[发明专利]一种制备半导体垂直剖面结构的光刻方法

说明书

本发明公开了一种制备半导体垂直剖面结构的光刻方法的制备方法，根据光刻图形设计分隔构件，所述分隔构件包括罩板，罩板具有遮蔽区和镂空区，镂空区周缘垂直向下延伸形成隔板；在半导体基板表面涂覆光刻胶后放置分隔构件，并使隔板嵌入光刻胶中将光刻胶对应遮蔽区和对应镂空区的部分物理隔开，然后进行曝光、显影以及后续的蚀刻工艺。通过分隔构件物理隔离需曝光部分的光刻胶，可实现九十度的垂直剖面，实现了低成本，高精度的光刻工艺。

技术领域

本发明属于光刻技术领域，具体涉及一种制备半导体垂直剖面结构的光刻方法。

背景技术

光刻技术在半导体及相关产业中占极其重要的地位，随着电子产业对精度尺寸的要求越来越高，光刻技术在应用中也需要不断进步以满足产业需求，而光刻技术同时还存在成本高，工艺可靠性、技术稳定性及良率低的问题。

光刻胶中含有光致酸产生剂，在曝光过程中光致酸产生剂会分解产生酸。在烘烤过程中这些酸作为催化剂使得聚合物上悬挂的酸不稳定基团脱落，产生新的酸，当足够多的基团脱落后，光刻胶就能溶于显影液。在实际生产中曝光时，由于光刻胶更接近光照的部分产生的酸浓度，比远离光照的部分中产生的酸浓度高，导致显影时光刻胶的溶解速度不一致，进而出现倒梯形的形貌。这直接影响了光刻工艺的精度。

在一些需要垂直剖面半导体结构的制备中，光刻过程形成的倒梯形的形貌会影响其精度，特别是在微米级别的精度下，所以提出形成半导体垂直剖面结构的光刻方法是必要的。目前用于实现垂直剖面的光刻胶成本较高，并且在效果上也无法满足高精度光刻的需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种制备半导体垂直剖面结构的光刻方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种制备半导体垂直剖面结构的光刻方法的制备方法，根据光刻图形制作耐酸碱且不透明的分隔构件，所述分隔构件包括罩板，所述罩板具有遮蔽区和镂空区，镂空区周缘垂直向下延伸形成隔板；所述光刻方法包括以下步骤：

1)于半导体基片表面涂覆光刻胶；

2)将分隔构件放置于光刻胶表面，向下按压至隔板嵌入光刻胶中，使光刻胶对应遮蔽区和对应镂空区的部分互相独立，然后对光刻胶进行软烘；

3)将步骤2)的结构置于曝光机中，进行曝光；

4)进行显影工艺，去除镂空区对应的光刻胶得到蚀刻窗口；

5)移除分隔构件；

6)对蚀刻窗口内的半导体基片进行蚀刻，蚀刻完成后，剥离光刻胶。

可选的，所述光刻胶是正性光刻胶，采用旋涂工艺涂覆于所述半导体基板表面；所述隔板的高度大于所述光刻胶厚度。

可选的，所述步骤2)中，采用机械吸板将所述分隔构件放置于所述光刻胶表面，采用机械压板按压所述分隔构件2～10s。

可选的，所述步骤2)中，软烘是在80-110℃下烘烤80-150s，随后在20-30℃下冷烤3-8min。

可选的，所述步骤3)中，所述曝光的功率密度为200-1000J/cm²，曝光时间40-100s。

可选的，所述隔板的厚度范围为1-100μm，所述镂空区的最小尺寸为1μm。

可选的，所述罩板具有多个镂空区，相邻镂空区的最小间隔至少1μm。

可选的，所述分隔构件的材料选自合金或聚合物材料，例如铂合金、钛合金、聚酰亚胺PI，聚苯硫醚PPS，聚醚醚酮PEEK。此外，其他具有耐酸碱、耐高温和紫外阻挡特性的材料也可适用。

本发明的有益效果为：