一種用半導(dǎo)體晶圓片來制備的掩模版的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用半導(dǎo)體晶圓片透過蝕刻方法來制備掩模版的方法，包括以下特征：晶圓片的厚度為50μm至3000μm不等，晶圓片中有所需的穿通的特征圖形，這穿通的特征圖形是透過蝕刻方法來形成的，圖形的寬度尺寸為5μm至400μm不等，幾何圖形可以是規(guī)則的和不規(guī)則的。
【專利說明】—種用半導(dǎo)體晶圓片來制備的掩模版

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種掩模版的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，涉及一種用半導(dǎo)體晶圓片透過蝕刻方法來制備掩模版的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體集成電路是將晶體管，二極管等等有源元件和電阻器，電容器等無源元件，按照一定的電路互聯(lián)，“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，從而完成特定的電路或者系統(tǒng)功能。
[0003]半導(dǎo)體集成電路制作工藝主要是通過氧化、光刻、擴(kuò)散或離子注入、化學(xué)氣相淀積蒸發(fā)或濺射等一系列工藝，一層一層地將整個電路的全部元件、它們的隔離以及金屬互連圖形同時制造在一個單晶片上，形成一個三維電路網(wǎng)絡(luò)。
[0004]半導(dǎo)體集成電路制作中的光刻工藝，一般要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序，最終在半導(dǎo)體晶體表面的介質(zhì)層上形式各種摻雜窗口、電極接觸孔或在導(dǎo)電層上刻蝕金屬互連圖形。光刻工藝需要一整套(幾塊多至十幾塊)相互間能精確套準(zhǔn)的、具有特定幾何圖形的光復(fù)印掩蔽模版，簡稱光掩模版。
[0005]半導(dǎo)體集成電路制作中，經(jīng)常在硅片的表面積淀光刻涂層，利用光刻工藝透過光掩模版暴露出硅片表面的特征圖形部分，然后使用離子注入的方法把雜質(zhì)離子對硅片表面注入相應(yīng)的摻雜劑，接著清除掉光刻涂層。
[0006]有些半導(dǎo)體功率器件如場截止絕緣柵雙極晶體管(Field Stop IGBT)和非穿通型絕緣柵雙極晶體管(Non-punchthrough IGBT，縮寫為NPT-1GBT)等，它的芯片制造工藝主要分為兩大部分:即前道工序和后道工序。前道工序主要是把器件的前面結(jié)構(gòu)造在FZ N型硅片的表面上。接著把FZ硅片磨薄至所需厚度，然后在完成磨薄工藝后的FZ N型硅片的背面，用離子注入法注入所需的摻雜劑。一般情況下，背面離子注入是地毯式的，不需要光亥IJ。有些時候，背面離子注入?yún)s不是地毯式的，需要光刻工藝把摻雜劑離子注入至特征圖形部分，這個時候一般的光刻工藝遇到困難，因為完成了前道工序的硅片表面上有金屬，有些完成磨薄工藝后的硅片非常薄，不容易進(jìn)行一般光刻工藝的處理，這時要把摻雜劑離子注入至硅片背面的特征圖形部分有兩種方法:
[0007](I)采用臨時鍵合與鍵合分離方法:這方法是把硅片的前面與載體鍵合一起，之后硅片背面便可進(jìn)行一般的光刻和離子注入工藝，把摻雜劑離子注入至硅片背面的特征圖形部分，完成所需步驟后，便使用鍵合分離法把硅片無損地與載體分離開。
[0008](2)采用不銹鋼薄片掩模版:在不銹鋼薄片掩模版上附有特征圖形部分的開孔，這方法是把硅片需要離子注入的一面放在不銹鋼薄片掩模版面的上面，固定好后使可對硅片進(jìn)行離子注入，在不銹鋼薄片掩模版面上沒有開孔的部分沒有被注入，有開孔的部分，摻雜劑會注入到硅片表面上形成P型區(qū)或η型區(qū)。
[0009]以上兩種方案都可達(dá)到對完成磨薄工藝后非常薄的硅片的背面注入摻雜劑離子至其特征圖形部分，但他們都有一些缺點，方案一的工藝制備比較復(fù)雜，不利于成本和制造，方案二的不銹鋼薄片掩模版不容易制備，而且有困難制作較小尺寸的幾何圖形，他們這些缺點有待改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提出一新的掩模版制備方法，這方法是用半導(dǎo)體晶圓片透過蝕刻方法來制備。這掩模版容易制備又便宜，相對于不銹鋼薄片掩模版，又可制作較小尺寸的幾何圖形，用這新的掩模版可以很容易地把摻雜劑離子注入至硅片特征圖形部分，又沒有有害物質(zhì)如重金屬等被帶進(jìn)硅片中，如果有必要，還可與硅片另一面的幾何圖形對準(zhǔn)，這掩模版也用于帶電高能粒子輻照中，圖1是這掩模版的俯視圖。
[0011]本發(fā)明有如下不同的實施例:
[0012]實施例(I):本發(fā)明所述的新的掩模版是用半導(dǎo)體晶圓片如硅片來制備的，晶圓片厚度一般薄于700um但厚于50um，用光刻和腐蝕法或蝕刻方法在晶圓片上開孔，形成所需的穿通的特征圖形，如果晶片太薄難以進(jìn)行光刻和腐蝕或蝕刻處理，可以采用臨時鍵合與鍵合分離方法。
[0013]實施例(2):用實施例(I)制備出單片硅材料的掩模版，然后用幾片制備好的硅材料的掩模版鍵合起來合成單一的但較厚的掩模版，單片硅材料的掩模版外表面可以有一氧化硅層，這有助硅材料的掩模版之間的鍵合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，在附圖中:
[0015]圖1是本發(fā)明提出的一種新的掩模版的俯視示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例1通過采用光刻和干蝕來暴露出硅片表面的示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例1完成深溝槽刻蝕的示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例2通過米用光刻和干蝕來暴露出娃片前表面的不意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明實施例2完成硅片前表面深溝槽刻蝕的示意圖；
[0020]圖6是本發(fā)明實施例2通過采用光刻和干蝕來暴露出硅片背表面的示意圖；
[0021]圖7是本發(fā)明實施例2完成硅片前面和背面深溝槽刻蝕的示意圖；
[0022]圖8是本發(fā)明實施例3在單片硅掩模版外表面形式一氧化硅層的示意圖；
[0023]圖9是本發(fā)明實施例3兩片或更多片鍵合的硅材料掩模版的示意圖。
[0024]參考符號表:
[0025]10 硅材料
[0026]11 氧化層
[0027]12 光刻涂層
[0028]13 深溝槽
[0029]14 優(yōu)選實施例二的硅片前面的深溝槽
[0030]15 優(yōu)選選實施例二的硅片背面的深溝槽
[0031]16 氧化硅層

【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]優(yōu)選實施例一:
[0034]如圖2所示，在硅片10表面采用積淀或熱生長方式形成氧化層11 (厚度為0.3um至3um氧化物硬光罩)，在氧化層上再積淀一層光刻涂層12，然后通過掩模形成圖案暴露出氧化層的一些部分，對掩模形成圖案暴露出的氧化層進(jìn)行干蝕后，暴露出硅片表面，然后清除掉光刻涂層。
[0035]如圖3所示，通過蝕刻法(如Bosch Process法)形成深溝槽13，溝槽寬度尺寸為5um至400um不等，幾何圖形可以是規(guī)則的和不規(guī)則的，該深溝槽13延伸并穿通硅片。
[0036]優(yōu)選實施例二:
[0037]如圖4所示，選用表面和背面都光滑的硅片，在硅片表面和背面采用積淀或熱生長方式形成氧化層11 (厚度為0.3um至3um氧化物硬光罩)，在氧化層表面再積淀一層光刻涂層12，然后通過掩模形成圖案暴露出氧化層的一些部分，對掩模形成圖案暴露出的氧化層進(jìn)行干蝕后，暴露出硅片表面，然后清除掉光刻涂層。
[0038]如圖5所示，通過蝕刻形成深溝槽14，溝槽寬度尺寸為5um至400um不等，幾何圖形可以是規(guī)則的和不規(guī)則的，該深溝槽14延伸至硅片中間左右。
[0039]如圖6所示，在硅片背面的氧化層上積淀一層光刻涂層12，然后通過掩模與硅片前面的幾何圖形對準(zhǔn)形成與硅片前面的幾何圖形對準(zhǔn)的圖案暴露出氧化層的一些部分，對掩模形成圖案暴露出的氧化層進(jìn)行干蝕后，暴露出硅片表面，然后清除掉光刻涂層。
[0040]如圖7所示，通過蝕刻形成深溝槽15，該深溝槽15從硅片背面延伸至硅片中間左右并與硅片前面的幾何圖形接通。
[0041]優(yōu)選實施例三:
[0042]如圖8所示，用優(yōu)選實施例(I)或優(yōu)選實施例(2)制備出單片硅材料的掩模版，然后在單片硅材料的掩模版外表面形式一氧化硅層16，這有助硅材料的掩模版之間的鍵合。
[0043]如圖9所示，然后用以上兩片或更多片制備好的硅材料的掩模版鍵合起來合成單一的但較厚的掩模版。，
[0044]最后應(yīng)說明的是:以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明可用別的半導(dǎo)體材料晶圓片來制備，蝕刻方法可用干法蝕刻或濕法蝕刻或干濕法混合蝕亥IJ，盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于離子注入或帶電高能粒子輻照的掩模版，包括以下部分: (1)掩模版是用半導(dǎo)體晶圓片透過蝕刻方法來制備的； (2)晶圓片中有所需的穿通的特征圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(I)中的掩模版可以是用兩片或更多片制備好的硅材料的掩模版鍵合起來合成單一的但較厚的掩模版。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(I)中的半導(dǎo)體晶圓片是硅晶圓片，外表面可以有一氧化娃層，氧化娃層厚度薄于3um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(I)中的半導(dǎo)體晶圓片的厚度為50um 至 3000um 不等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(I)中的蝕刻方法可以是干法蝕刻或濕法蝕刻或干濕法混合蝕刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(2)中的穿通的特征圖形的寬度尺寸為5um至400um不等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版，其特征在于，在部分(2)中的穿通的特征圖形可以是規(guī)則的和不規(guī)則的。
【文檔編號】G03F1/80GK104238262SQ201310244135
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】蘇冠創(chuàng) 申請人:深圳市力振半導(dǎo)體有限公司