多個結構元件的結構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]其它的優點和有利的實施方式和改進方案由下文中結合圖1到9描述的實施方式得出。
[0042]其中:
圖1示出具有多個結構元件的結構的示意俯視圖，該結構藉助在此所描述的方法被製造，
圖2示出根據該方法的第一實施例的用於製造如在圖1中所示出的結構的掩膜的示意俯視圖，
圖3示出利用在圖2中所示出的掩膜製造的結構的示意俯視圖，
圖4示出根據該方法的第二實施例的用於製造如在圖1中所示出的結構的掩膜的示意俯視圖，
圖5示出利用在圖4中所示出的掩膜製造的結構的示意俯視圖，
圖6示出根據該方法的一個實施例的方法步驟的示意橫截面視圖，
圖7示出根據一個實施例的發射輻射的半導體器件的示意橫截面視圖，
圖8示出根據一個實施例的半導體器件的示意橫截面視圖，
圖9示出藉助在此所描述的方法製造的結構的REM照片。
【具體實施方式】
[0043]在圖1中示出結構1，該結構藉助在此所描述的方法、即特別是藉助多次曝光被製造。結構I包括多個結構元件2，其中每兩個直接相鄰的結構元件2相互具有間隔a。特別是該間隔a對應於解析度極限並且有利地是最小2 μ m和最大4 μ m。
[0044]在所示出的實施例中，結構元件2被有規律地布置，其中間隔a在該實施例中全部是等大的。所考慮的間隔a特別是涉及橫向間隔，這些間隔平行於共同的平面或在共同的平面內被確定，結構元件2被布置在該平面內。此外，間隔a有利地作為兩個相鄰的結構元件2的重心(未被標記出)之間的間隔被說明。
[0045]此外，結構元件2在該實施例中分別具有橫向尺寸d，該橫向尺寸特別是平行於共同的平面或在共同的平面內被確定，結構元件2被布置在該平面內。優選地，該橫向尺寸d是最小I μ m和最大2 μ m。進一步優選地,結構元件2以相同的形狀和大小被構造。結構元件2具有二維的外形，該外形是圓的或圓形的。結構元件2可以具有另外的橫向尺寸(未被不出)，該另外的橫向尺寸特別是與橫向尺寸d—樣大並且與該橫向尺寸d橫向地、優選地垂直地被布置。此外，結構元件2可以具有三維的形狀，該形狀例如是半球狀或圓柱狀。
[0046]結構元件2在該實施例中被布置在六邊形點陣的陣點處。
[0047]圖2示出用於製造如在圖1中所示出的結構I的掩膜3的第一實施例。該掩膜3具有多個掩膜元件4，其中兩個直接相鄰的掩膜元件4相互具有間隔a'。在兩個直接相鄰的掩膜元件4之間的間隔a'特別是解析度極限的兩倍大，該解析度極限可以藉助在此所描述的多次曝光、特別是可以藉助按照掃描器原理工作的投影曝光設備獲得。優選地，該間隔 a'是 4μηι。
[0048]掩膜元件4被構造為掩膜3中的開口並且被連續的掩膜區域包圍。掩膜元件4比連續的掩膜區域具有更高的輻射透過性。通過連續的掩膜區域可以減小散光效應，這特別是在高反射的晶片材料、如藍寶石或金屬表面的情況下是有利的。
[0049]掩膜元件4被有規律地布置。為了製造如在圖1中所示出的結構1，在該實施例中掩膜元件4也以相同的間隔V被布置，其中在結構I中結構元件2以相同的間隔a被布置。在兩個直接相鄰的掩膜元件4之間的間隔a'可以是兩個直接相鄰的結構元件2之間的間隔a的兩倍大，即a' =2a適用(參見圖1)。為了製造六邊形的點陣，掩膜元件4同樣可以被布置在六邊形點陣的陣點處。在這種情況下，掩膜開口 4在掩膜3中的密度有利地是結構元件2在完成的結構I中的密度的三分之一。換句話說，掩膜3特別是三次被成像，直至達到所期望的密度。
[0050]掩膜3優選地被二維地構造，即掩膜3的長和寬是掩膜3的重要計量單位。相應地，掩膜元件4也被二維地構造。掩膜元件4的橫向尺寸(Γ優選地對應於要製造的結構元件2的橫向尺寸d。掩膜元件4有利地形狀和大小一致地被構造。例如掩膜元件4構造為圓或圓形地，其中橫向尺寸d'對應於直徑。橫向尺寸d'可以採用解析度極限範圍內的值並且大約是I μ m。
[0051]為了製造其中結構元件2以等大的間隔a被布置的結構1，掩膜3多次被成像到光刻膠層5中。如在圖3中所示出的，掩膜元件4首先被成像在光刻膠層5中的第一位置處，其中產生多個第一被曝光區域4'。之後,掩膜3和光刻膠層5或半導體晶片相對於彼此有位移地被布置，使得掩膜3處於第二位置處(參見箭頭)。掩膜元件4之後在第二位置處被成像，其中產生多個第二被曝光區域4'，。最後，掩膜3和光刻膠層5或半導體晶片第二次相對於彼此有位移地被布置，使得掩膜3處於與第一和第二位置不同的第三位置處(參見箭頭)。掩膜元件4之後在第三位置處被成像，其中產生多個第三被曝光區域4'，，。
[0052]特別是進行位置變化，使得在兩個相鄰的被曝光區域4'、4' ' Λ'''之間的間隔在重新曝光之後比在重新曝光之前小。
[0053]在曝光過程結束之後，在兩個直接相鄰的被曝光區域4'、4' ' A1 1 1之間的間隔優選地對應於結構元件2的所期望的間隔a (參見圖1)。
[0054]圖4示出用於製造如在圖1中所示出的結構I的掩膜3的第二實施例。該掩膜3具有多個掩膜元件4，這些掩膜元件特別是掩膜開口。掩膜元件4被有規律地布置。然而，掩膜元件4以不同大小的間隔al、a2被布置。在兩個直接相鄰的掩膜元件4之間的較大的間隔al可以是兩個要製造的直接相鄰的結構元件2之間的間隔a的兩倍，即al = 2a適用。在兩個直接相鄰的掩膜元件4之間的間隔al因此可以是4μπι。此外，在兩個直接相鄰的掩膜元件4之間的較小的間隔a2可以與兩個要製造的直接相鄰的結構元件2之間的間隔a—樣大，即a2 = a適用。間隔a2因此可以是2 μ m。通過不同的間隔al、a2得出具有較高密度的掩膜元件4的區域和具有較低密度的掩膜元件4的區域，其中特別是在兩個較高密度的區域之間布置較低密度的區域。特別是掩膜元件4在掩膜3中的密度在該實施例中是結構元件2在完成的結構I中的密度的一半大。
[0055]掩膜3優選地二維地構造。相應地,掩膜元件4也二維地構造。掩膜元件4的橫向尺寸d'優選地對應於要製造的結構元件2的橫向尺寸d。優選地，掩膜元件4被構造為圓形的，因此橫向尺寸d'對應於直徑，其中d'大約等於I μ m。
[0056]為了製造完成的結構1，掩膜3被兩次成像到光刻膠層5中，其中在完成的結構I中結構元件2以等大的間隔a被布置。如在圖5中所示出的，掩膜3被成像在第一位置處，其中產生多個第一被曝光區域4'。之後,掩膜3和光刻膠層5相對於彼此有位移地被布置，使得掩膜3處於第二位置處。掩膜3之後被成像在第二位置處，其中產生多個第二被曝光區域4'，。位置變化在以下方向上進行，在該方向上在第一被曝光區域4'之間的間隔應該被減小。
[0057]在該實施例中，在曝光過程結束之後，在兩個直接相鄰的被曝光區域4'、4''之間的間隔也有利地對應於結構元件2的所期望的間隔a (參見圖1)。
[0058]圖6示出在此所描述的方法的方法步驟，在該方法步驟中被布置在半導體晶片6上的光刻膠層5第一次被曝光。掩膜3以大於零的間隔布置在光刻膠層5上，使得曝光不接觸地進行。通過掩膜開口 4利用輻射7來對光刻膠層5曝光，該輻射來自輻射源(未被示出)。
[0059]在所示出的實施例中，負膠被用於光刻膠層5。通過曝光，被曝光區域4'的可溶解性下降。優選地，被曝光區域4'的間隔a'，對應於掩膜開口 4的間隔a'或al (參見圖2和圖4)。換句話說，掩膜元件4間隔一致地被成像在光刻膠層5中。此外，被曝光區域4'的橫向尺寸d',優選地對應於掩膜開口 4的橫向尺寸d'(參見圖2和圖4)。換句話說，掩膜元件4大小一致地被成像在光刻膠層5中。這也適用於第二曝光過程(未被示出)。
[0060]之後在顯影中，被曝光區域4'(以及被曝光區域4' ' Λ'''，參見圖3和圖
5)保留住，即光刻膠層5被結構化。在被顯影區域之間的間隙中，半導體晶片6在緊接著的方法步驟中被蝕刻，使得構造出結構元件(未被示出)。半導體晶片6因此藉助結構化的光刻膠層5被結構化。
[0061]半導體晶片6包括半導體層序列8和襯底9，半導體層序列8被布置在該襯底上。半導體層序列8包括與襯底9鄰接的第一半導體層8A、與光刻膠層5鄰接的第二半導體層SC和布置在第一和第二半導體層8A、8C之間的活性層SB。在所示出的實施例中，第二半導體層8C被結構化。結構化以及隨後分離的結果在圖7中被示出。
[0062]圖7示出發射輻射的半導體器件10的一個實施例，該半導體器件根據在此所描述的方法來製造。發射輻射的半導體器件10具有用於產生輻射的活性層SB。具有多個結構元件2的結構I被布置在半導體器件10的外側上，該結構優選地如在圖1中所示出的那樣被構造。特別是結構元件2是構造在第二半導體層SC中的凸起。結構I適用於作為用於改進來自半導體器件10的光輸出耦合的輸出耦合結構。
[0063]圖8示出半導體器件10的一個實施例，該半導體器件特別是被設置用於輻射發射。在此情況下其上布置了半導體層序列8的襯底9配備結構1，該結構根據在此所描述的方法來製造。結構I被布置在襯底9的表面上，該表面與半導體層序列8接觸。優選地，半導體層序列8在配備結構I的表面上生長。結構I具有多個結構元件2，這些結構元件在該實施例中被構造為半球狀。
[0064]例如襯底9可以由藍寶石構成並且因此特別好地適用於輸出耦合藍光，該藍光在使用AlInGaN用於活性層SB的情況下優選地被該活性層發射。
[0065]在圖9中所示出的結構I藉助由正膠構成的第一和第二光刻膠層的單次曝光形成。在這種情況下，被曝光區域的可溶解性通過曝光增加。在該情況下，例如可以使用具有掩膜元件的掩膜，該掩膜在結構元件應該被構造的地點處不讓或幾乎不讓輻射通過。隨後，第一光刻膠層被顯影，其中只殘留未被曝光的區域。這些區域之後可以例如通過加熱被固化，從而不可能對光刻膠層第二次顯影。因此第二光刻膠層被塗布並且利用相同的掩膜在第二位置處被曝光。在第二光刻膠層顯影之後，半導體晶片可以被蝕刻。藉助第一光刻膠層產生的結構元件2a可以在完成的結構中具有比藉助第二光刻膠層產生的結構元件2b更低的高度。
[0066]本發明不通過藉助實施例的描述限制。更確切地說，本發明包括每個新特徵以及特徵的每個組合，這特別是包含專利權利要求中的特徵的每個組合，即使該特徵或該組合本身沒有明確地在專利權利要求或實施例中被說明。
[0067]本專利申請要求德國專利申請102013108876.7的優先權，該德國專利申請的公開內容通過回引被結合於此。
【權利要求】
1.用於在發射輻射的半導體器件(10)中製造結構(I)的光刻方法，具有以下步驟:一提供半導體晶片(6)，所述半導體晶片具有用於構成發射輻射的半導體器件(10)的半導體層序列(8)， 一將第一光刻膠層(5)塗布到所述半導體晶片(6)上， 一提供具有多個掩膜元件(4)的掩膜(3)， 一將所述掩膜(3)相對於被塗層的半導體晶片(6)布置在第一位置處， 一曝光所述第一光刻膠層(5)並且將所述掩膜(3)成像在所述第一光刻膠層(5)中，一將所述掩膜(3)或另外的掩膜相對於半導體晶片(6)布置在與所述第一位置不同的第二位置處，重新曝光所述第一光刻膠層(5)並且將所述掩膜(3)成像在所述第一光刻膠層(5)中，或 一將第二光刻膠層塗布到所述第一光刻膠層(5)上，將所述掩膜(3)或另外的掩膜相對於半導體晶片(6)布置在與所述第一位置不同的第二位置處並且曝光所述第二光刻膠層並且將所述掩膜(3)成像在所述第二光刻膠層中， 一構造結構化的光刻膠層(5)並且藉助所述結構化的光刻膠層(5)來結構化所述半導體晶片(6)，其中多個結構元件(2、2a、2b)被構造在所述半導體晶片(6)上，並且其中在所述結構元件(2)之間的最大間隔(a)比掩膜元件(4)之間的最大間隔(a'、al)小， 一將所述半導體晶片(6)分離成多個發射輻射的半導體器件(10)，所述半導體器件分別具有包括多個結構元件(2、2a、2b)的結構(I)。
2.根據權利要求1所述的光刻方法，其中所述結構元件(2、2a、2b)在完成的結構(I)中比所述掩膜元件(4)在所述掩膜(3)中更密地布置。
3.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中藉助在第一位置處的曝光將所述掩膜元件(4)間隔一致地成像在所述第一光刻膠層(5)中並且產生多個第一被曝光區域(4')。
4.根據權利要求3所述的光刻方法，其中藉助在第二位置處的重新曝光將所述掩膜元件(4)間隔一致地成像在所述第一光刻膠層(5)或第二光刻膠層中並且產生多個第二被曝光區域(4'，)，其中在兩個相鄰的第一被曝光區域(4')之間的間隔或在兩個相鄰的第二被曝光區域(4'，)之間的間隔比在相鄰的第一和第二被曝光區域(4'、4'，)之間的間隔大。
5.根據權利要求3或4所述的光刻方法，其中從所述第一位置到所述第二位置中的位置變化在以下方向上進行，在所述方向上在第一被曝光區域(4')之間的間隔(a'、al)比藉助被曝光區域(4'、4'，)製造的結構元件(2、2a、2b)之間的所期望的間隔(a)大。
6.根據權利要求5所述的光刻方法，其中執行至少兩個曝光過程，直至達到兩個相鄰的被曝光區域(4'、4'，)之間的所期望的間隔，並且藉助所述被曝光區域(4'、4'，)製造所述結構元件(2、2a、2b)。
7.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中在第一和第二位置之間的間隔比在所述掩膜元件(4)之間的間隔(a'、al)小。
8.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中所述掩膜元件(4)具有相同的大小並且以有規律的間隔被布置，其中兩個直接相鄰的掩膜元件(4)相互相距總是等遠的。
9.根據權利要求1到7之一所述的光刻方法，其中所述掩膜元件(4)具有相同的大小並且以有規律的間隔被布置，其中在每兩個直接相鄰的掩膜元件(4)之間的間隔是不同大小的。
10.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中在所述半導體晶片(6)上塗布唯一的光刻膠層(5)並且利用相同的掩膜(3)執行至少兩個曝光過程。
11.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中在所述半導體晶片(6)上塗布第一光刻膠層(5)和第二光刻膠層，並且所述第一光刻膠層(5)和所述第二光刻膠層分別被曝光一次，其中對第一光刻膠層(5 )和第二光刻膠層使用相同的掩膜(3 )。
12.根據權利要求11所述的光刻方法，其中正膠被用於第一光刻膠層(5)和第二光刻月父層O
13.根據權利要求1到10之一所述的光刻方法，其中負膠被用於所述膠層(5)。
14.根據上述權利要求之一所述的光刻方法，其中通過所述半導體晶片(6)沿著半導體晶片的主延伸平面的移動進行從所述第一位置到所述第二位置中的位置變化，而所述掩膜(3)停留在其初始位置中。
15.根據權利要求1到13之一所述的光刻方法，其中通過所述掩膜(3)平行於半導體晶片(6)的主延伸平面的移動進行從所述第一位置到所述第二位置中的相對位置變化，而所述半導體晶片(6)停留在其初始位置中。
16.根據權利要求1所述的光刻方法，其中在所述半導體器件(10)中的所述結構(I)是輸出I禹合結構。
17.根據權利要求1所述的光刻方法，其中所述結構元件(2)在所述完成的結構(I)中相似。
18.用於在半導體器件(10)中製造結構(I)的光刻方法，具有以下步驟: 一提供包括襯底(9)的半導體晶片(6)， -將第一光刻膠層(5 )塗布到所述襯底(9 )上， 一提供具有多個掩膜元件(4)的掩膜(3)， 一將所述掩膜(3)相對於被塗層的襯底(9)布置在第一位置處， 一曝光所述第一光刻膠層(5)並且將所述掩膜(3)成像在所述第一光刻膠層(5)中，一將所述掩膜(3)或另外的掩膜相對於襯底(9)布置在與所述第一位置不同的第二位置處，重新曝光所述第一光刻膠層(5)並且將所述掩膜(3)成像在所述第一光刻膠層(5)中，或 一將第二光刻膠層塗布到所述第一光刻膠層(5)上，將所述掩膜(3)或另外的掩膜相對於襯底(9 )布置在與所述第一位置不同的第二位置處並且曝光所述第二光刻膠層並且將所述掩膜(3)成像在所述第二光刻膠層中， 一構造結構化的光刻膠層(5)並且藉助所述結構化的光刻膠層(5)來結構化所述襯底(9 )，其中多個結構元件(2、2a、2b )被構造在所述襯底(9 )上，並且其中在所述結構元件(2 )之間的最大間隔(a)比所述掩膜元件(4)之間的最大間隔(a'、al)小， 一將半導體層序列(8)生長到所述襯底(9)的配備結構元件(2)的表面上。
【文檔編號】H01L33/00GK104375387SQ201410401977
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】B.貝姆, S.霍伊布爾 申請人:奧斯蘭姆奧普託半導體有限責任公司