掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法
【专利摘要】本发明提供了一种掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法。该掩模板包括：第一条形图案；以及辅助对准窗口，为与所述第一条形图案垂直的条形图案；其中，所述第一条形图案与辅助对准窗口均为透明图案，在曝光之前，通过所述辅助对准窗口可观察所述第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的对准情况。本发明能够借助辅助对准窗口观察第一条形图案是否与下方半导体基体上的第二条形图案对准，方便了两者位置的修正，从而达到提高对版精度和研发效率。
【专利说明】掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，尤其涉及一种掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法。
【背景技术】
[0002]光刻技术是半导体光电器件或集成电路制备过程中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将掩模版图形传递到具有器件结构的半导体基体上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。光刻工艺是半导体器件制备技术最核心的工序之一。
[0003]套刻技术是采用多块不同掩模版来实现多层结构的器件加工。以半导体激光器制备工艺为例，半导体激光器制备工艺至少需要两次光刻。首先利用如图1A所示的掩模板，通过第一次光刻制备脊波导结构，接着利用图1B所示的掩模板是在脊波导上进行第二次光刻即套刻，实现电注入窗口的图形转移。当设计的光刻版为阳版时，即掩模版上只有窗口部分是透光的其他地方是不透光的。
[0004]在套刻时，只能通过对版标记来对版。在使用图1B所示的掩模板时，只要对版标记稍有偏离，电注入窗就有可能偏离脊中心或偏离到脊外面，就只能重新对版，影响工艺进度且多次对版有可能损坏基底。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种用于条形图案套刻对准的掩模板。该掩模板包括:第一条形图案；以及辅助对准窗口，为与第一条形图案垂直的条形图案；其中，第一条形图案与辅助对准窗口均为透明图案，在曝光之前，通过辅助对准窗口可观察第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的对准情况。
[0009]根据本发明的另一个方面，还提供了一种套刻对准方法。该套刻对准方法利用上述的掩模板，将该掩模板上的第一条形图案与位于其下方的半导体基体上的第二条形图案对准，包括:通过将掩模板上的对版标记与半导体基体上的上一版光刻留下的对版标记对准，实现掩模板上的第一条形图案与半导体基体上的第二条形图案粗对准；以及通过辅助对准窗口，观察第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的对准情况，实现掩模板上第一条形图案与半导体基体上的第二条形图案细对准。
[0010]根据本发明的再一个方面，还提供了一种制备脊形波导激光器的方法。该方法利用上述的掩模板，第一条形图案为电注入窗口图案，其对应于脊形波导激光器的电注入窗口。该方法包括:步骤A:通过第一版光刻在半导体基体上制备双沟脊波导结构和对版标记；步骤B:在半导体基体上生长绝缘介质层；步骤C:在半导体基体上旋涂光刻胶；步骤D:通过掩模板上的对版标记和辅助对准窗口实现掩模板上的电注入窗口图案与下方的半导体基体上的脊波导的对准；步骤E:通过掩模板对其下方的半导体基体进行曝光，将电注入窗口图案转移至半导体基体上方的光刻胶；步骤F:将电注入窗口图案转移至绝缘介质层上；以及步骤G:制备P面和N面并合金化退火，完成脊波导激光器的制备。
[0011](三)有益效果
[0012]本发明能够借助辅助对准窗口观察第一条形图案是否与下方半导体基体上的第二条形图案对准，方便了两者位置的修正，从而达到提高对版精度和研发效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1A为现有技术半导体激光器制备过程中制备脊波导结构所使用的掩模板的示意图；
[0014]图1B为现有技术半导体激光器制备过程中实现电注入窗口图形转移的掩模板的示意图；
[0015]图2A和图2B为已经进行了第一次光刻的双沟脊波导的上视图和横截面剖视图；
[0016]图3A和图3B为已经进行了第二次光刻的电注入窗口的上视图和横截面剖视图；
[0017]图4A为所设计半导体激光器制备过程中制备脊波导结构所使用的掩模板的示意图；
[0018]图4B为所设计半导体激光器制备过程中实现电注入窗口图形转移的掩模板的示意图；
[0019]图4C为所设计半导体激光器制备过程当两版光刻版对版套刻时的总体图案示意图。
[0020]其中，标记A、B、C、D和E分别代表在光刻版中的脊波导、双沟、对版标记、电注入窗口和辅助对准窗口。标记A'、B'、C'、D'和E'分别代表在半导体激光器中的脊波导、双沟、对版标记、电注入窗口和辅助对准窗口。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0022]本发明能够借助辅助对准窗口观察第一条形图案是否与下方半导体基体上的第二条形图案对准，方便了两者之间位置的修正。
[0023]在本发明的第一个示例性实施例中，提供了一种用于脊型波导激光器制备的掩模板。该掩模板实现在制备了脊形波导的半导体基体上形成电注入窗口。图4B为根据本发明实施例掩模板的不意图。如图4B所不，该掩模版包括:电注入窗口图案D，对版标记C，以及若干条平行的辅助对准窗口 E。
[0024]其中，电注入窗口图案D呈条形。辅助对准窗口 E同样呈条形，其与电注入窗口图案D垂直。辅助对准窗口 E的宽度介于20 ym?200 ym之间，长度贯穿整个掩模板。并且，电注入窗口图案D和辅助对准窗口 E均为透明图案。
[0025]在利用本实施例掩模板进行套刻对准时，通过将对版标记C与半导体基体上的上一版光刻留下的对版标记对准，实现电注入窗口图案D与半导体基体上的脊形波导的粗对准；随后，通过所述辅助对准窗口，观察电注入窗口图案D与下方半导体基体上的脊形波导的对准情况，实现电注入窗口图案D与脊形波导的细对准。
[0026]在本发明的另一个实施例中，还提供了一种制备脊形波导激光器的方法。在本实施例中，需要在半导体基体上制备脊型波导激光器，每个激光器的脊宽为?ο μ m，电注入窗口为5 μ m，长度为4mm。
[0027]本实施例方法用到两块掩模板。第一块掩模板，用于制备激光二极管双沟脊波导，如图4A所示。第二块掩模板即为上述实施例中的掩膜板，用于在脊形波导上制备电注入窗口，如图4B所示。
[0028]本实施例制备脊形波导激光器的方法包括:
[0029]步骤A:通过第一版光刻在已有器件结构的半导体基体上制备双沟脊波导结构和对版标记；
[0030]该制备双沟脊波导结构和对版标记的步骤A为标准的半导体激光二极管脊波导结构制备方法，具体包括:
[0031]子步骤Al:在有器件结构的半导体基体上涂一层光刻胶；
[0032]子步骤A2:采用普通光刻方法，前烘、对版、曝光、显影、后烘，将第一版掩模版图形转移半导体基体上；
[0033]图4A为第一版光刻中使用的掩模板的不意图。如图4A所不，A表不脊，脊宽为10 μ m，脊之间间隔为350 μ m。B表示双沟结构，沟宽度为27.5 μ m。阴影部分表示不透光部分，透明部分表不透光部分。
[0034]子步骤A3:采用湿法腐蚀或干法刻蚀的方法，，制备出双沟脊波导。
[0035]图2A和图2B为已经进行了第一次光刻的双沟脊波导的上视图和横截面剖视图。如图2A和图2B所示，A'为脊波导结脊宽为ΙΟμπι，其两侧为沟状结构B'。脊波导之间间隔为350 ym。Br为双沟结构，沟宽度为27.5 μπι。两脊波导之间具有对版标记C。
[0036]在此之后，需要在脊波导上制备电注入窗口，该电注入窗口为5 μ m，窗口之间间隔为350 μπι，如图3Α和3Β所示的制备电注入窗口后的上视图和横截面剖视图。
[0037]步骤B:在具有脊波导结构的半导体基片上生长S12绝缘介质层；
[0038]步骤C:在半导体基片的3102介质层上涂一层光刻胶；
[0039]步骤D:通过第二块掩模板上的对版标记和辅助对准窗口实现掩模板上的电注入窗口图案与半导体基体上的脊波导的对准；
[0040]图4Β为第二版光刻中使用的掩模板的示意图。如图4Β所示，D为电注入窗口，电注入窗口宽为5 μπι，窗口之间间隔为350 μπι，与第一版脊之间的间隔相等。并在该掩模版加入辅助对准窗口，如图4Β中E所标记，作为套刻对版的校正窗口，辅助对准窗口为条形，宽度为50 μ m，辅助对准窗口间隔为4_，即为激光器最大长度。阴影部分不透光，透明部分透光。
[0041]本步骤具体包括:
[0042]子步骤Dl:根据需要寻找在基底上第一次光刻留下的对版标记，微调第二掩模版与基体的相对位置，使两版的对版标记相对上；
[0043]子步骤D2:再通过辅助图形窗口直观观察第二版条形图案是否在第一版条形图案中间，以达到减小套刻时间，提高对版精度和研发效率的目的。
[0044]当两版光刻版对版套刻时的总体图案如图4C所示，除了可以通过“十”字型对版标记(如图4C中C所标记)对版外，还可以借助辅助窗口 E来校正对准，从而达到精确对准。
[0045]步骤E:通过所述掩模板对其下方的半导体基体进行曝光，将所述电注入窗口图案转移至所述半导体基体上方的光刻胶；
[0046]在此步骤之后，对光刻胶上的图案进行显影、后烘。
[0047]步骤F:通过湿法腐蚀或干法刻蚀，将电注入窗口图案转移至S12绝缘介质层上；
[0048]图3A和图3B分别为形成电注入窗口后的脊形波导激光器的上视图和横截面剖视图。如图3A和图3B所示，D'为电注入窗口，电注入窗口宽为5μηι，窗口之间间隔为350 μ mo Er为辅助对准窗口，宽度为50 μ m，辅助对准窗口间隔为4mm，即为激光器最大长度，C'为对版标记。
[0049]步骤G:制备P面和N面并合金化退火，完成脊波导激光器的制备。
[0050]本步骤为半导体行业通用的步骤，此处不再详细说明。
[0051]本实施例中，掩模版在对版标记对准之外增加了辅助对准窗口，可以借助辅助对准窗口观察电注入窗口是否在脊波导的中心，并进行修正，从而达到提高对版精度和研发效率。
[0052]至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明掩模板、套刻对准方法及制备脊形波导激光器的方法有了清楚的认识。
[0053]此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0054](I)掩模板中的“十”字型对版标记还可以条形码形式；
[0055](2)其中制备脊波导单区激光器也可以制备双区或多区激光器；
[0056](3)该方法还可以用于其它半导体器件制备过程中条形图案的对准，而不限于脊形波导激光器的制备。
[0057]综上所述，本发明在套刻掩模板上增加辅助对准窗口，借助辅助对准窗口观察电注入窗口是否在脊波导的中心，并进行修正，从而达到提高对版精度和研发效率。
[0058]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于条形图案套刻对准的掩模板，其特征在于，包括: 第一条形图案；以及 辅助对准窗口，为与所述第一条形图案垂直的条形图案； 其中，所述第一条形图案与辅助对准窗口均为透明图案，在曝光之前，通过所述辅助对准窗口可观察所述第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的对准情况。
2.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，包括若干条平行的所述辅助对准窗口，两辅助对准窗口的间隔与待制备半导体器件的尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述辅助对准窗口的宽度介于20VIII?200卩爪之间。
4.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，所述辅助对准窗口的长度贯穿整个掩模板。
5.根据权利要求1所述的掩模板，其特征在于，还包括:对版标记； 在曝光之前，通过将该对版标记与半导体基体上的上一版光刻留下的对版标记对准，而将所述第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的粗对准。
6.一种套刻对准方法，其特征在于，利用权利要求5所述的掩模板，将该掩模板上的第一条形图案与位于其下方的半导体基体上的第二条形图案对准，包括: 通过将所述掩模板上的对版标记与半导体基体上的上一版光刻留下的对版标记对准，实现掩模板上的第一条形图案与半导体基体上的第二条形图案粗对准；以及 通过所述辅助对准窗口，观察所述第一条形图案与下方半导体基体上的第二条形图案的对准情况，实现掩模板上第一条形图案与半导体基体上的第二条形图案细对准。
7.一种制备脊形波导激光器的方法，其特征在于，利用权利要求5所述的掩模板，所述第一条形图案为电注入窗口图案，其对应于所述脊形波导激光器的电注入窗口，所述方法包括: 步骤4:通过第一版光刻在半导体基体上制备双沟脊波导结构和对版标记； 步骤8:在半导体基体上生长绝缘介质层； 步骤:在半导体基体上旋涂光刻胶； 步骤0:通过所述掩模板上的对版标记和辅助对准窗口实现掩模板上的电注入窗口图案与下方的半导体基体上的脊波导的对准； 步骤2:通过所述掩模板对其下方的半导体基体进行曝光，将所述电注入窗口图案转移至所述半导体基体上方的光刻胶； 步骤？:将电注入窗口图案转移至所述绝缘介质层上；以及 步骤6:制备？面和~面并合金化退火，完成脊波导激光器的制备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤0包括: 子步骤01:通过将所述掩模板上的对版标记与半导体基体上的第一版光刻留下的对版标记对准，实现掩模板上的电注入窗口图案与半导体基体上的脊波导的粗对准； 子步骤02:通过所述辅助对准窗口，观察掩模板上的电注入窗口图案与半导体器件上的脊波导的对准情况，实现所述电注入窗口图案与半导体基体上的脊波导的细对准。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述辅助对准窗口的宽度为50^ 0，平行的两辅助对准窗口的间隔与所述脊形波导激光器的最大长度相同，为4皿。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述对版标记为“十”字型对版标记或条形码形式对版标记。
【文档编号】H01S5/22GK104460223SQ201410815582
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】吴艳华, 王飞飞, 胡发杰, 金鹏, 王占国 申请人:中国科学院半导体研究所