用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的光刻方法

用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的光刻方法
【专利摘要】用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的光刻方法，具有步骤：提供半导体晶片，将第一光刻胶层涂布到半导体晶片上，提供具有掩膜元件的掩膜，将掩膜布置在第一位置处，曝光第一光刻胶层并且将掩膜成像在第一光刻胶层中，将掩膜布置在第二位置处，重新曝光第一光刻胶层并且将掩膜成像在第一光刻胶层中，或将第二光刻胶层涂布到第一光刻胶层上，将掩膜布置在第二位置处并且曝光第二光刻胶层并且将掩膜成像在第二光刻胶层中，构造结构化的光刻胶层并且借助结构化的光刻胶层来结构化半导体晶片，其中多个结构元件被构造在半导体晶片上，并且在结构元件之间的最大间隔比掩膜元件之间的最大间隔小，将半导体晶片分离成多个分别具有结构的半导体器件。
【专利说明】用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的光刻方法

【技术领域】
[0001]说明了用于在发射辐射的半导体器件中制造结构、例如输出耦合结构的光刻方法。特别是该方法适合于在个位数的微米范围内实现结构元件之间的间隔。

【背景技术】
[0002]用于制造微结构的办法例如是投影曝光，在投影曝光中掩膜通过透镜系统被缩小并且典型地以5:1或4:1的比例被成像，其中借助单次曝光可以产生一微米及更小的结构。因为掩膜的成像在该办法的情况下典型地不能覆盖整个晶片，所以晶片被移动并且被定位，使得掩膜的映像以狭小的容差位于光栅上(所谓的步进重复方法)。为此所使用的器具称为“晶片步进机”。然而，这样的器具是昂贵的并且按标准不属于在制造发射辐射的半导体器件的情况下的装备。例如在制造发射辐射的半导体器件时使用按照扫描器原理运行的投影曝光设备。相对于利用步进重复原理的步进机，掩膜仅在窄的带中被照射并且在该光带下通行，类似于在行扫描器或复印机中那样实现。掩膜的成像在这种情况下特别是以I:1的比例进行。迄今为止，借助在这样的曝光设备中的单次曝光可以获得在间隔5μπι的情况下的2.5 μ m的结构大小。


【发明内容】

[0003]要解决的任务当前在于，说明用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的、具有改进的分辨率的光刻方法。
[0004]该任务通过根据独立权利要求的方法来解决。该方法的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中被说明并且此外由以下的描述和附图得知。
[0005]根据至少一种实施方式，用于在发射辐射的半导体器件中制造结构的光刻方法具有以下步骤:
一提供半导体晶片，该半导体晶片具有用于构成发射辐射的半导体器件的半导体层序列，
一将第一光刻胶层涂布到半导体晶片上，
一提供具有多个掩膜元件的掩膜，
一将掩膜相对于被涂层的半导体晶片布置在第一位置处，
一曝光第一光刻胶层并且将掩膜成像在第一光刻胶层中，
一将掩膜或另外的掩膜相对于半导体晶片布置在与第一位置不同的第二位置处，重新曝光第一光刻胶层并且将掩膜成像在第一光刻胶层中，或
一将第二光刻胶层涂布到第一光刻胶层上，将掩膜或另外的掩膜相对于半导体晶片布置在与第一位置不同的第二位置处并且曝光第二光刻胶层并且将掩膜成像在第二光刻胶层中，
一构造结构化的光刻胶层并且借助结构化的光刻胶层结构化半导体晶片，其中在半导体晶片上构造多个结构元件，并且其中在结构元件之间的最大间隔比在掩膜元件之间的最大间隔小，
一将半导体晶片分离成多个发射辐射的半导体器件，这些半导体器件分别具有包括多个结构元件的结构。
[0006]优选地，方法步骤如所列的那样依次被实施。
[0007]根据至少一种实施方式，通过当前所描述的方法产生的结构元件具有三维的外形。结构元件例如可以作为凸起由半导体晶片的材料或半导体晶片的层来构成，使得结构元件通过间隙相互分离，这些间隙包含与结构元件不同的材料、例如空气。替代地，结构元件可以被构造为在半导体晶片或半导体晶片的层中的凹陷，其中结构元件被半导体晶片或半导体晶片的层的连续区域包围。凹陷例如可以利用空气来填充。
[0008]根据至少一种实施方式，结构元件被构造为半球状、圆柱状或棱柱状。特别是为了构造这样的结构元件所述掩膜具有二维的掩膜元件布置，这些掩膜元件具有圆的或矩形的形状。
[0009]根据至少一种实施方式，掩膜元件对于为了曝光所使用的辐射是可透过的。此外，掩膜元件可以被掩膜区域包围，这些掩膜区域比掩膜元件具有更小的辐射透过性。例如掩膜可以被构造为具有圆孔或矩形孔的二维孔矩阵。这样的掩膜特别适用于曝光由负胶构成的胶层。
[0010]替代地，掩膜元件对于为了曝光所使用的辐射可以具有小的辐射透过性。特别是掩膜元件在此情况下被掩膜区域包围，这些掩膜区域比掩膜元件具有更高的辐射透过性。这样的掩膜特别适用于曝光由正胶构成的胶层。
[0011 ] 优选地，可以借助在此所描述的方法制造的结构元件以有规律的间隔被布置在共同的平面内。特别优选地，平行于该共同的平面地确定两个相邻的结构元件之间的间隔。间隔特别是涉及“横向的”间隔，这些间隔在共同的平面内被确定。此外，间隔有利地作为两个相邻的结构元件的重心之间的间隔被说明。相应的适用于掩膜元件之间的间隔。
[0012]结构元件可以以相同的间隔被布置。例如结构元件可以被布置在二维点阵、诸如矩形或六边形点阵的阵点处。为了实现这样的布置，掩膜元件或掩膜开口可以在掩膜中以有规律的间隔被布置。例如掩膜元件可以以等大的间隔被布置，使得两个直接并排布置的掩膜元件相互相距总是等远的。然而也可能的是，为了产生具有等间隔的结构元件而使用掩膜，在该掩膜的情况下在每两个相邻的掩膜元件之间的间隔是不同大小的。例如掩膜元件可以在掩膜的一些区域中比在掩膜的另外的区域中更密地被布置。特别是可以在较高密度的两个区域之间布置较低密度的区域。
[0013]根据至少一种实施方式，所使用的掩膜的掩膜元件具有相同的大小。由此可以制造相同大小的结构元件。例如掩膜元件基本上可以具有二维的外形，使得掩膜元件的“大小”特别是通过沿着掩膜的两个主轴的两个横向尺寸来表征。因为结构元件特别是具有三维的形状，所以在结构元件的情况下向两个横向尺寸添加垂直尺寸，该垂直尺寸相对于横向尺寸横向地、特别是垂直地被布置。特别是掩膜平面平行于该共同的平面延伸，其中该掩膜平面通过两个主轴展开以及结构元件被布置在该共同的平面内。
[0014]不管使用什么类型的掩膜，即不管是否是在其中掩膜元件以相同或不同大小的间隔被布置的掩膜，该方法优选地按照以下方式被执行，即通过带有掩膜的合适位移的多次曝光在该方法的最后形成结构，在该结构中结构元件特别是以等大的间隔被布置。特别是结构元件具有相同的大小并且以有规律的间隔被布置，其中在每两个直接相邻的结构元件之间的间隔特别是等大的。特别是“多次曝光”当前应被理解为，为了制造结构元件要在不同位置处执行至少两个曝光过程。
[0015]在一种优选的构型中，结构元件在完成的结构中相似(beriihren sich)。这样的结构作为打毛或输出耦合结构是特别合适的，因为在这些结构中在结构元件之间相对小的间隙是所期望的。优选地，掩膜元件的最大横向尺寸比掩膜元件之间的最小间隔小。特别是将掩膜元件之间的间隙选择得恰好大到在双曝光的情况下在两个掩膜元件之间恰好有另一个掩膜元件的空间，而在三次曝光的情况下恰好有另两个掩膜元件的空间等等。
[0016]根据至少一种实施方式，该方法在按照扫描器原理工作的投影曝光设备中被实施。此外可设想的是，该方法在所谓的掩膜对准器(Maskaligner)中被执行。半导体晶片的曝光在掩膜对准器的情况下特别是借助邻近曝光来进行。在该曝光方式下，掩膜以大约10-50微米的间隔被定位在光刻胶上方。优选地，掩膜的成像不仅在按照扫描器原理的投影曝光的情况下而且在邻近曝光的情况下都以1:1的比例进行。
[0017]有利地，该方法可以借助投影曝光或邻近曝光不接触地被执行，即掩膜不与被涂布在半导体晶片上的、朝向该掩膜的光刻胶层直接接触地布置，而是相对于该光刻胶层具有大于零的间隔。由此可以减少或防止由掩膜所导致的光刻胶层损伤。
[0018]然而也可设想的是，在在此所描述的方法中执行接触曝光。在这种情况下可以进一步减小可制造的结构元件的大小和间隔。
[0019]曝光设备包括用于产生辐射的辐射源以及掩膜，借助该辐射源半导体晶片被曝光，该掩膜被布置在辐射源和半导体晶片之间的光路中。例如，作为辐射源可以采用发射具有UV范围内的波长的单色辐射的激光。
[0020]在1:1的成像比例的情况下，被成像的掩膜图案在理想情况下不改变。由此例如可以产生在形状和大小上与掩膜元件一致的结构元件。在实际情况中，如曝光过度、曝光不足或干涉的效应在有规律布置的掩膜元件的情况下例如可以导致，所产生的结构元件在形状和大小上轻微地区别于掩膜元件。
[0021]根据至少一种实施方式，掩膜元件借助在第一位置处的曝光间隔一致地被成像在第一光刻胶层中，其中产生多个第一被曝光区域。“间隔一致”特别是意味着，在成像情况下一直保持在两个相邻的掩膜元件之间的横向间隔。
[0022]此外，掩膜元件可以借助在第二位置处的重新曝光间隔一致地被成像在第一光刻胶层或第二光刻胶层中，其中产生多个第二被曝光区域。特别是在两个相邻的第一被曝光区域之间的横向间隔或在两个相邻的第二被曝光区域之间的横向间隔比在相邻的第一和第二被曝光区域之间的间隔大。间隔特别是涉及“横向的”间隔，这些间隔在光刻胶层的平面内被确定。此外，间隔有利地作为两个相邻的被曝光区域的重心之间的间隔来说明。
[0023]优选地，掩膜元件的数量对应于要制造的结构元件的总数的至少25%并且小于要制造的结构元件的总数的100%。这应理解为，为了制造结构元件的总数，特别是在不同的位置处执行至少两个曝光过程，其中每个曝光过程的被成像的掩膜元件在结构化时得出总共要制造的结构元件的一部分。优选地，在每个曝光过程中相同数量的掩膜元件被成像。例如在总共两个曝光过程的情况下，每个曝光过程被成像的掩膜元件在结构化时可以分别得出总共要制造的结构元件的一半。换句话说，结构元件在完成的结构中比掩膜元件在掩膜中更密地、即以更小的间隔被布置。
[0024]根据至少一种实施方式，执行至少两个曝光过程，直至获得在两个相邻的被曝光区域之间的所期望的间隔，并且借助被曝光区域制造结构元件。
[0025]根据至少一种实施方式，在以下方向上进行从第一位置到第二位置的位置变化，在该方向上在第一被曝光区域之间的间隔比借助被曝光区域制造的结构元件之间的所期望的间隔大。
[0026]有利地，借助当前所描述的方法借助多次曝光可以比在单次曝光的情况下更大地选择掩膜元件之间的间隔，由此可以减小例如干涉效应。生产可用的分辨率因此可以被放大，使得可以在结构元件之间实现更小的间隙。
[0027]可设想的是，为了制造结构元件使用唯一的掩膜。在第一曝光行程中，掩膜相对于半导体晶片被布置在第一位置处。然后在第二曝光行程中，相同的掩膜相对于第一位置有位移地被布置在第二位置处。通过使用唯一的掩膜，可以产生重复的图案。特别是由此所有的结构元件在形状和/或大小上相同地被构造。替代地可以使用具有不同图案的不同掩膜，其中可以制造在形状和/或大小上相互不同的结构元件。
[0028]根据该方法的一种优选的实施方式，在半导体晶片上涂布唯一的光刻胶层。此外，该光刻胶层优选地至少两次利用相同的掩膜被曝光，即在光刻胶层上执行至少两个利用相同掩膜的曝光过程。在这种情况下，由负胶构成的光刻胶层是特别合适的。特别是利用负胶轻易地可以多次曝光唯一的光刻胶层。
[0029]替代地可以将第一和第二光刻胶层涂布到半导体晶片上。优选地，第一和第二光刻胶层分别被曝光一次。特别是可以将相同的掩膜用于第一和第二光刻胶层。此外，可以分别将相同的材料用于第一和第二光刻胶层。在第二光刻胶层被涂布、被曝光和被显影之前，例如可以将第一光刻胶层曝光并且显影。在这种情况下，正胶也可以被用于光刻胶层。在该实施例中，“结构化的光刻胶层”可以被介绍为特别是包括第一和第二光刻胶层的未被曝光区域的层。
[0030]合适的光刻胶是含聚合物的胶，该胶优选地被离心涂布到半导体晶片上。作为正胶，Novolake是特别合适的。在这种情况下可以获得具有直至几十微米厚度的光刻胶层。[0031 ] 有利地，第一和第二位置之间的间隔小于掩膜元件之间的间隔。特别是位置变化导致掩膜元件移动到已经被成像的掩膜元件之间的间隙中。
[0032]根据至少一个实施方式，通过掩膜平行于半导体晶片的主延伸平面的移动进行从第一位置到第二位置中的位置变化，而半导体晶片停留在其初始位置中。
[0033]替代地，可以通过半导体晶片沿着半导体晶片的主延伸平面的移动进行从第一位置到第二位置中的位置变化，而掩膜停留在其初始位置中。
[0034]优选地，掩膜平面和主延伸平面相互平行地取向。
[0035]有利地，可以通过当前所描述的方法利用常规的曝光设备完成具有低于以下分辨率极限的大小和间隔的结构元件，该曝光设备的生产可用的分辨率极限在单次曝光的情况下对于横向尺寸是2.5 μ m并且对于横向间隔是5 μ m。特别是可以借助在此所描述的方法实现具有最小I μ m和最大2 μ m的横向尺寸以及最小2 μ m和最大4 μ m的间隔的结构元件。
[0036]可以是±125nm的曝光设备的定位精确度足够用于在此所描述的方法。特别是不精确度可以在完成的结构中用作多次曝光的证据。借助多次曝光可以比单次曝光的情况更大地选择掩膜元件的间隔，由此可以减小干涉效应并且可以改进成像质量以及也因此改进分辨率。
[0037]根据至少一种实施方式，结构元件被构造在半导体晶片的半导体层序列中。半导体层序列可以具有用于产生辐射而被设置的活性层。例如半导体层序列或半导体层序列的至少一层可以由基于氮化物化合物半导体的材料构成。“基于氮化物化合物半导体”在本上下文中意味着，半导体层序列包括氮化物一III/ V—化合物半导体材料、优选地AlnGamIrvn_mN，其中O彡η彡1、0彡m彡I以及n+m彡I。在此该材料不必强制地具有按照上面公式的数学上精确的组成。更确切地说，该材料可以具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，这些掺杂物和附加的组成部分基本上不改变AlnGamIrvn-mN材料的特征性物理特性。然而，出于简易的原因上面的公式只包含晶格的主要组成部分(Al、Ga、In、N)，尽管这些组成部分可以部分地通过少量其它物质代替。
[0038]此外，半导体晶片可以包括衬底，该衬底被结构化并且被配备结构元件。特别是可以将半导体层序列布置在例如含有蓝宝石的衬底上。
[0039]半导体晶片可以包括其它层、诸如接触层或镜面层，它们特别是金属层，这些层可以被结构化并且被配备结构元件。
[0040]根据至少一种实施方式，半导体晶片在构造结构元件之后被分离成多个发射辐射的半导体器件，这些半导体器件分别具有包括多个结构元件的结构。

【专利附图】

【附图说明】
[0041]其它的优点和有利的实施方式和改进方案由下文中结合图1到9描述的实施方式得出。
[0042]其中:
图1示出具有多个结构元件的结构的示意俯视图，该结构借助在此所描述的方法被制造，
图2示出根据该方法的第一实施例的用于制造如在图1中所示出的结构的掩膜的示意俯视图，
图3示出利用在图2中所示出的掩膜制造的结构的示意俯视图，
图4示出根据该方法的第二实施例的用于制造如在图1中所示出的结构的掩膜的示意俯视图，
图5示出利用在图4中所示出的掩膜制造的结构的示意俯视图，
图6示出根据该方法的一个实施例的方法步骤的示意横截面视图，
图7示出根据一个实施例的发射辐射的半导体器件的示意横截面视图，
图8示出根据一个实施例的半导体器件的示意横截面视图，
图9示出借助在此所描述的方法制造的结构的REM照片。

【具体实施方式】
[0043]在图1中示出结构1，该结构借助在此所描述的方法、即特别是借助多次曝光被制造。结构I包括多个结构元件2，其中每两个直接相邻的结构元件2相互具有间隔a。特别是该间隔a对应于分辨率极限并且有利地是最小2 μ m和最大4 μ m。
[0044]在所示出的实施例中，结构元件2被有规律地布置，其中间隔a在该实施例中全部是等大的。所考虑的间隔a特别是涉及横向间隔，这些间隔平行于共同的平面或在共同的平面内被确定，结构元件2被布置在该平面内。此外，间隔a有利地作为两个相邻的结构元件2的重心(未被标记出)之间的间隔被说明。
[0045]此外，结构元件2在该实施例中分别具有横向尺寸d，该横向尺寸特别是平行于共同的平面或在共同的平面内被确定，结构元件2被布置在该平面内。优选地，该横向尺寸d是最小I μ m和最大2 μ m。进一步优选地,结构元件2以相同的形状和大小被构造。结构元件2具有二维的外形，该外形是圆的或圆形的。结构元件2可以具有另外的横向尺寸(未被不出)，该另外的横向尺寸特别是与横向尺寸d—样大并且与该横向尺寸d横向地、优选地垂直地被布置。此外，结构元件2可以具有三维的形状，该形状例如是半球状或圆柱状。
[0046]结构元件2在该实施例中被布置在六边形点阵的阵点处。
[0047]图2示出用于制造如在图1中所示出的结构I的掩膜3的第一实施例。该掩膜3具有多个掩膜元件4，其中两个直接相邻的掩膜元件4相互具有间隔a'。在两个直接相邻的掩膜元件4之间的间隔a'特别是分辨率极限的两倍大，该分辨率极限可以借助在此所描述的多次曝光、特别是可以借助按照扫描器原理工作的投影曝光设备获得。优选地，该间隔 a'是 4μηι。
[0048]掩膜元件4被构造为掩膜3中的开口并且被连续的掩膜区域包围。掩膜元件4比连续的掩膜区域具有更高的辐射透过性。通过连续的掩膜区域可以减小散光效应，这特别是在高反射的晶片材料、如蓝宝石或金属表面的情况下是有利的。
[0049]掩膜元件4被有规律地布置。为了制造如在图1中所示出的结构1，在该实施例中掩膜元件4也以相同的间隔V被布置，其中在结构I中结构元件2以相同的间隔a被布置。在两个直接相邻的掩膜元件4之间的间隔a'可以是两个直接相邻的结构元件2之间的间隔a的两倍大，即a' =2a适用(参见图1)。为了制造六边形的点阵，掩膜元件4同样可以被布置在六边形点阵的阵点处。在这种情况下，掩膜开口 4在掩膜3中的密度有利地是结构元件2在完成的结构I中的密度的三分之一。换句话说，掩膜3特别是三次被成像，直至达到所期望的密度。
[0050]掩膜3优选地被二维地构造，即掩膜3的长和宽是掩膜3的重要计量单位。相应地，掩膜元件4也被二维地构造。掩膜元件4的横向尺寸(Γ优选地对应于要制造的结构元件2的横向尺寸d。掩膜元件4有利地形状和大小一致地被构造。例如掩膜元件4构造为圆或圆形地，其中横向尺寸d'对应于直径。横向尺寸d'可以采用分辨率极限范围内的值并且大约是I μ m。
[0051]为了制造其中结构元件2以等大的间隔a被布置的结构1，掩膜3多次被成像到光刻胶层5中。如在图3中所示出的，掩膜元件4首先被成像在光刻胶层5中的第一位置处，其中产生多个第一被曝光区域4'。之后,掩膜3和光刻胶层5或半导体晶片相对于彼此有位移地被布置，使得掩膜3处于第二位置处(参见箭头)。掩膜元件4之后在第二位置处被成像，其中产生多个第二被曝光区域4'，。最后，掩膜3和光刻胶层5或半导体晶片第二次相对于彼此有位移地被布置，使得掩膜3处于与第一和第二位置不同的第三位置处(参见箭头)。掩膜元件4之后在第三位置处被成像，其中产生多个第三被曝光区域4'，，。
[0052]特别是进行位置变化，使得在两个相邻的被曝光区域4'、4' ' Λ'''之间的间隔在重新曝光之后比在重新曝光之前小。
[0053]在曝光过程结束之后，在两个直接相邻的被曝光区域4'、4' ' A1 1 1之间的间隔优选地对应于结构元件2的所期望的间隔a (参见图1)。
[0054]图4示出用于制造如在图1中所示出的结构I的掩膜3的第二实施例。该掩膜3具有多个掩膜元件4，这些掩膜元件特别是掩膜开口。掩膜元件4被有规律地布置。然而，掩膜元件4以不同大小的间隔al、a2被布置。在两个直接相邻的掩膜元件4之间的较大的间隔al可以是两个要制造的直接相邻的结构元件2之间的间隔a的两倍，即al = 2a适用。在两个直接相邻的掩膜元件4之间的间隔al因此可以是4μπι。此外，在两个直接相邻的掩膜元件4之间的较小的间隔a2可以与两个要制造的直接相邻的结构元件2之间的间隔a—样大，即a2 = a适用。间隔a2因此可以是2 μ m。通过不同的间隔al、a2得出具有较高密度的掩膜元件4的区域和具有较低密度的掩膜元件4的区域，其中特别是在两个较高密度的区域之间布置较低密度的区域。特别是掩膜元件4在掩膜3中的密度在该实施例中是结构元件2在完成的结构I中的密度的一半大。
[0055]掩膜3优选地二维地构造。相应地,掩膜元件4也二维地构造。掩膜元件4的横向尺寸d'优选地对应于要制造的结构元件2的横向尺寸d。优选地，掩膜元件4被构造为圆形的，因此横向尺寸d'对应于直径，其中d'大约等于I μ m。
[0056]为了制造完成的结构1，掩膜3被两次成像到光刻胶层5中，其中在完成的结构I中结构元件2以等大的间隔a被布置。如在图5中所示出的，掩膜3被成像在第一位置处，其中产生多个第一被曝光区域4'。之后,掩膜3和光刻胶层5相对于彼此有位移地被布置，使得掩膜3处于第二位置处。掩膜3之后被成像在第二位置处，其中产生多个第二被曝光区域4'，。位置变化在以下方向上进行，在该方向上在第一被曝光区域4'之间的间隔应该被减小。
[0057]在该实施例中，在曝光过程结束之后，在两个直接相邻的被曝光区域4'、4''之间的间隔也有利地对应于结构元件2的所期望的间隔a (参见图1)。
[0058]图6示出在此所描述的方法的方法步骤，在该方法步骤中被布置在半导体晶片6上的光刻胶层5第一次被曝光。掩膜3以大于零的间隔布置在光刻胶层5上，使得曝光不接触地进行。通过掩膜开口 4利用辐射7来对光刻胶层5曝光，该辐射来自辐射源(未被示出)。
[0059]在所示出的实施例中，负胶被用于光刻胶层5。通过曝光，被曝光区域4'的可溶解性下降。优选地，被曝光区域4'的间隔a'，对应于掩膜开口 4的间隔a'或al (参见图2和图4)。换句话说，掩膜元件4间隔一致地被成像在光刻胶层5中。此外，被曝光区域4'的横向尺寸d',优选地对应于掩膜开口 4的横向尺寸d'(参见图2和图4)。换句话说，掩膜元件4大小一致地被成像在光刻胶层5中。这也适用于第二曝光过程(未被示出)。
[0060]之后在显影中，被曝光区域4'(以及被曝光区域4' ' Λ'''，参见图3和图
5)保留住，即光刻胶层5被结构化。在被显影区域之间的间隙中，半导体晶片6在紧接着的方法步骤中被蚀刻，使得构造出结构元件(未被示出)。半导体晶片6因此借助结构化的光刻胶层5被结构化。
[0061]半导体晶片6包括半导体层序列8和衬底9，半导体层序列8被布置在该衬底上。半导体层序列8包括与衬底9邻接的第一半导体层8A、与光刻胶层5邻接的第二半导体层SC和布置在第一和第二半导体层8A、8C之间的活性层SB。在所示出的实施例中，第二半导体层8C被结构化。结构化以及随后分离的结果在图7中被示出。
[0062]图7示出发射辐射的半导体器件10的一个实施例，该半导体器件根据在此所描述的方法来制造。发射辐射的半导体器件10具有用于产生辐射的活性层SB。具有多个结构元件2的结构I被布置在半导体器件10的外侧上，该结构优选地如在图1中所示出的那样被构造。特别是结构元件2是构造在第二半导体层SC中的凸起。结构I适用于作为用于改进来自半导体器件10的光输出耦合的输出耦合结构。
[0063]图8示出半导体器件10的一个实施例，该半导体器件特别是被设置用于辐射发射。在此情况下其上布置了半导体层序列8的衬底9配备结构1，该结构根据在此所描述的方法来制造。结构I被布置在衬底9的表面上，该表面与半导体层序列8接触。优选地，半导体层序列8在配备结构I的表面上生长。结构I具有多个结构元件2，这些结构元件在该实施例中被构造为半球状。
[0064]例如衬底9可以由蓝宝石构成并且因此特别好地适用于输出耦合蓝光，该蓝光在使用AlInGaN用于活性层SB的情况下优选地被该活性层发射。
[0065]在图9中所示出的结构I借助由正胶构成的第一和第二光刻胶层的单次曝光形成。在这种情况下，被曝光区域的可溶解性通过曝光增加。在该情况下，例如可以使用具有掩膜元件的掩膜，该掩膜在结构元件应该被构造的地点处不让或几乎不让辐射通过。随后，第一光刻胶层被显影，其中只残留未被曝光的区域。这些区域之后可以例如通过加热被固化，从而不可能对光刻胶层第二次显影。因此第二光刻胶层被涂布并且利用相同的掩膜在第二位置处被曝光。在第二光刻胶层显影之后，半导体晶片可以被蚀刻。借助第一光刻胶层产生的结构元件2a可以在完成的结构中具有比借助第二光刻胶层产生的结构元件2b更低的高度。
[0066]本发明不通过借助实施例的描述限制。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的每个组合，这特别是包含专利权利要求中的特征的每个组合，即使该特征或该组合本身没有明确地在专利权利要求或实施例中被说明。
[0067]本专利申请要求德国专利申请102013108876.7的优先权，该德国专利申请的公开内容通过回引被结合于此。
【权利要求】
1.用于在发射辐射的半导体器件(10)中制造结构(I)的光刻方法，具有以下步骤:一提供半导体晶片(6)，所述半导体晶片具有用于构成发射辐射的半导体器件(10)的半导体层序列(8)， 一将第一光刻胶层(5)涂布到所述半导体晶片(6)上， 一提供具有多个掩膜元件(4)的掩膜(3)， 一将所述掩膜(3)相对于被涂层的半导体晶片(6)布置在第一位置处， 一曝光所述第一光刻胶层(5)并且将所述掩膜(3)成像在所述第一光刻胶层(5)中，一将所述掩膜(3)或另外的掩膜相对于半导体晶片(6)布置在与所述第一位置不同的第二位置处，重新曝光所述第一光刻胶层(5)并且将所述掩膜(3)成像在所述第一光刻胶层(5)中，或 一将第二光刻胶层涂布到所述第一光刻胶层(5)上，将所述掩膜(3)或另外的掩膜相对于半导体晶片(6)布置在与所述第一位置不同的第二位置处并且曝光所述第二光刻胶层并且将所述掩膜(3)成像在所述第二光刻胶层中， 一构造结构化的光刻胶层(5)并且借助所述结构化的光刻胶层(5)来结构化所述半导体晶片(6)，其中多个结构元件(2、2a、2b)被构造在所述半导体晶片(6)上，并且其中在所述结构元件(2)之间的最大间隔(a)比掩膜元件(4)之间的最大间隔(a'、al)小， 一将所述半导体晶片(6)分离成多个发射辐射的半导体器件(10)，所述半导体器件分别具有包括多个结构元件(2、2a、2b)的结构(I)。
2.根据权利要求1所述的光刻方法，其中所述结构元件(2、2a、2b)在完成的结构(I)中比所述掩膜元件(4)在所述掩膜(3)中更密地布置。
3.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中借助在第一位置处的曝光将所述掩膜元件(4)间隔一致地成像在所述第一光刻胶层(5)中并且产生多个第一被曝光区域(4')。
4.根据权利要求3所述的光刻方法，其中借助在第二位置处的重新曝光将所述掩膜元件(4)间隔一致地成像在所述第一光刻胶层(5)或第二光刻胶层中并且产生多个第二被曝光区域(4'，)，其中在两个相邻的第一被曝光区域(4')之间的间隔或在两个相邻的第二被曝光区域(4'，)之间的间隔比在相邻的第一和第二被曝光区域(4'、4'，)之间的间隔大。
5.根据权利要求3或4所述的光刻方法，其中从所述第一位置到所述第二位置中的位置变化在以下方向上进行，在所述方向上在第一被曝光区域(4')之间的间隔(a'、al)比借助被曝光区域(4'、4'，)制造的结构元件(2、2a、2b)之间的所期望的间隔(a)大。
6.根据权利要求5所述的光刻方法，其中执行至少两个曝光过程，直至达到两个相邻的被曝光区域(4'、4'，)之间的所期望的间隔，并且借助所述被曝光区域(4'、4'，)制造所述结构元件(2、2a、2b)。
7.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中在第一和第二位置之间的间隔比在所述掩膜元件(4)之间的间隔(a'、al)小。
8.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中所述掩膜元件(4)具有相同的大小并且以有规律的间隔被布置，其中两个直接相邻的掩膜元件(4)相互相距总是等远的。
9.根据权利要求1到7之一所述的光刻方法，其中所述掩膜元件(4)具有相同的大小并且以有规律的间隔被布置，其中在每两个直接相邻的掩膜元件(4)之间的间隔是不同大小的。
10.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中在所述半导体晶片(6)上涂布唯一的光刻胶层(5)并且利用相同的掩膜(3)执行至少两个曝光过程。
11.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中在所述半导体晶片(6)上涂布第一光刻胶层(5)和第二光刻胶层，并且所述第一光刻胶层(5)和所述第二光刻胶层分别被曝光一次，其中对第一光刻胶层(5 )和第二光刻胶层使用相同的掩膜(3 )。
12.根据权利要求11所述的光刻方法，其中正胶被用于第一光刻胶层(5)和第二光刻月父层O
13.根据权利要求1到10之一所述的光刻方法，其中负胶被用于所述胶层(5)。
14.根据上述权利要求之一所述的光刻方法，其中通过所述半导体晶片(6)沿着半导体晶片的主延伸平面的移动进行从所述第一位置到所述第二位置中的位置变化，而所述掩膜(3)停留在其初始位置中。
15.根据权利要求1到13之一所述的光刻方法，其中通过所述掩膜(3)平行于半导体晶片(6)的主延伸平面的移动进行从所述第一位置到所述第二位置中的相对位置变化，而所述半导体晶片(6)停留在其初始位置中。
16.根据权利要求1所述的光刻方法，其中在所述半导体器件(10)中的所述结构(I)是输出I禹合结构。
17.根据权利要求1所述的光刻方法，其中所述结构元件(2)在所述完成的结构(I)中相似。
18.用于在半导体器件(10)中制造结构(I)的光刻方法，具有以下步骤: 一提供包括衬底(9)的半导体晶片(6)， -将第一光刻胶层(5 )涂布到所述衬底(9 )上， 一提供具有多个掩膜元件(4)的掩膜(3)， 一将所述掩膜(3)相对于被涂层的衬底(9)布置在第一位置处， 一曝光所述第一光刻胶层(5)并且将所述掩膜(3)成像在所述第一光刻胶层(5)中，一将所述掩膜(3)或另外的掩膜相对于衬底(9)布置在与所述第一位置不同的第二位置处，重新曝光所述第一光刻胶层(5)并且将所述掩膜(3)成像在所述第一光刻胶层(5)中，或 一将第二光刻胶层涂布到所述第一光刻胶层(5)上，将所述掩膜(3)或另外的掩膜相对于衬底(9 )布置在与所述第一位置不同的第二位置处并且曝光所述第二光刻胶层并且将所述掩膜(3)成像在所述第二光刻胶层中， 一构造结构化的光刻胶层(5)并且借助所述结构化的光刻胶层(5)来结构化所述衬底(9 )，其中多个结构元件(2、2a、2b )被构造在所述衬底(9 )上，并且其中在所述结构元件(2 )之间的最大间隔(a)比所述掩膜元件(4)之间的最大间隔(a'、al)小， 一将半导体层序列(8)生长到所述衬底(9)的配备结构元件(2)的表面上。
【文档编号】H01L33/00GK104375387SQ201410401977
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】B.贝姆, S.霍伊布尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司