本发明属于半导体制造加工领域，涉及一种晶圆的光阻硬化方法及制得的晶圆。
背景技术：
1、随着半导体技术的飞速发展，砷化镓(gaas)晶圆因其优越的电子迁移率和直接带隙的特性，已在高频、高速、高功率电子器件及光电子器件领域展现出巨大的应用潜力。在砷化镓基器件的微纳制造过程中，光刻技术作为实现电路图案精细化的核心步骤，其精确度和效率直接影响着器件的性能和成本。其中，光阻(photoresist)作为承载图形转移的关键材料，其性能的优化与加工工艺的控制对缩小器件的关键尺寸(cd尺寸)起着决定性作用。
2、光刻过程主要包括涂布光阻、曝光、显影、蚀刻等步骤。首先，将光敏材料光阻(光刻胶)均匀涂覆于晶圆表面，形成一层薄膜。随后，利用光刻机投射特定图案的光线，通过光阻对特定波长光的敏感性，使光照射区域或未照射区域的光阻发生化学变化，这一过程称为曝光。接着，通过显影液去除已曝光或未曝光的部分光阻，从而在晶圆上留下所需的电路图案。最后，利用该图案作为掩模进行蚀刻或其他后续处理，将电路图形转移到晶圆基底材料上。
3、光阻硬化是光刻工艺中不可或缺的一环，旨在提高光阻的耐蚀刻性和热稳定性，确保在后续的蚀刻、离子注入等苛刻条件下，光阻图形能够保持良好的形态，避免变形或溶解，从而保证最终器件的精度和可靠性。通过硬化处理，光阻的物理性质得到显著改善，能够承受更复杂的制造工艺，对于实现更小的关键尺寸至关重要。
4、目前，随着半导体器件向更高级别的集成度推进，缩小关键尺寸成为提升性能、降低能耗的关键。然而，这一过程受到光刻机分辨率的严格限制。当前主流的光刻技术，如深紫外线(duv)和极紫外(euv)光刻，尽管不断推进着分辨率的极限，但高昂的成本、复杂的系统维护以及对材料与工艺的严苛要求，使得寻找不完全依赖高性能光刻机来进一步减小关键尺寸的方案与手段变得尤为重要。
5、面对上述挑战，研究者们已经探索了多种策略以绕过光刻机分辨率的直接限制，其中包括但不限于自组装技术、纳米压印光刻(nil)、电子束光刻(ebl)及定向自组装(dsa)等。这些技术各有特色，但也面临着不同的局限性。自组装技术受限于图案的复杂度和可控性；纳米压印光刻在大规模生产中的模具耐用性和成本问题；电子束光刻则因加工速度慢、设备成本高昂而难以适用于大规模生产；定向自组装技术在实现复杂三维结构方面尚存挑战，且对材料和环境条件要求严格。以上这些限制因素在一定程度上阻碍了这些技术在实际生产中的广泛应用。
6、鉴于此，通过转换思路以针对光阻硬化方法进行优化和改善，旨在不依赖高性能光刻机和其他相关设备的情况下，得以有效控制并进一步缩小关键尺寸，是一种具有高价值和高应用潜力的重要研究方向。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种晶圆的光阻硬化方法及制得的晶圆，所述方法包括在晶圆上涂覆第一光刻胶，曝光显影形成第一光刻胶层；在第一光刻胶层上涂覆水溶性第二光刻胶，水洗得到显影效果后再烘烤；再使用sf6气体进行反应离子刻蚀，使光阻硬化。本发明通过对已形成的第一光刻胶层进行两步处理，逐步缩小线宽，不需要依赖高性能的光刻机，即将晶圆的cd尺寸量测线宽值缩小为0.15～0.3μm，所述方法简单易行且成本较低，有利于进行大规模的推广和应用。
2、为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种晶圆的光阻硬化方法，包括：
4、(1)在晶圆上涂覆第一光刻胶，曝光后显影，形成第一光刻胶层；
5、(2)在第一光刻胶层上涂覆水溶性第二光刻胶，水洗显影后烘烤；
6、(3)使用sf6气体进行反应离子刻蚀，使光阻硬化。
7、本发明通过在涂覆第一光刻胶并进行常规性的曝光显影，然后经过涂覆水溶性第二光刻胶并用水来清洗得到显影效果，由于第二光刻胶是溶于水的，故此时只要控制水洗的时间就可以达到显影的效果，即可以达到理想的进一步缩小的cd尺寸；在此基础上，本发明创新性地提出了使用sf6气体进行反应离子刻蚀以处理光阻来进一步缩小晶圆的cd尺寸，且该手段不会对晶圆造成损伤或对产品结构及性能产生其他恶劣影响；本发明通过对已形成的第一光刻胶层进行两步处理，逐步缩小线宽，不需要依赖高性能的光刻机，即将晶圆的cd尺寸量测线宽值缩小为0.15～0.3μm，所述方法简单易行且成本较低，均可通过半导体常用设备实现，不需要额外增购设备节省成本，符合实际生产需求，有利于进行大规模的推广和应用。
8、以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
9、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述晶圆包括砷化镓晶圆。
10、优选地，所述晶圆在涂覆第一光刻胶前，先进行清洗。
11、优选地，清洗所述晶圆的方法包括碱洗后甩干。
12、优选地，所述碱洗的碱性药液包括氨水。
13、优选地，所述碱洗的时间为5～8min，例如5min、6min、7min或8min等。
14、优选地，所述甩干的时间为20～40min，例如20min、25min、30min、35min或40min等。
15、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述第一光刻胶包括ar80。
16、优选地，所述第一光刻胶层的厚度为例如或等，优选为进一步优选为
17、第一光刻胶的涂覆厚度的过小或过大都会影响第一光刻胶层的cd尺寸，因其作为基础尺寸，应合理地根据实际需要调整涂覆厚度及第一光刻胶层的厚度，防止cd尺寸过大或者过小，从而影响后续的光阻硬化后进一步缩小线宽。
18、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，形成第一光刻胶层后，所得第一光刻胶层的cd尺寸量测线宽值为0.41～0.51μm，例如0.41μm、0.42μm、0.43μm、0.44μm、0.45μm、0.46μm、0.47μm、0.48μm、0.49μm、0.50μm或0.51μm等，优选为0.41～0.48μm，进一步优选为0.41～0.44μm。
19、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，所述水溶性第二光刻胶包括r200。
20、优选地，所述水溶性第二光刻胶的涂覆厚度为例如或等，优选为进一步优选为
21、第二光刻胶的涂覆厚度的过小或过大也会影响第二光刻胶层的cd尺寸过大或者过小，从而影响后续的光阻硬化后进一步缩小线宽。
22、优选地，所述水洗显影使用去离子水进行。
23、优选地，所述水洗显影的时间为22～38s，例如22s、24s、26s、28s、30s、32s、34s、36s或38s等。
24、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，涂覆水溶性第二光刻胶，水洗显影后，所述烘烤前，形成的第二光刻胶层的cd尺寸量测线宽值为0.27～0.37μm，例如0.27μm、0.28μm、0.29μm、0.3μm、0.31μm、0.32μm、0.33μm、0.34μm、0.35μm、0.36μm或0.37μm等，优选为0.27～0.34μm，进一步优选为0.27～0.3μm。
25、优选地，所述烘烤的温度为110～140℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等，优选为121～127℃；时间为30～50min，例如30min、35min、40min、45min或50min等，优选为42～48min。
26、本发明中，优选用无尘无氧真空烤箱烘烤进行烘烤，烘烤的目的是蒸发光刻胶的水分，使图形进一步定型。当烘烤温度过低会使光刻胶水分蒸发不充分，影响后续制程，烘烤温度过高时，可能会导致光刻胶糊胶，直接导致晶圆报废。
27、作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述sf6气体的流量为80～120sccm，例如80sccm、85sccm、90sccm、95sccm、100sccm、105sccm、110sccm、115sccm或120sccm等，优选为90～110sccm，进一步优选为98～102sccm。
28、作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述反应离子刻蚀的射频包括rf射频。
29、优选地，所述反应离子刻蚀的射频功率为50～80w，例如50w、55w、60w、65w、70w、75w或80w等，优选为56～74w，进一步优选为62～68w。
30、优选地，所述反应离子刻蚀的腔室压力为110～140mtorr，例如110mtorr、115mtorr、120mtorr、125mtorr、130mtorr、135mtorr或140mtorr等，优选为117～133mtorr，进一步优选为123～127mtorr。
31、优选地，所述反应离子刻蚀的腔室温度为110～140℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃或140℃等。
32、优选地，所述反应离子刻蚀的时间为42～48s，例如42s、43s、44s、45s、46s、47s或48s等。
33、作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，所述光阻硬化后，晶圆的cd尺寸量测线宽值为0.2～0.3μm，例如0.2μm、0.21μm、0.22μm、0.23μm、0.24μm、0.25μm、0.26μm、0.27μm、0.28μm、0.29μm或0.3μm等，优选为0.2～0.27μm，进一步优选为0.2～0.22μm。
34、在本发明步骤(3)中，在光阻硬化时进行反应离子刻蚀的机台的必要条件包括射频功率、气体流量、腔室压力、腔体温度、反应离子蚀刻时间的变化都会影响cd尺寸的过高或过低，应合理地进行参数的选择和调整以获得最佳的缩小cd尺寸的效果。
35、第二方面，本发明提供了一种光阻硬化的晶圆，根据第一方面所述的光阻硬化方法得到。
36、由于篇幅限制并为了避免冗余，本发明并不一一列举上述数值范围内的所有点值，但并不仅限于已列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
37、与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
38、本发明所述晶圆的光阻硬化的方法通过对已形成的第一光刻胶层进行两步处理，逐步缩小线宽，不需要依赖高性能的光刻机，即将晶圆的cd尺寸量测线宽值缩小为0.15～0.3μm，所述方法简单易行且成本较低，均可通过半导体常用设备实现，不需要额外增购设备节省成本，符合实际生产需求，有利于进行大规模的推广和应用。
1.一种晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(1)中，所述晶圆包括砷化镓晶圆；
3.根据权利要求1或2所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一光刻胶包括ar80；
4.根据权利要求1-3任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(1)中，形成第一光刻胶层后，所得第一光刻胶层的cd尺寸量测线宽值为0.41～0.51μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水溶性第二光刻胶包括r200；
6.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(2)中，涂覆水溶性第二光刻胶，水洗显影后，所述烘烤前，形成的第二光刻胶层的cd尺寸量测线宽值为0.27～0.37μm；
7.根据权利要求1-6任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述sf6气体的流量为80～120sccm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应离子刻蚀的射频包括rf射频；
9.根据权利要求1-8任一项所述的晶圆的光阻硬化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述光阻硬化后，晶圆的cd尺寸量测线宽值为0.2～0.3μm。
10.一种光阻硬化的晶圆，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的光阻硬化方法得到。
