[发明专利]一种自对准双台面器件结构制作方法

说明书

本发明为一种自对准双台面器件结构制作方法，基于光刻胶回流工艺实现了一步光刻制备出双台面器件结构，且双台面中心自动对准；本发明的优点：省去了一步光刻，提升了流片效率，降低流片成本；大台面与小台面边沿间距可以小于1um，且边沿间距可以调节光刻胶回流工艺控制，特别适合高占空比的焦平面阵列制备。

技术领域

本发明属于半导体光电器件应用领域，具体涉及一种自对准双台面器件结构制作方法。

背景技术

宽禁带半导体材料广泛应用于紫外波段的光电器件，典型材料有GaN、SiC、ZnO等。利用宽禁带材料的雪崩击穿效应制备的APD (Avalanche Photodiode) 光探测器件具备极高的雪崩增益，可以探测微弱紫外光甚至紫外单光子，广泛应用于环境监测、医疗设备等领域。

基于宽禁带材料的APD器件结构一般为台面结构，高场雪崩时容易发生台面侧壁吸收复合漏电与边沿击穿。为实现10^5以上的高雪崩增益，文献（Appl. Phys. Lett. 94，221109（2009））提出了GaN APD的双台面器件结构，并验证了双台面器件结构可以有效降低器件的侧壁漏电，防止边沿击穿。文献（IEEE Journal of Quantum Electronics, 2009,45（12）：1524-1528）进一步验证了双台面结构可以有效降低SiC APD的漏电流，抑制边沿击穿，表明双台面器件结构的通用性和有效性。

双台面器件结构如图1所示，目前的实现手段均是通过两次光刻和两次刻蚀实现，第一步光刻和刻蚀形成大台面，第二步光刻和刻蚀形成小台面。基于两次光刻的双台面工艺的不足之处：

1.引入了光刻套准步骤，每个片子的套准误差不同，降低了工艺良率，也影响了芯片的片间一致性。两次套刻的套准误差使得小台面偏离大台面的中心，如果套准误差较大，将使得小台面靠近大台面一侧，器件结构失效。

2.存在二次刻蚀问题。第一步光刻和刻蚀，形成大台面。第二步光刻和刻蚀，形成了小台面，但第一步的大台面被二次刻蚀，大台面的有效深度不容易控制。

3.考虑到套刻容差，大台面与小台面的直径差要大于2倍正常套刻误差。如对接触式曝光，一般套刻误差在2um到3um，那么大台面的直径就需要比小台面大6um以上，才能保证小台面和大台面的套准。考虑到小台面的直径才是器件的有效面积，双台面结构虽然能提升器件性能，但极大降低了焦平面器件阵列的占空比，浪费了芯片面积。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种自对准双台面器件结构制作方法，利用光刻胶的高温回流工艺，只需一步光刻两次刻蚀即可形成双台面器件结构。由于光刻胶是由有机溶剂、聚合物树脂和光敏剂组成的溶液，旋涂前烘后在一定温度下又是一种软性材料，具有很好的回流效果。不同的光刻胶具有不同的软化温度和回流特性，广泛应用于微透镜、平坦化等应用领域。

本发明的技术方案如下：

一种自对准的双台面器件结构制作方法，其特征在于步骤包括：

步骤1，旋涂光刻胶，光刻后形成小台面光刻图形，图形直径Φ1；

步骤2，利用光刻胶做掩膜，干法刻蚀形成小台面结构；

步骤3，光刻胶高温回流，光刻胶软化熔融流动，自动覆盖小台面侧壁，图形直径增大为Φ2；

步骤4，二次干法刻蚀，形成大台面结构；

步骤5，去除光刻胶，完成自对准双台面器件结构制备。

在上述制作过程中，所述光刻胶可以选用AZ4620。

在光刻胶高温回流工艺中，工艺条件为热板150度-200度，持续5min到10min。