專利名稱：防充電的模板掩膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應用在半導體工藝中的模板掩膜(stencil mask)及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導體器件制造工藝包括在襯底上制造多個溝道電導率類型不同的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的過程，或制造多個具有不同閾值電壓的MOSFET的過程。在所述過程中，當在井內(nèi)或溝道內(nèi)或多晶硅層內(nèi)注入雜質(zhì)離子時，就用到帶孔的模板掩膜。模板掩膜在半導體襯底上方有一特定的間隙。雜質(zhì)離子穿過模板掩膜被注入到特定區(qū)域。
模板掩膜用來向待加工的襯底輻射粒子或電磁波。所述粒子包括帶電粒子，如電子或離子，以及中性粒子，如原子、分子或中子。電磁波包括光波和X射線。
在如圖10A-10D所示的方法中，半導體加工過程的模板掩膜通常是用硅-絕緣體(SOI)襯底100制造成的。下面將描述模板掩膜的制造方法。
圖10A示出了普通的SOI襯底100。SOI襯底100例如是通過在硅襯底101內(nèi)注入氧離子，然后對得到的硅襯底101在高溫下進行退火處理而形成的。在硅襯底101表面上方幾十到幾百納米的深度上形成氧化硅膜102。在氧化硅膜102上形成硅薄膜103。
然后，如圖10B所示，在硅薄膜103的表面施加抗蝕劑(圖中未示出)。該抗蝕劑經(jīng)平板印刷技術(shù)處理，從而形成抗蝕劑圖形。然后，以該抗蝕劑圖形作為掩膜，對硅薄膜103進行非均勻地蝕刻，直到露出氧化硅膜102。在硅薄膜103上形成開口104以后，就去掉抗蝕劑膜。
接著，如圖10C所示，在硅襯底101的背面施加抗蝕劑(圖中未示出)。該抗蝕劑經(jīng)平板印刷技術(shù)處理，從而形成抗蝕劑圖形。然后，用化學液體，例如KOH對硅襯底101進行均勻蝕刻。具體來說，對硅襯底101上沒有形成抗蝕劑圖形的部分進行均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜102，由此形成支座105。然后去掉抗蝕劑膜。
然后，如圖10D所示，對圖10C的處理過程中露出的氧化硅膜102從其背面用化學液體，如氟代酸進行處理，從而去除氧化硅膜102，露出硅薄膜103。這樣，就形成了帶有開口104的模板掩膜105。
如圖11A和11B所示，在制造半導體器件的工藝中，在待加工的半導體襯底106內(nèi)注入雜質(zhì)離子時，就采用在其上有開口104的模板掩膜。
如圖11A所示，在半導體襯底106的離子注入?yún)^(qū)107上方，提供模板掩膜105，以使模板掩膜105上的開口104可以對著區(qū)域107。
其次，如圖11B所示，從模板掩膜105上方注入雜質(zhì)離子108。雜質(zhì)離子108穿過模板掩膜105上的開口104，被注入到半導體襯底106的離子注入?yún)^(qū)107。由于在非注入?yún)^(qū)沒有開口104，雜質(zhì)離子108就被模板掩膜105阻擋。這樣，模板掩膜105不斷阻擋離子，使得被阻擋的離子積聚，這就產(chǎn)生充電問題。
模板掩膜105其上形成開口圖形的硅薄膜103、支撐硅薄膜103的支座101、氧化硅膜102構(gòu)成，所述氧化硅膜102是介于硅薄膜103和支座101之間的絕緣膜。因此，模板掩膜105的電導率很低，這使得積聚在模板掩膜的電荷量增加。
被注入半導體襯底的帶電粒子是從模板掩膜上方的帶電粒子注入源穿過模板掩膜開口被注入到半導體襯底內(nèi)的。但是，當模板掩膜充電時，積聚在模板掩膜的電荷使得帶電粒子從上方垂直注入的軌道彎曲。軌道的改變導致帶電粒子依這樣的方式被注入到半導體襯底內(nèi)，即帶電粒子從半導體襯底的預定注入?yún)^(qū)偏離。
此外，使充電模板掩膜距離半導體襯底太近會導致模板掩膜的硅薄膜由于靜電力而變形，這是一個問題。為了避免模板掩膜的這種充電效應，就研究出下述結(jié)構(gòu)。
第一種方法是用電導率很高的金屬膜覆蓋模板掩膜表面。這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)例如在公開號為6-244091的日本專利申請中公開。由于在這種方法中用電導率很高的金屬膜覆蓋模板掩膜表面，使充電電荷在很短時間內(nèi)逸出，因而電荷積聚時間很短。這樣，就可避免帶電粒子的注入軌道被積聚的電荷彎曲。
第二種方法是在硅薄膜和支座之間形成絕緣膜的位置上設(shè)置電導率很高的導電材料膜。這種方法已經(jīng)例如在公開號為4-216613的日本專利申請中公開。
然而，在第一種方法中，當注入帶電粒子時，由于帶電粒子的碰撞，覆蓋在模板掩膜上的金屬膜被濺射，結(jié)果導致待加工的半導體襯底被污染。
此外，在模板掩膜上形成金屬膜的過程中，金屬膜也粘附在硅薄膜上的開口的側(cè)壁。結(jié)果，硅薄膜的一側(cè)或兩側(cè)上形成的金屬膜會伸到開口內(nèi)，造成硅薄膜的開口變窄的問題。
另一方面，第二種方法需要多個工藝過程，以在硅薄膜和支座之間形成導電材料膜。因此，模板掩膜制造工藝變得更復雜，這導致制造成本的增加。這樣，就需要模板掩膜能抑制半導體襯底的污染，并減少充電。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種模板掩膜，它包括其上帶有開口的導電薄膜；在不包括開口的導電薄膜區(qū)域內(nèi)形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；穿過所述絕緣膜而形成的、使所述導電支座和所述導電薄膜電連接的導電元件。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種模板掩膜，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第一區(qū)域之外的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；絕緣膜，所述絕緣膜是在與所述導電薄膜的第一側(cè)的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成的；導電支座，所述導電支座是經(jīng)由所述絕緣膜，在與所述導電薄膜的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成的；第二開口，所述第二開口是穿過所述導電支座和所述絕緣膜形成的；導電元件，所述導電元件位于第二開口內(nèi)，并且使所述導電薄膜和所述導電支座電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種模板掩膜，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；相應于所述導電薄膜的第二區(qū)域形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；形成在所述導電薄膜和導電薄膜第二區(qū)域的絕緣膜內(nèi)的第二開口；導電元件，所述導電元件是在所述第二開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種模板掩膜，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；相應于所述導電薄膜的第二區(qū)域形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；形成在所述導電薄膜和導電薄膜第二區(qū)域的絕緣膜內(nèi)的第二開口；導電元件，所述導電元件是在所述導電薄膜的表面和第二開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種掩膜成形襯底，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述導電薄膜第二區(qū)域?qū)膶щ娭ё徒^緣膜區(qū)域內(nèi)形成的開口；導電元件，所述導電元件是在所述開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種掩膜成形襯底，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述導電薄膜第二區(qū)域?qū)膶щ姳∧ず徒^緣膜區(qū)域內(nèi)形成的開口；導電元件，所述導電元件是在所述導電薄膜上和所述開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種模板掩膜的制造方法，該方法包括在SOI襯底的導電薄膜的第一區(qū)域形成多個開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；通過去除與所述導電薄膜第一區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)的襯底以及與所述導電薄膜第二區(qū)域相應的部分區(qū)域內(nèi)的襯底，形成支座；去除與因形成支座而露出的第一區(qū)域和第二區(qū)域相應的絕緣膜；在與從中去除絕緣膜的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成導電元件，所述導電元件使所述襯底與所述導電薄膜電連接，其電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種模板掩膜的制造方法，該方法包括在SOI襯底的導電薄膜的第一區(qū)域內(nèi)形成若干第一開口，在第二區(qū)域內(nèi)形成第二開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；通過去除與所述第一區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)的襯底來形成支座；去除由于形成所述支座而露出的絕緣膜；在所述導電薄膜的所述第二開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種模板掩膜的制造方法，該方法包括形成凹陷部分，在所述凹陷部分內(nèi)露出絕緣膜，所述凹陷部分所處的區(qū)域?qū)赟OI襯底的襯底的第二區(qū)域，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；去除所述露出的絕緣膜；在所述凹陷部分內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率；在與所述導電薄膜的第一區(qū)域?qū)膮^(qū)域內(nèi)形成開口；去除與所述第一區(qū)域相應的襯底和絕緣膜。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種掩膜成形襯底的制造方法，該方法包括通過去除與SOI襯底第二區(qū)域相應的襯底和絕緣膜而形成凹陷部分，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的導電薄膜，所述導電薄膜具有作為開口形成區(qū)域的第一區(qū)域和第一區(qū)域周圍的第二區(qū)域；在所述凹陷部分內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種模板掩膜的制造方法，該方法包括通過去除與SOI襯底的第二區(qū)域相應的導電薄膜和絕緣膜而形成第一開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜整個表面上和所述第一開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率；通過去除與所述第一區(qū)域相應的導電元件和導電薄膜而形成第二開口；通過去除與所述第一區(qū)域相應的襯底和絕緣膜而形成支座。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供了一種掩膜成形襯底的制造方法，該方法包括通過去除與SOI襯底的第二區(qū)域相應的導電薄膜和絕緣膜而形成第一開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜整個表面上和第一開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供一種掩膜成形襯底，它包括導電薄膜，所述導電薄膜具有第一區(qū)域和第二區(qū)域；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述第二區(qū)域和所述絕緣膜相應的導電薄膜內(nèi)形成開口；在所述開口內(nèi)形成的導電元件，所述導電元件使所述導電薄膜和所述導電支座電連接。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的模板掩膜的平面圖；圖1B是沿圖1A的線1B--1B的剖視圖；圖2A～2F是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的模板掩膜的制造工藝的剖視圖；圖3示出了模板掩膜、固定模板掩膜的靜電卡盤和待加工的襯底在注入裝置中的位置關(guān)系的剖視圖；
圖4是本發(fā)明第一實施例的改進形式的剖視圖；圖5A～5F是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的模板掩膜制造工藝的剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的模板掩膜的剖視圖；圖7A～7F是根據(jù)發(fā)明的第三實施例的模板掩膜制造工藝的剖視圖；圖8是模板掩膜和待加工的襯底在注入裝置中的位置關(guān)系的剖視圖；圖9A～9F是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的模板掩膜制造工藝的剖視圖；圖10A～10D是現(xiàn)有技術(shù)中的模板掩膜制造工藝的剖視圖；圖11A和11B是現(xiàn)有技術(shù)中模板掩膜和待加工的襯底之間的位置關(guān)系的剖視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的實施例。
第一實施例圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的模板掩膜的平面圖。圖1B是所述模板掩膜的剖視圖。
模板掩膜1包括帶有多個開口7的硅薄膜2，由硅制成的支撐硅薄膜2的支座3A，以及介于硅薄膜2和支座3A之間作為絕緣膜的氧化硅膜4。
支座3A上在多個開口7的周圍形成有凹陷部分5。在凹陷部分5內(nèi)形成金屬膜，例如電導率很高的鎢膜6。鎢膜6將硅薄膜2和支座3A互相電連接。將硅薄膜2和支座3A電連接的金屬膜并不限于鎢膜6，還可以是任何材料，只要該材料有很高的電導率就行。而且，絕緣膜也不限于氧化硅膜4。
圖2A～2F示出了根據(jù)第一實施例的模板掩膜1的制造工藝；圖2A示出了一個SOI襯底。SOI襯底的制造過程如下。氧離子被注入，例如硅襯底3之后，對得到的襯底在高溫下經(jīng)過退火處理。結(jié)果，在硅襯底3表面幾十到幾百納米的深度上形成氧化硅膜4。在氧化硅膜4上形成硅薄膜2。SOI襯底的制造方法不限于此，還可以用其他方法，例如分層法形成SOI襯底。
然后，如圖2B所示，在硅薄膜2上施加抗蝕劑(圖中未示出)。該抗蝕劑經(jīng)平板印刷技術(shù)處理構(gòu)圖。然后，用該抗蝕劑作為掩膜，對硅薄膜2進行非均勻地蝕刻，直到露出氧化硅膜4，從而在硅薄膜2上形成開口7。最后去掉不必要的抗蝕劑。
接著，如圖2C所示，在硅襯底3的背面施加抗蝕劑(圖中未示出)。該抗蝕劑經(jīng)平板印刷技術(shù)處理形成圖案。然后，將該抗蝕劑作掩膜，用化學液體，例如KOH對硅襯底3進行處理。對硅襯底3上沒有形成抗蝕劑的部分進行均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜4。然后，去掉硅襯底3上與多個開口7對應的區(qū)域，從而形成支座3A。進一步，在支座3A上形成凹陷部分5以與開口7外圍區(qū)域?qū)?br> 然后，如圖2D所示，從其背面用化學液體對圖2C的處理過程中露出的氧化硅膜4，如氟代酸進行處理，從而去掉氧化硅膜4。
然后，如圖2E所示，把只在與支座3A的凹陷部分5對應處有開口的掩膜8置于硅襯底的背面。利用掩膜8，例如，采用濺射技術(shù)在凹陷部分5內(nèi)形成鎢膜6。鎢膜6被形成在凹陷部分5內(nèi)露出的硅薄膜2的背面以及凹陷部分5內(nèi)部的氧化硅膜4和支座3A的側(cè)壁。形成鎢膜6的方法不限于濺射技術(shù)?？捎闷渌饘倌ば纬煞椒ù妗?br> 最后，如圖2F所示，去掉不必要的掩膜8，就得到模板掩膜1。
根據(jù)第一實施例，電導率很高的鎢膜6把支座3A連接于硅薄膜2，這就抑制模板掩膜1的充電。由于鎢膜6是在開口7周圍很寬區(qū)域內(nèi)形成的，就能可靠地抑制模板掩膜1的充電。
如圖3所示，當穿過模板掩膜1將帶電粒子注入到半導體襯底10內(nèi)時，模板掩膜1置于距半導體襯底10特定的距離處。模板掩膜1的支座3A被靜電卡盤9固定。結(jié)果，鎢膜6被靜電卡盤覆蓋，因而不暴露出來。由于帶電粒子被注入時，鎢膜6沒有露出，鎢膜6就不可能被濺射。因此，半導體襯底10就不會被鎢污染。
如圖4所示，可在鎢膜6表面形成保護膜11，該保護膜例如是用多晶硅或非晶硅制成。在這種結(jié)構(gòu)中，鎢膜6被保護膜11覆蓋，這更可靠地防止半導體襯底被鎢污染。
而且，由于鎢膜6是在多個開口7周圍的支座3A內(nèi)形成的，鎢膜6并不與硅薄膜上的開口7接觸。因此，開口7不會變得更窄。
在第一實施例中，金屬膜，例如鎢膜6形成以后，可對金屬膜進行熱處理，從而在鎢膜6和硅的接口處形成硅化物層。利用這種結(jié)構(gòu)，可得到與第一實施例同樣的效果。這種情況下，硅化物層形成以后，就可去掉金屬膜。
而且，可以直接用濺射技術(shù)或CVD(化學氣相淀積)技術(shù)淀積上其它金屬膜來取代鎢膜6。淀積的金膜進一步經(jīng)過熱處理，從而將金屬膜變成硅化物層。
第二實施例下面解釋根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的模板掩膜。在第二實施例中，模板掩膜的結(jié)構(gòu)與圖1A和1B相同。第二實施例與第一實施例不同的是制造方法。
圖5A～5F示出了了第二實施例的制造工藝。
圖5A示出了SOI襯底。SOI襯底由硅襯底3、氧化硅膜4和硅薄膜2組成。由于SOI襯底的制造工藝與第一實施例相同，這里就略去對其的說明。
接著，如圖5B所示，在硅襯底3的背面施加抗蝕劑。然后，用平板印刷技術(shù)生成抗蝕劑圖形12。
接著，如圖5C所示，將該抗蝕圖形12作為掩膜，用化學液體，例如KOH對硅襯底3進行處理，從而對硅襯底3進行均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜4。這樣就形成了帶有凹陷部分5的支座3A。
然后，如圖5D所示，去掉抗蝕圖形12。接著，用化學液體，例如氟代酸去除凹陷部分5內(nèi)露出的氧化硅膜4。
然后，如圖5E所示，在支座3A上放置掩膜8，所述掩膜在對應于硅襯底3的凹陷部分5的位置處有開口。然后，采用濺射技術(shù)在凹陷部分5內(nèi)形成鎢膜6。鎢膜6是在凹陷部分5內(nèi)部露出的硅薄膜2上以及氧化硅膜4和支座3A的側(cè)壁上形成的。
形成鎢膜6的方法不限于濺射技術(shù)?？捎闷渌慕饘倌ば纬煞椒ù?。如在第一實施例中那樣，為了抑制半導體襯底被污染，可以在鎢膜6表面形成用，例如多晶硅或非晶硅制成的保護膜。另外，不僅在凹陷部分5內(nèi)而且在硅襯底3背面的整個表面上都可形成多晶硅或類似物。
接著如圖5F所示，在硅薄膜2上施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后用平板印刷技術(shù)生成抗蝕劑圖形。利用該抗蝕劑圖形作為掩膜，對硅薄膜2進行非均勻地蝕刻，直到露出氧化硅膜4，從而在硅薄膜上形成多個開口7。然后去掉抗蝕劑。
接著，在硅襯底3的背面施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后，用平板印刷技術(shù)生成抗蝕劑圖形。利用該抗蝕劑圖形作為掩膜，采用化學液體，例如KOH對硅襯底3在相應于多個開口7處進行均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜4。然后去掉不需要的抗蝕劑。
最后，用化學液體，例如氟代酸對露出的氧化硅膜4從其背面進行處理，從而去掉氧化硅膜4。這樣，就形成了模板掩膜1。
根據(jù)第二實施例，形成開口之前，金屬膜，例如電導率很高的鎢膜6將硅薄膜2和硅襯底3電連接。因此，在預先形成如圖5E所示的硅襯底3時，其中硅薄膜2和硅襯底3通過金屬膜，例如電導率很高的鎢膜6電連接，確定模板掩膜的開口7之后，只是沒有進行圖5F所示的形成開口7的過程。因此，就可縮短制造模板掩膜1所需要的時間。
如同第一實施例，可以形成硅化物層取代鎢膜6。
第三實施例下面說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的模板掩膜。
在第一和第二實施例中，硅薄膜2和硅襯底3通過支座3A的凹陷部分5內(nèi)提供的鎢膜6而互相連接。相反，在第三實施例中，硅薄膜2和硅襯底3互相電連接，而沒有在支座3A上形成凹陷部分。
如圖6所示，模板掩膜13包括帶有開口7的硅薄膜2和用硅制成的支撐硅薄膜2的支座3A。在硅薄膜2和支座3A之間，形成氧化硅膜4作為絕緣膜。
在開口7周圍的硅薄膜2和氧化硅膜4上形成凹槽。在凹槽內(nèi)，形成鎢膜14，該鎢膜將硅薄膜2與支座3A連接以導電。
將硅薄膜2與支座3A電連接的金屬膜14不限于鎢膜，也可以是任何金屬，只要其有很高的電導率就可以。絕緣膜4也不限于氧化硅膜。
下面參考圖7A-7F說明第三實施例的模板掩膜13的制造工藝。
圖7A示出了SOI襯底。由于SOI襯底的制造工藝與第一和第二實施例相同，將省略對其的說明。
如圖7B所示，對硅薄膜2施加抗蝕劑(圖中未示出)。接著，用平板印刷技術(shù)形成抗蝕劑圖形。然后，將該抗蝕劑圖形作為掩膜，對硅薄膜2進行非均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜4。用這種方式，在硅薄膜2上形成多個開口7，在開口7周圍形成開口15。然后，去掉不必要的抗蝕劑。開口7形成開口圖形，以使帶電粒子被注入到待加工的襯底內(nèi)。形成開口15是為了與后面將談到的支座相應。
接著，如圖7C所示，在硅襯底3的背面施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后，用平板印刷技術(shù)對該抗蝕劑進行構(gòu)圖?？刮g劑圖形覆蓋的區(qū)域不包括與開口7對應的區(qū)域。用該抗蝕劑圖形作為掩膜，用化學液體，例如KOH對硅襯底3進行處理。在這個處理中，對硅襯底3的沒有形成抗蝕劑的部分進行均勻蝕刻，直到露出氧化硅膜4。這樣，就形成支座3A。最后去掉抗蝕劑。
然后，如圖7D所示，用化學液體，例如氟代酸對在圖7C處理過程中露出的氧化硅膜4和在圖7B處理過程中開口15內(nèi)露出的氧化硅膜4進行處理，從而去除氧化硅膜4。
接著，如圖7E所示，在硅薄膜2上方一個特定距離處形成掩膜16。掩膜16只在與硅薄膜上開口15的對應處有開口16a。從掩膜16上方濺射，就在硅薄膜2的開口15內(nèi)形成鎢膜4。鎢膜14在支座3A頂部以及氧化硅膜4和硅薄膜2的側(cè)壁形成。形成鎢膜14的方法不限于濺射技術(shù)?？梢杂闷渌饘倌ば纬煞椒ù妗?br> 最后，如圖7F所示，去掉掩膜16，就完成了模板掩膜13的制造。
在第三實施例中，電導率很高的鎢膜14將硅薄膜2電連接于支座3A，這就抑制了模板掩膜3的充電。
如圖8所示，當帶電粒子18穿過第三實施例的模板掩膜13被注入到半導體襯底17內(nèi)時，鎢膜14露出的一側(cè)朝向半導體襯底17。因此，即使帶電粒子18被注入時，也不會與鎢膜14發(fā)生碰撞。因此就避免了半導體襯底17被鎢污染。
如第一實施例那樣，可以在鎢膜14表面形成多晶硅、非晶硅或類似物，這可進一步抑制半導體襯底17被污染。
而且，如第一實施例那樣，可形成金屬硅化物層代替鎢膜。用這種結(jié)構(gòu)，第三實施例也可以達到同樣的效果。
第四實施例圖9A-9F示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的模板掩膜的制造工藝。
圖9A示出了SOI襯底，由于SOI襯底的制造工藝與第一實施例中的相同，這里省去對其的說明。
接著，如圖9B所示，對硅薄膜2施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后，用平板印刷技術(shù)對抗蝕劑構(gòu)圖。以該抗蝕劑圖形作為掩膜，對硅薄膜2進行非均勻蝕刻直至露出氧化硅膜4。用這種方式，在硅薄膜2外圍形成開口15。開口15不是模板掩膜13的開口圖形，而是使硅薄膜2和支座3A通過高電導率金屬互相連接的開口。然后，對開口15內(nèi)露出的氧化硅膜4進行蝕刻，直至露出硅襯底3。最后去掉抗蝕劑。
然后，如圖9C所示，用CVD或類似技術(shù)在硅薄膜2頂部形成多晶硅膜19。多晶硅膜19是在硅薄膜2的整個表面、開口15的側(cè)面以及硅襯底3上形成的。
接著，如圖9D所示，對硅薄膜2施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后，用平板印刷技術(shù)對抗蝕劑構(gòu)圖?？刮g劑圖形覆蓋開口15的區(qū)域，用于在開口15內(nèi)側(cè)的模板掩膜上形成開口。以該抗蝕劑圖形作為掩膜，對多晶硅膜19和硅薄膜2進行非均勻蝕刻，直至露出氧化硅膜4，從而在多晶硅膜19和硅薄膜2上形成多個開孔7。最后去掉抗蝕劑。
接著，如圖9E所示，在硅襯底3背面施加抗蝕劑(圖中未示出)。然后，用平板印刷技術(shù)對抗蝕劑構(gòu)圖。抗蝕劑形蓋除與開口7對應的區(qū)域之外的區(qū)域。以該抗蝕劑圖形作為掩膜，用化學液體，例如KOH對硅襯底3進行處理。在這種處理中，對硅襯底3上沒有抗蝕劑覆蓋的部分進行均勻蝕刻，直至露出氧化硅膜4。用這種方式，形成支座3A。最后去掉抗蝕劑。
接著，如圖9F所示，用化學液體，例如氟代酸對在圖9E處理過程中露出的氧化硅膜4進行處理，從而去除氧化硅膜4，這就完成了模板掩膜13的制造。
根據(jù)第四實施例，在直至圖9C的制造工藝中，預先形成襯底，該襯底中的硅薄膜2和硅襯底3通過高導電率的多晶硅19電連接。預先形成硅襯底使得模板掩膜3的圖9D～圖9F的制造工藝是在確定模板掩膜開口7以后完成的，這就節(jié)省了制造模板掩膜所需的時間。
使硅薄膜2和支座3A電連接的材料不限于多晶硅19。例如，可以用如非晶硅或鎢這樣的金屬材料代替。
盡管在圖9C的過程中，已經(jīng)在硅薄膜2的整個表面形成多晶硅19，但是本發(fā)明不限于此。例如，可以只在硅薄膜2的開口15內(nèi)形成多晶硅19。
而且，如第一實施例那樣，可形成金屬硅化物層來取代多晶硅19。
在第一到第四實施例中，為了用電導率很高的鎢膜使硅薄膜2和支座3A電連接，要在硅薄膜2或支座3A上形成一凹陷部分，且鎢膜被植于該凹陷部分內(nèi)。凹陷部分數(shù)量不限于一個，可以是一個以上。而且，凹陷部分的形狀也不限于實施例所示的那樣。
此外，在其上形成開口圖形7的薄膜2和支撐薄膜2的支座3A的材料不限于硅。例如，可以用另一種材料，如SiC。在這種情況下，也可以得到與第一到第四實施例中同樣的效果。
另外，薄膜2和支座3A之間的絕緣膜4不限于氧化硅膜。例如，可以用另一種材料，如氮硅化膜。這種情況下，也可以得到與第一到第四本領(lǐng)域人員很容易想到其它的優(yōu)點，并進行改善。因此，本發(fā)明在其更寬的范圍內(nèi)不限于這里所示出和描述的具體細節(jié)和典型實施例。因此，在不脫離權(quán)利要求和及其等同物所定義的總的發(fā)明構(gòu)思的情況下，可以進行不同改變。
權(quán)利要求
1.一種模板掩膜，包括其上帶有開口的導電薄膜；在不包括開口的導電薄膜區(qū)域內(nèi)形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；穿過所述絕緣膜而形成的、使所述導電支座和所述導電薄膜電連接的導電元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電元件的電導率高于所述導電薄膜和所述導電支座各自的電導率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電薄膜和所述導電支座是用硅制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電元件使用鎢制成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，還包括在所述導電元件表面形成的硅或硅化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電元件是在所述導電支座內(nèi)形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電元件是在所述導電薄膜內(nèi)形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的模板掩膜，其中所述導電元件是在所述導電薄膜表面和內(nèi)部形成的。
9.一種模板掩膜，包括導電薄膜，所述導電薄膜包括第一區(qū)域和除第一區(qū)域之外的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；絕緣膜，所述絕緣膜是在與所述導電薄膜的第一側(cè)的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成的；導電支座，所述導電支座是經(jīng)由所述絕緣膜，在與所述導電薄膜的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成的。第二開口，所述第二開口是穿過所述導電支座和所述絕緣膜形成的；導電元件，所述導電元件位于第二開口內(nèi)，并且使所述導電薄膜和所述導電支座電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的模板掩膜，其中所述導電元件的電導率高于所述導電薄膜和所述導電支座各自的電導率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的模板掩膜，其中所述導電薄膜和導電支座是用硅制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的模板掩膜，其中所述導電元件是用鎢制成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的模板掩膜，還包括在導電元件表面形成的硅或硅化物。
14.一種模板掩膜，包括導電薄膜，所述導電薄膜包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；在與所述導電薄膜的第二區(qū)域?qū)幮纬傻慕^緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在所述導電薄膜第二區(qū)域的導電薄膜和絕緣膜內(nèi)形成的第二開口；導電元件，所述導電元件是在所述第二開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的模板掩膜，其中所述導電元件的電導率高于所述導電薄膜和所述導電支座各自的電導率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的模板掩膜，其中所述導電薄膜和導電支座是用硅制成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的模板掩膜，其中所述導電元件是用鎢制成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的模板掩膜，還包括在導電元件表面形成的硅或硅化物。
19.一種模板掩膜，包括導電薄膜，所述導電薄膜包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含多個第一開口；在與所述導電薄膜的第二區(qū)域的對應處形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在所述導電薄膜第二區(qū)域的導電薄膜和絕緣膜內(nèi)形成的第二開口；導電元件，所述導電元件是在所述導電薄膜的表面和第二開口內(nèi)形成的，并且使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的模板掩膜，其中所述導電元件的電導率高于所述導電薄膜和所述導電支座各自的電導率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的模板掩膜，其中所述導電薄膜和導電支座是用硅制成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的模板掩膜，其中所述導電元件是用鎢制成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的模板掩膜，還包括在導電元件表面形成的硅或硅化物。
24.一種掩膜成形襯底包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述導電薄膜第二區(qū)域?qū)膶щ娭ё徒^緣膜區(qū)域內(nèi)形成的開口；在所述開口內(nèi)形成的導電元件，其使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的掩膜成形襯底，其中所述導電元件的電導率高于所述導電薄膜和所述導電支座各自的電導率。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的掩膜成形襯底，其中所述導電薄膜和導電支座是用硅制成的。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的掩膜成形襯底，其中所述導電元件是用鎢制成的。
28.一種掩膜成形襯底，包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述導電薄膜第二區(qū)域?qū)膶щ姳∧ず徒^緣膜區(qū)域內(nèi)形成的開口；在所述導電薄膜上和所述開口內(nèi)形成的導電元件，其使所述導電薄膜與所述導電支座電連接。
29.一種模板掩膜的制造方法包括在SOI襯底的導電薄膜的第一區(qū)域形成多個開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；通過去除與所述導電薄膜第一區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)的襯底以及與所述導電薄膜第二區(qū)域相應的部分區(qū)域內(nèi)的襯底，以形成支座；去除與因形成支座而露出的第一區(qū)域和第二區(qū)域相應的絕緣膜；在與從中去除絕緣膜的第二區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)形成導電元件，所述導電元件使所述襯底與所述導電薄膜電連接，其電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
30.一種模板掩膜的制造方法包括在SOI襯底的導電薄膜的第一區(qū)域內(nèi)形成若干第一開口，在第二區(qū)域內(nèi)形成第二開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；通過去除與所述第一區(qū)域相應的區(qū)域內(nèi)的襯底來形成支座；去除由于形成所述支座而露出的絕緣膜；在所述導電薄膜的所述第二開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
31.一種模板掩膜的制造方法包括形成凹陷部分，在所述凹陷部分內(nèi)露出絕緣膜，所述凹陷部分所處的區(qū)域?qū)赟OI襯底的襯底的第二區(qū)域，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；去除所述露出的絕緣膜；在所述凹陷部分內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率；在與所述導電薄膜的第一區(qū)域?qū)膮^(qū)域內(nèi)形成開口；去除與所述第一區(qū)域相應的襯底和絕緣膜。
32.一種掩膜成形襯底的制造方法包括通過去除與SOI襯底第二區(qū)域相應的襯底和絕緣膜而形成凹陷部分，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的導電薄膜，所述導電薄膜具有作為開口形成區(qū)域的第一區(qū)域和第一區(qū)域周圍的第二區(qū)域；在所述凹陷部分內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率。
33.一種模板掩膜的制造方法包括通過去除與SOI襯底的第二區(qū)域相應的導電薄膜和絕緣膜而形成凹陷部分，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜整個表面上和所述第一開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率；通過去除與所述第一區(qū)域相應的導電元件和導電薄膜而形成第二開口；通過去除與所述第一區(qū)域相應的襯底和絕緣膜而形成支座。
34.一種掩膜成形襯底的制造方法包括通過去除與SOI襯底的第二區(qū)域相應的導電薄膜和絕緣膜而形成第一開口，所述SOI襯底包括襯底、在襯底上形成的絕緣膜和在絕緣膜上形成的具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜整個表面上和第一開口內(nèi)形成導電元件，所述導電元件的電導率高于所述襯底和所述導電薄膜各自的電導率；
35.一種掩膜成形襯底包括具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的導電薄膜；在所述導電薄膜上形成的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的導電支座；在與所述第二區(qū)域和所述絕緣膜相應的導電薄膜內(nèi)形成開口；在所述開口內(nèi)形成的導電元件，所述導電元件使所述導電薄膜和所述導電支座電連接。
全文摘要
在模板掩膜中，導電薄膜具有第一開口。在所述導電薄膜的除第一開口之外區(qū)域內(nèi)形成絕緣膜。在所述絕緣膜上形成導電支座。第二開口穿過導電支座和絕緣膜，到達導電薄膜表面。在所述第二開口內(nèi)形成導電元件。所述導電元件將導電支座和導電薄膜電連接。
文檔編號G03F1/60GK1512545SQ20031011308
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者柴田武, 一, 須黑恭一 申請人:株式會社東芝