半导体器件制造方法及半导体器件技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件制造方法，包括至少一道刻蚀工序，用于以图案化的光刻胶作为掩模，将图案转移至由第一III

【技术实现步骤摘要】
半导体器件制造方法及半导体器件


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种基于III
‑
V族化合物的半导体器件制造方法。

技术介绍

[0002]III
‑
V族化合物，是元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，通常所说的III
‑
V族半导体是由上述III族和V族元素所形成的两元化合物，其成分化学比为1：1。III
‑
V族化合物半导体材料在光电子器件、光电集成、超高速微电子器件和超高频微波器件及电路上已得到了重要应用，具有广阔前景。目前工业上所使用的III
‑
V族半导体主要为砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓。
[0003]由于材料自身特性的原因，基于III
‑
V族化合物的半导体器件制造工艺相比传统的Si、Ge系半导体存在很多不同之处，例如使用Si系材料制作的半导体器件具有成熟的COMS工艺，只需要事先设计好需要的器件结构，便可以按照统一的流程进行制作；而III
‑
V族化合物半导体由于材料的不同，在干法刻蚀气体、湿法腐蚀液体方面都有很大的不同。比如砷化镓材料常用的刻蚀气体是氯气、氩气、三氯化硼。而磷化铟材料常用的刻蚀气体为氯气、甲烷、氩气，这其中也包括刻蚀工序中的光刻胶去除。在半导体器件制造过程中，往往需要至少一道刻蚀工序，以在半导体衬底或层结构上刻蚀形成所需要的图案；这一工序的通常是以图案化的光刻胶作为掩模，以实现按照掩膜版上的设计刻蚀基片或层结构的目的，当刻蚀结束后，需要将光刻胶从晶片表面剥除，以便进行下一工序。现有的光刻胶去除方法主要有以下几类：第一类直接去胶法。即在去除光刻胶时使用有机溶剂（如丙酮）或者专用的去胶液对光刻胶进行去除，这种方法有两个缺点，一是去胶时间相对较长，且需要水浴加热，二是去胶往往不够干净彻底，这是这个方法最大的缺点。第二类是等离子体预先轰击法。这类方法是在光刻胶作为掩膜进行干法刻蚀前，对光刻胶进行等离子体轰击（主要是氧气离化的等离子），使得光刻胶与刻蚀材料的结合不是那么紧密。从而在之后使用有机溶剂去除光刻胶时，更容易去除。这类方法主要的缺点是无法将光刻胶去除干净，只能起到一定的改善效果。第三类是氧气辉光法。这类方法是先使用有机溶剂去除光刻胶。此时在刻蚀材料的表面会有一些光刻胶残留。之后在ICP中使用O2对刻蚀材料表面进行轰击，从而将光刻胶去除。这种方法首先会对刻蚀材料的表面造成损害，并且对于一些容易氧化的材料会使得刻蚀材料出现氧化，从而影响器件的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有光刻胶去除工艺的不足，提供一种半导体器件制造方法，可在刻蚀工序中实现光刻胶的彻底去除，且对刻蚀目标层的表面几乎不造成损伤。
[0005]本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种半导体器件制造方法，包括至少一道刻蚀工序，用于以图案化的光刻胶作为
掩模，将所述图案转移至由第一III
‑
V族半导体材料所构成的刻蚀目标层，并清除光刻胶；所述刻蚀工序包括以下步骤：在刻蚀目标层上形成由第二III
‑
V族半导体材料所构成的隔离层，所述第二III
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V族半导体材料与第一III
‑
V族半导体材料具有腐蚀选择性且两者晶格匹配；在所述隔离层上涂抹光刻胶并使之图案化；以图案化的光刻胶作为掩模，将所述图案刻蚀转移至隔离层和刻蚀目标层；去除至少部分光刻胶；通过选择性湿法腐蚀工艺去除隔离层以及其上的残留光刻胶。
[0006]优选地，使用外延生长的方式在刻蚀目标层上形成所述隔离层。
[0007]优选地，所述隔离层的厚度为50nm～150nm。
[0008]作为本专利技术其中一个优选方案，所述第一III
‑
V族半导体材料为Al
x
Ga1‑
x
As，所述第二III
‑
V族半导体材料为Al
y
Ga1‑
y
As，其中，x的取值范围为0～0.4，y的取值范围为0.7～1。
[0009]优选地，所述选择性湿法腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为HF溶液体系。
[0010]进一步优选地，所述选择性腐蚀液为稀释HF溶液，稀释比例HF:H2O=1：20。
[0011]作为本专利技术另一优选方案，所述第一III
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V族半导体材料为Al
x
Ga1‑
x
As，所述第二III
‑
V族半导体材料为Al
y
Ga1‑
y
As，其中，x的取值范围为0.8～1，y的取值范围为0～0.2。
[0012]优选地，所述选择性湿法腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为50 %柠檬酸溶液与 30 %双氧水溶液按1 ∶1 ～ 3 ∶1的体积比混合而成。
[0013]进一步优选地，所述选择性腐蚀液为50 %柠檬酸溶液与 30 %双氧水溶液按1 ∶2的体积比混合而成。
[0014]作为本专利技术又一优选方案，所述第一III
‑
V族半导体材料为InGaAs，所述第二III
‑
V族半导体材料为InP。
[0015]优选地，所述选择性湿法腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为：H3PO4:HCl=3:1～10:1的酸性溶液，或HCl:H2O =5:1～3:1的酸性溶液，或HCl:H3PO4:H2O =3:1:1的酸性溶液。
[0016]进一步优选地，所述选择性腐蚀液为HCl:H2O =3:1的酸性溶液。
[0017]作为本专利技术再一优选方案，所述第一III
‑
V族半导体材料为InGaAsP，所述第二III
‑
V族半导体材料为InP。
[0018]优选地，所述选择性湿法腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为：HCl:CH3COOH=1:1的酸性溶液，或HCl:H2O =2:1~1:1的酸性溶液，或H3PO4:HBr =1:1的酸性溶液。
[0019]进一步优选地，所述选择性腐蚀液为HCl:H2O =1:1的酸性溶液。
[0020]基于以上技术方案还可以得到：一种半导体器件，使用如上任一技术方案所述方法制造。
[0021]相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：本专利技术根据III
‑
V族半导体材料体系的极强的选择湿法腐蚀特性，通过在刻蚀目标层与光刻胶之间设置与刻蚀目标层具有腐蚀选择性且两者晶格匹配的隔离层，然后在刻蚀完成后利用选择性湿法腐蚀工艺将隔离层以及其上的光刻胶去除，相比现有各种去胶方案，可更彻底地清除光刻胶，且对刻蚀目标层的表面几乎不造成损伤。
附图说明
[0022]图1为VCSEL芯片制造过程中的传统去胶方案示意图；图2为本专利技术的去胶方案示意图。
具体实施方式
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件制造方法，包括至少一道刻蚀工序，用于以图案化的光刻胶作为掩模，将所述图案转移至由第一III
‑
V族半导体材料所构成的刻蚀目标层，并清除光刻胶；其特征在于，所述刻蚀工序包括以下步骤：在刻蚀目标层上形成由第二III
‑
V族半导体材料所构成的隔离层，所述第二III
‑
V族半导体材料与第一III
‑
V族半导体材料具有腐蚀选择性且两者晶格匹配；在所述隔离层上涂抹光刻胶并使之图案化；以图案化的光刻胶作为掩模，将所述图案刻蚀转移至隔离层和刻蚀目标层；去除至少部分光刻胶；通过选择性湿法腐蚀工艺去除隔离层以及其上的残留光刻胶。2.如权利要求1所述半导体器件制造方法，其特征在于，使用外延生长的方式在刻蚀目标层上形成所述隔离层。3.如权利要求1所述半导体器件制造方法，其特征在于，所述隔离层的厚度为50nm～150nm。4.如权利要求1所述半导体器件制造方法，其特征在于，所述第一III
‑
V族半导体材料为Al
x
Ga1‑
x
As，所述第二III
‑
V族半导体材料为Al
y
Ga1‑
y
As，其中，x的取值范围为0～0.4，y的取值范围为0.7～1。5.如权利要求4所述半导体器件制造方法，其特征在于，所述选择性湿法腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为HF溶液体系。6.如权利要求5所述半导体器件制造方法，其特征在于，所述选择性腐蚀液为稀释HF溶液，稀释比例HF:H2O=1：20。7.如权利要求1所述半导体器件制造方法，其特征在于，所述第一III
‑
V族半导体材料为Al
x
Ga1‑
x
As，所述第二III
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：张玉乾，唐家乐，赖铭智，孙长征，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：