專利名稱：光刻膠的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種離子注入后光刻膠 掩膜的去除方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算 速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及更多的功能，半導(dǎo)體晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，CMOS器件的特征尺寸已經(jīng)進(jìn)入深亞微米階 段，柵極長(zhǎng)度變得越來(lái)越細(xì)且長(zhǎng)度變得較以往更短。為了避免短溝效應(yīng)， 目前采用在源區(qū)和漏區(qū)進(jìn)行輕摻雜的方法，通常稱為延伸摻雜，以形成 NMOS器件輕摻雜區(qū)和PMOS器件輕摻雜區(qū)。對(duì)于NMOS器件而言，摻 雜的n型雜質(zhì)離子為磷(P+)或砷(As);對(duì)于PMOS器件而言，摻雜 的p型雜質(zhì)離子主要為硼(B+)。圖1為對(duì)CMOS器件進(jìn)行輕摻雜的器件剖面示意圖。如圖1所示， 在半導(dǎo)體襯底100上形成柵極氧化層110和柵極120之后，通常是利用 光刻膠130將NMOS器件區(qū)域覆蓋，而露出PMOS器件區(qū)域?；蛳葘?PMOS器件區(qū)域覆蓋，而露出NMOS器件區(qū)域。然后，利用離子注入工 藝注入雜質(zhì)離子140對(duì)露出的器件襯底進(jìn)行輕摻雜。在這個(gè)過(guò)程中，由 于具有一定的轟擊能量的雜質(zhì)離子注入到光刻膠130中，會(huì)與表層的光 刻膠反應(yīng)而在光刻膠130的表層形成一層硬質(zhì)表層150，如圖2所示。隨后，需要將上述光較膠130去除，以露出未摻雜的器件，并利用 光刻膠覆蓋已摻雜的器件，然后對(duì)露出的器件進(jìn)行摻雜。申請(qǐng)?zhí)枮?03811241.8的中國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種去除光刻刻膠的方法。以往的 做法是先利用等離子灰化(ashing)工藝，對(duì)硬質(zhì)表層150和光刻膠130 全部予以灰化去除(fbll ashing),灰化工藝去除光刻膠往往會(huì)留下少量的 光刻膠殘留物131和132，如圖3所示。然后再利用硫酸過(guò)氧化物，即硫 酸(H2S04)和雙氧水(H202)的混合物(SPM)，在125。C左右的溫度 下對(duì)光刻膠殘留物131和132進(jìn)行濕法清洗。在去除光刻膠130的過(guò)程 中，由于硬質(zhì)表層150的存在，要求灰化工藝中等離子要具有比較高的 轟擊能量，并加長(zhǎng)清洗的時(shí)間以徹底去除殘留物。但是當(dāng)器件特征尺寸 進(jìn)入65nm以下工藝節(jié)點(diǎn)之后，柵極氧化層變得越來(lái)越薄。等離子灰化能 量控制不當(dāng)，或SPM清洗時(shí)間控制不得當(dāng)?shù)脑挊O易破壞柵極氧化層，進(jìn) 而繼續(xù)腐蝕襯底100中的硅，造成硅的流失，導(dǎo)致襯底100表面出現(xiàn)如 圖4所示繁榮凹陷105。如果不采用等離子灰化工藝，而單純使用濕法清 洗去除硬質(zhì)表層150和光刻膠130，雖然能夠減少對(duì)柵極氧化層破壞的機(jī) 會(huì)，但是當(dāng)離子注入能量較高而使形成的硬質(zhì)表層150較厚時(shí)，單純的 濕法清洗(all wet strip )難以完全去除光刻膠和硬質(zhì)表層，從而在襯底表 面留下如圖5所示的光刻膠殘留物133和134。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種光刻膠的去除方法，能夠較徹底地去除 光刻膠并避免光刻膠去除后襯底表面出現(xiàn)嚴(yán)重凹陷。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光刻膠的去除方法，所述光刻 膠表面具有硬質(zhì)表層，其特征在于所述方法包括下列步驟利用等離子體去除所述硬質(zhì)表層； 濕法去除所述光刻膠。所述硬質(zhì)表層在摻雜雜質(zhì)離子注入過(guò)程中形成。所述等離子體為氧 氣等離子體。所述雜質(zhì)至少包括磷、砷、硼、碳、鍺、硼或銻中的一種。 濕法去除所述光刻膠的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。所述清洗液的溫 度為14(M60。C。本發(fā)明提供的另一種光刻膠的去除方法，所述光刻膠表面具有硬質(zhì) 表層，其特征在于所述方法包括下列步驟利用等離子體去除所述硬質(zhì)表層和部分光刻膠；
濕法去除剩余的光刻膠。所述硬質(zhì)表層在雜質(zhì)離子注入過(guò)程中形成。所述等離子體為氧氣等 離子體。所述雜質(zhì)至少包括磷、砷、碳、鍺、硼或銻中的一種。濕法去 除所述光刻膠的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。所述清洗液的溫度為140~160°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的光刻膠去除方法采用部分灰化(partial ashing)加濕法清 洗的方法，即先采用等離子灰化工藝去除離子注入過(guò)程中在光刻膠表面 形成的鉸鏈狀硬質(zhì)表層，通過(guò)調(diào)整灰化的時(shí)間和產(chǎn)生氧氣等離子體的射 頻功率以保證去除不同離子注入劑量和能量下形成的不同厚度的硬質(zhì)表層。去除硬質(zhì)表層露出光刻膠后，再使用SOM清洗劑(石克酸中加入 臭氧)在150。C左右的溫度下清洗光刻膠，能夠完全去除光刻膠，并且 能夠有效防止襯底表面的硅過(guò)多流失，避免嚴(yán)重凹陷的出現(xiàn)，從而保證 了 CMOS器件的性能。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上 述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。附圖中相同的部件使用了相同 的附圖標(biāo)記。附圖并未刻意按比例繪制，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。 在附圖中，為清楚起見(jiàn)，放大了層和區(qū)域的厚度。圖1至圖5為說(shuō)明現(xiàn)有光刻膠去除方法的器件剖面示意圖；圖6至圖8為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例光刻膠去除方法的器件剖面示 意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是
本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公 開(kāi)的具體實(shí)施的限制。本發(fā)明的方法涉及在CMOS器件的制造過(guò)程中，以光刻膠為掩膜 進(jìn)行離子注入后，光刻膠掩膜的去除。圖6至圖8為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例光刻膠去除方法的器件剖面示意圖，所述示意圖只是實(shí)例，其在此 不應(yīng)過(guò)度限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖6所示，首先提供一半導(dǎo)體村底 100，其可以是整體半導(dǎo)體襯底，例如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅 鍺(SiGe);或者混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(例如碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、 銻化銦、磷化銦、砷化銦、砷化鎵或銻化鎵)；也可以是絕緣層上有半 導(dǎo)體的襯底，例如絕緣體上硅(SOI);還可以包括合金半導(dǎo)體(例如 GaAsP、 AlInAs、 AlGaAs、 GalnAs、 GalnP、 GalnAsP)或其組合。雖 然在此描述了可以形成襯底100的材料的幾個(gè)示例，^旦是可以作為半導(dǎo) 體襯底的任何材料均落入本發(fā)明的精神和范圍。然后，在半導(dǎo)體襯底IOO表面形成柵極氧化層110和多晶硅柵極 120。柵極氧化層可以選用適當(dāng)?shù)牟牧侠缪趸?Si02)或氮氧化硅 (SiON)。在65nrn以下工藝節(jié)點(diǎn)柵極氧化層110需要具有高可靠性和低 的漏電流，因此作為柵極氧化層，其材料優(yōu)選一般為具有高介電常數(shù)的 (highk)材料。本文中高介電常數(shù)材料為介電常數(shù)大于IO的材料?？?以作為形成柵極氧化質(zhì)層的高介電常數(shù)材料包括氧化鉿、氧化鉿硅、氮 氧化鉿硅、氧化鑭、氧化鋯、氧化鋯硅、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、 氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鋁等。特別優(yōu)選的是氧化鉿、氧化鋯、氧化 鋁、氧化鉿-氧化鋁合金或其組合。雖然在此描述了可以用來(lái)形成柵極 氧化層110的材料的少數(shù)示例，但是該層可以由減小柵極漏電流的其它 材料形成。柵極氧化層110的生長(zhǎng)方法可以是任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)， 比如原子層沉積(ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD )、 等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)工藝，優(yōu)選為原子層沉積工
藝。在這樣的工藝中，襯底ioo和柵極氧化層110之間會(huì)形成光滑的原 子界面，可以形成理想厚度的柵極氧化層。本發(fā)明中柵極氧化層iio優(yōu) 選的厚度在io-iooA之間。柵極120的材料可以為多晶硅或摻雜金屬雜質(zhì)的多晶硅，金屬雜質(zhì) 至少包括一種金屬(例如鈦、鉭、鎢、鉬、鉑等)。柵極材料的沉積方 法包括利用原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng) 型化學(xué)氣相淀積(PECVD)等工藝淀積柵極材料，厚度為400A 2500A。 利用公知的光刻、曝光顯影工藝在柵極材料表面形成圖案化掩膜，隨后 利用刻蝕工藝刻蝕柵極材料和柵極氧化層形成柵極120和柵極氧化層 110。在接下來(lái)的工藝步驟中，對(duì)CMOS器件的NMOS晶體管和PMOS 晶體管的源區(qū)和漏區(qū)分別注入雜質(zhì)離子，以便在源區(qū)和漏區(qū)形成輕摻雜 區(qū)域。所述雜質(zhì)至少包括磷、砷、碳、鍺、硼或銻中的一種。在這個(gè)過(guò) 程中，需要利用光刻膠將NMOS晶體管和PMOS晶體管的其中一個(gè)覆 蓋，對(duì)未覆蓋的晶體管進(jìn)行離子注入。本發(fā)明實(shí)施例中，在襯底表面涂 布光刻膠，經(jīng)曝光顯影后形成光刻膠掩膜圖形130，其覆蓋CMOS器件 中的一個(gè)柵極而將另 一個(gè)柵極120露出。隨后對(duì)襯底100進(jìn)行雜質(zhì)離子 的注入，以便在柵極120兩側(cè)的襯底中形成輕摻雜區(qū)。離子注入的過(guò)程 中，注入到光刻膠130表面的雜質(zhì)離子會(huì)使光刻膠表面形成一層鉸鏈狀 硬質(zhì)表層150。硬質(zhì)表層150的厚度視離子注入劑量、能量、離子注入 的時(shí)間等的不同而不同，在此本發(fā)明實(shí)施例并未限制其厚度。本發(fā)明的光刻膠去除方法采用部分灰化(partial ashing)加濕法清 洗的方法，即首先利氧氣等離子灰化工藝去除離子注入過(guò)程中在光刻膠 130表面形成的硬質(zhì)表層150。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)離子注入劑量、 能量、離子注入的時(shí)間等的不同，通過(guò)調(diào)整灰化的時(shí)間和產(chǎn)生氧氣等離 子體的射頻功率以保證完全去除不同離子注入劑量和能量下形成的不 同厚度的硬質(zhì)表層150，如圖7所示。去除硬質(zhì)表層150并露出光刻膠130后，再使用辟u(mài)酸(H2S04)和臭氧(03)的混合溶液(SOM)清洗 去除光刻膠130,如圖8所示。清洗的工藝溫度為140~160°C,優(yōu)選在 150 °C的溫度下清洗光刻膠130。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，氧氣等離子灰化工藝即可以將硬質(zhì)表層 150完全去除的J^4上將部分的光刻膠130去除。然后再利用SOM溶 液清洗剩余的光刻膠。本發(fā)明的光刻膠去除方法采用部分灰化(partial ashing)加濕法清 洗的方法，即先采用等離子灰化工藝去除離子注入過(guò)程中在光刻膠表面 形成的硬質(zhì)表層，再使用SOM清洗劑清洗光刻膠，能夠完全去除光刻 膠，并且能夠有效防止襯底表面的硅過(guò)多流失，避免嚴(yán)重凹陷的出現(xiàn)， 從而保證了 CMOS器件的性能。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形 式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定 本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情 況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多 可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫 離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的 任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種光刻膠的去除方法，所述光刻膠表面具有硬質(zhì)表層，其特征在于所述方法包括下列步驟利用等離子體去除所述硬質(zhì)表層；濕法去除所述光刻膠。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述硬質(zhì)表層在摻雜 雜質(zhì)離子注入過(guò)程中形成。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述等離子體為氧氣 等離子體。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述雜質(zhì)至少包括磷、 砷、硼、碳、鍺、硼或銻中的一種。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于濕法去除所述光刻膠 的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述清洗液的溫度為 兩 16(TC。
7、 一種光刻膠的去除方法，所述光刻膠表面具有硬質(zhì)表層，其特 征在于所述方法包括下列步驟利用等離子體去除所述硬質(zhì)表層和部分光刻膠； 濕法去除剩余的光刻膠。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述硬質(zhì)表層在雜質(zhì) 離子注入過(guò)程中形成。
9、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述等離子體為氧氣 等離子體。
10、 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述雜質(zhì)至少包括磷、 砷、碳、鍺、硼或銻中的一種。
11、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于濕法去除所述光刻膠的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。
12、如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述清洗液的溫度 為140 160°C。
全文摘要
本發(fā)明的光刻膠去除方法采用部分灰化(partial ashing)加濕法清洗的方法，即先采用等離子灰化工藝去除離子注入過(guò)程中在光刻膠表面形成的硬質(zhì)表層，再使用SOM清洗劑清洗光刻膠，能夠完全去除光刻膠，并且能夠有效防止襯底表面的硅大量流失，避免嚴(yán)重凹陷的出現(xiàn)，從而保證了CMOS器件的性能。
文檔編號(hào)G03F7/36GK101211125SQ200610147868
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
發(fā)明者劉煥新, 郭佳衢 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司