專利名稱：一種在藍寶石基板上進行光刻的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體技術領域。
背景技術：
藍寶石襯底(即Al3O2基板)因其優(yōu)良的光學性能、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性以及成熟的生產(chǎn)技術、適中的價格而成為氮化物材料和器件外延層的主要襯底材料。近年來，通過半導體加工工藝處理，在藍寶石襯底上制備周期排列的圖形或進行襯底表面不規(guī)則的粗化，以提高于其上生長的氮化鎵材料的外延層晶體質(zhì)量及其器件的光電性能的研究以及與藍寶石襯底加工工藝對應的技術和產(chǎn)品的推廣備受關注。在藍寶石基襯底上進行光刻工藝時，由于絕大多數(shù)光刻膠所含的高分子聚合物是疏水的，而藍寶石基襯底表面的羥基是親水的，所以光刻膠與藍寶石襯底兩者表面粘附性不好，容易出現(xiàn)光刻工藝步驟操作中光刻膠從藍寶石襯底上脫落或光刻圖形變形的問題。 另外，現(xiàn)在商用的光刻膠及與之對應的增粘劑絕大多數(shù)是適用于Si基襯底的，在藍寶石基襯底表面使用效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對需在藍寶石襯底上直接進行光刻工藝的半導體工藝處理需求，提出一種能使光刻膠不易脫落、光刻圖形穩(wěn)定性好的在藍寶石基板上進行光刻的方法。本發(fā)明包括以下步驟
1)在藍寶石襯底上制備厚度為5ηπΓ2μ m的光刻膠粘附層；
2)在所述光刻膠粘附層上旋涂光刻膠；
3)在光刻膠上制作光刻圖形。本發(fā)明適用的藍寶石襯底可以是為藍寶石襯底中的任何一種晶面，即可以為 (0001)或C面、(1-102)或r面、(10-10)或m面、(11-20)或a面，或其他晶面。所述光刻膠粘附層為氮化硅薄膜或多晶硅薄膜或二氧化硅薄膜或氮氧硅薄膜。作為光刻膠粘附層的氮化硅或多晶硅或二氧化硅或氮氧硅薄膜厚度的選擇取決于將要在藍寶石襯底上進行的光刻工藝的圖形尺寸要求。本發(fā)明中在進行光刻工藝前，在藍寶石襯底上先制備一層氮化硅或多晶硅或二氧化硅或氮氧硅薄膜，作為光刻膠與藍寶石襯底間的粘附層，以增強光刻膠在藍寶石襯底的粘附性，解決因粘附性不強的原因造成的藍寶石襯底上進行光刻工藝中出現(xiàn)的光刻膠易脫落或光刻圖形變形的問題。本發(fā)明提供了一種通過制備粘附層的方法，使原本適用于傳統(tǒng) Si基襯底工藝，但是因為在藍寶石襯底上粘附性不強、在光刻工藝中易發(fā)生脫膠現(xiàn)象而不能適用于藍寶石基襯底上的各種類型光刻膠可以適用于藍寶石基的半導體器件工藝中，這將大大拓寬可以在藍寶石襯底上成功實現(xiàn)光刻的光刻膠選擇范圍。
本發(fā)明所述氮化硅薄膜的制備方法為化學沉積方法或物理氣相沉積方法；所述化學沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法，或磁控反應濺射法。所述多晶硅薄膜的制備方法為低壓化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或旋涂法。所述二氧化硅薄膜的制備方法為化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法；所述化學氣相沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。所述氮氧硅薄膜的制備方法為化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法；所述化學氣相沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。另，步驟2)中所述光刻膠的極性包括正性光刻膠和負性光刻膠。步驟2)中所述光刻膠的厚度為ΙΟΟηπΓ Ο μ m。步驟3)中制作光刻圖形時，使用化學試劑除去光刻圖形中露出的光刻膠粘附層。本發(fā)明使原本只適用于Si襯底，卻不適用于藍寶石襯底的各種類型光刻膠借助于光刻膠粘附層的作用而適用于藍寶石襯底的加工工藝中，這將大大拓寬在藍寶石基的半導體器件工藝中適用的光刻膠類型。另外，本發(fā)明公布的作為粘附層的材料，其制備工藝成熟，工藝可控性高，易于實現(xiàn)。因此，本發(fā)明可適用于對藍寶石襯底進行工藝處理的工業(yè)化生產(chǎn)中。


圖1為在藍寶石襯底上進行光刻后產(chǎn)品的結構剖面示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1描述的具有最小線寬為4μπι周期條紋光刻圖形的表面顯微鏡觀測圖。圖3為本發(fā)明實施例2描述的具有線寬為2μπι周期條紋光刻圖形的表面顯微鏡觀測圖。
具體實施例方式藍寶石襯底可以是為藍寶石襯底中的任何一種晶面，即可以為(0001)或c面、 (1-102)或r面、(10-10)或m面、(11-20)或a面，或其他晶面。實施例一 制作方法
步驟1 使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法在2英寸藍寶石襯底上制備一層厚度為IOnm的二氧化硅薄膜作為光刻膠粘附層，其中采用SiH4和N2O為反應氣源。步驟2 在二氧化硅薄膜上采用旋涂工藝涂覆光刻膠，其中光刻膠的厚度為2 μ m。步驟3 :90°C下烘干3min，選用具有線寬為4μπκ間距為8μπι的周期條紋的光刻版，在紫外線30mW/cm2下曝光lOsec，再烘干后在顯影液中顯影2min。使用乙酸丙二醇單甲基醚酯30%與丙二醇甲醚醋酸脂70%混合液，N-甲基吡啶-2-吡咯烷酮、丙酮等除去光刻圖形中露出的光刻膠粘附層。產(chǎn)品結構特點
如圖1所示，在2英寸藍寶石襯底1上具有IOnm的二氧化硅薄膜2，在二氧化硅薄膜2 上具有光刻膠層3。通過圖2可見在藍寶石襯底上完成線寬為4 μ m、間距為8μπι的周期條紋光刻圖形。實施例二
制作方法
步驟1 使用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法在2英寸藍寶石襯底上制備一層厚度為IOOnm的二氧化硅薄膜，其中采用SiH4和N2O為反應氣源。步驟2 在二氧化硅薄膜上采用旋涂工藝涂覆光刻膠，其中光刻膠的厚度為1 μ m。步驟3 :90°C下烘干lmin，選用具有線寬為2μπκ間距為2μπι的周期條紋的光刻版，在紫外線30mW/cm2下曝光6sec，再烘干后在顯影液中顯影l(fā)min。使用乙酸丙二醇單甲基醚酯30%與丙二醇甲醚醋酸脂70%混合液，N-甲基吡啶-2-吡咯烷酮、丙酮等除去光刻圖形中露出的光刻膠粘附層。產(chǎn)品結構特點同圖1。通過圖3可見在藍寶石襯底上完成線寬為2 μ m、間距為2 μ m的周期條紋光刻圖形。另外，本發(fā)明還可以氮化硅薄膜或多晶硅薄膜或氮氧硅薄膜作為光刻膠粘附層。氮化硅薄膜的制備方法可以是化學沉積方法或物理氣相沉積方法?；瘜W沉積方法可以是常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法。物理氣相沉積方法可以是離子束增強沉積法，或磁控反應濺射法。多晶硅薄膜的制備方法可以是低壓化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或旋涂法。二氧化硅薄膜的制備方法可以是化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法。其中，化學氣相沉積方法可以是常壓化學氣相沉積方法， 或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法。 物理氣相沉積方法可以是離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。氮氧硅薄膜的制備方法可以是化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法。其中，化學氣相沉積方法可以是常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法；物理氣相沉積方法可以是離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。光刻膠的極性可以是正性光刻膠，也可以是負性光刻膠。
權利要求
1.一種在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于包括以下步驟1)在藍寶石襯底上制備厚度為5ηπΓ2μ m的光刻膠粘附層；2)在所述光刻膠粘附層上旋涂光刻膠；3)在光刻膠上制作光刻圖形。
2.根據(jù)權利要求1所述的在藍寶石上進行光刻的方法，其特征在于步驟1中所述藍寶石襯底為藍寶石的c面,或r面，或m面,或a面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于所述光刻膠粘附層為氮化硅薄膜或多晶硅薄膜或二氧化硅薄膜或氮氧硅薄膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于所述氮化硅薄膜的制備方法為化學沉積方法或物理氣相沉積方法；所述化學沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法，或磁控反應濺射法。
5.根據(jù)權利要求3所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于所述多晶硅薄膜的制備方法為低壓化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法，或旋涂法。
6.根據(jù)權利要求3所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于所述二氧化硅薄膜的制備方法為化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法；所述化學氣相沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。
7.根據(jù)權利要求3所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于所述氮氧硅薄膜的制備方法為化學氣相沉積方法，或物理氣相沉積方法，或化學溶液反應沉積方法，或旋涂法；所述化學氣相沉積方法為常壓化學氣相沉積方法，或低壓化學相沉積方法，或高溫熱化學氣相沉積方法，或等離子體增強化學氣相沉積方法；所述物理氣相沉積方法為離子束增強沉積法或磁控反應濺射法。
8.根據(jù)權利要求1所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于步驟2)中所述光刻膠的極性包括正性光刻膠和負性光刻膠。
9.根據(jù)權利要求1所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征在于步驟2)中所述光刻膠的厚度為lOOrniTlOym。
10.根據(jù)權利要求1所述的在藍寶石基板上進行光刻的方法，其特征是步驟3)中制作光刻圖形時，使用化學試劑除去光刻圖形中露出的光刻膠粘附層。
全文摘要
一種在藍寶石基板上進行光刻的方法，屬于半導體技術領域，先在藍寶石襯底上制備厚度為5nm~2μm的光刻膠粘附層；再在所述光刻膠粘附層上旋涂光刻膠；然后在光刻膠上制作光刻圖形。本發(fā)明中在進行光刻工藝前，在藍寶石襯底上先制備一層氮化硅或多晶硅或二氧化硅或氮氧硅薄膜，作為光刻膠與藍寶石襯底間的粘附層，以增強光刻膠在藍寶石襯底的粘附性，解決因粘附性不強的原因造成的藍寶石襯底上進行光刻工藝中出現(xiàn)的光刻膠易脫落或光刻圖形變形的問題。
文檔編號G03F7/16GK102169288SQ20101056867
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者吳真龍, 宋雪云, 徐峰, 徐洲, 王欒井, 譚崇斌, 陳鵬, 高峰 申請人:南京大學揚州光電研究院