專利名稱：移除光刻膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，具體涉及移除光刻膠層的方法。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，典型的離子注入工藝?yán)霉饪棠z層為離子注入掩模(ion implantation mask) 0例如，雙多晶柵極工藝使用光刻膠層作為離子注入掩模。圖1A至圖1C為顯示典型的雙多晶柵極工藝的剖面圖。參照?qǐng)D1A，襯底11被限定為N通道金屬氧化物半導(dǎo)體(NM0S)區(qū)和P通道金屬氧 化物半導(dǎo)體(PM0S)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)12形成在襯底11中。柵極氧化物層13形成在襯底 11和器件隔離結(jié)構(gòu)12上方。柵極多晶硅層14和N型摻雜多晶硅層14A形成在柵極氧化物 層13上方。更具體地，柵極多晶硅材料層形成在柵極氧化物層13上方。N型雜質(zhì)通過(guò)使用 第一光刻膠圖案15的離子注入過(guò)程N(yùn)+IMP，注入NM0S區(qū)的部分柵極多晶硅材料層中，形成 N型摻雜多晶硅層14A。第一光刻膠圖案15暴露出NM0S區(qū)并覆蓋PM0S區(qū)。在PM0S區(qū)中 的殘余的部分柵極多晶硅材料層稱為柵極多晶硅層14。參考圖1B，移除第一光刻膠圖案15。在所得到的襯底結(jié)構(gòu)上形成光刻膠層。該光 刻膠層通過(guò)實(shí)施曝光和顯影過(guò)程被圖案化，形成第二光刻膠圖案16。第二光刻膠圖案16 暴露出PM0S區(qū)并且覆蓋NM0S區(qū)。P型雜質(zhì)通過(guò)使用第二光刻膠圖案16的離子注入過(guò)程 P+IMP，注入PM0S區(qū)的柵極多晶硅層14中，形成P型摻雜多晶硅層14B。參考圖1C，移除第二光刻膠圖案16。在所得到的襯底結(jié)構(gòu)上形成硅化鎢層17。在 襯底結(jié)構(gòu)上進(jìn)行柵極圖案化過(guò)程，以在NM0S區(qū)中形成N+多晶柵極14C和在PM0S區(qū)中形成 P+多晶柵極14D。N+多晶柵極14C包括N型摻雜多晶硅，P+多晶柵極14D包括P型摻雜多 晶娃。在上述典型方法中，不同的雜質(zhì)即磷(P)和硼(B)被注入柵極多晶硅材料層中， 實(shí)現(xiàn)配置有N+多晶柵極14C和P+多晶柵極14D的雙多晶柵極。使用從約1 X 1015cm_2到約 IX 1016cnT2高劑量范圍的高密度離子注入過(guò)程注入雜質(zhì)。在典型方法中，實(shí)施離子注入過(guò) 程之后，使用包含氧和氮的氣體(02/隊(duì)化學(xué)組成)移除第一和第二光刻膠圖案15和16。然而，高劑量的高密度離子注入過(guò)程導(dǎo)致第一和第二光刻膠圖案15和16基本硬 化，因而第一和第二光刻膠圖案15和16不易被移除。光刻膠殘余物可能在移除第一和第 二光刻膠圖案15和16之后繼續(xù)存在。在移除第一和第二光刻膠圖案15和16期間所使用的氧氣(02)與存在于第一和第二光刻膠圖案15和16中的雜質(zhì)即砷(As)、磷(P)和硼(B) 反應(yīng)，形成如As203、P406和B203的雜質(zhì)氧化物層，其覆蓋第一和第二光刻膠圖案15和16的表面。因此，在后續(xù)過(guò)程中，可能由于殘留的光刻膠殘余，使硅化鎢層17發(fā)生異常氧化。 而且，在實(shí)施柵極圖案化之后，可能在多晶柵極之間發(fā)生界面缺陷，并且硅化鎢層可能形成 隆起(lifting)或顆粒的來(lái)源。當(dāng)離子注入過(guò)程的摻雜程度高時(shí)，可能無(wú)法完全移除光刻 膠。為了移除剩余的光刻膠使得加工時(shí)間延長(zhǎng)，因此大規(guī)模產(chǎn)量下降。圖1D是由典型方法產(chǎn)生的光刻膠殘余物的顯微圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單移除在高劑量離子注入過(guò)程中使用的光刻膠層且不產(chǎn)生殘 余物的方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種方法，其包括在材料層的特定部分上方形成光 刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，將雜質(zhì)注入所述 材料層的離子注入?yún)^(qū)中；和使用包含烴基氣體的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，其包括在材料層的特定部分上方形成 光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，將雜質(zhì)注入所 述材料層的離子注入?yún)^(qū)中；和使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述光 刻膠圖案。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種方法，其包括在多晶硅層上方形成第一光刻 膠圖案，所述第一光刻膠圖案暴露出第一部分多晶硅層；使用所述第一光刻膠圖案作為離 子注入屏障，將第一雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第一部分中；使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣 體混合物等離子體移除所述第一光刻膠圖案；在所述多晶硅層上形成第二光刻膠圖案，所 述第二光刻膠圖案暴露出所述多晶硅層除第一部分之外的第二部分；使用所述第二光刻膠 圖案作為離子注入屏障，將第二雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第二部分；和使用包含N2H2的氣 體混合物等離子體移除所述第二光刻膠圖案。本發(fā)明還涉及以下方面。1. 一種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜 質(zhì)；和使用包含烴基氣體的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。2.如1所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在不同溫度下以預(yù)定的移除順序移 除所述光刻膠圖案。3.如2所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用烴基氣體和氧氣的等離子體實(shí)施第一步驟；在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述烴基氣體和氧氣的等離子體實(shí)施第 二步驟；和
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使用僅有烴基氣體的等離子體實(shí)施第三步驟。4.如3所述的方法，其中所述第一溫度為約100°C至約160°C，所述第二溫度為約 200°C 至約 250 0C ο5.如3所述的方法，其中用于所述第一步驟至第三步驟的所述烴基氣體包含甲 烷、乙烯及其組合的其中之一。6.如3所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，所述烴基氣體相對(duì)于氧氣的 比例為約4 10 1。7.如3所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中同時(shí)使用微波和射頻 (RF)偏壓以產(chǎn)生等離子體。8.如3所述的方法，其中用于所述第一和第二步驟中的所述烴基氣體和氧氣的等 離子體還包含氮?dú)狻?.如8所述的方法，還包括在注入雜質(zhì)后，使用包含去離子水的溶液實(shí)施在所述 材料層上的清洗處理。10.如9所述的方法，其中實(shí)施清洗處理包括使用包含去離子水和臭氧的混合溶 液。11.如10所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的溫度為約25°C 至約80 0C ο12.如11所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的濃度為約Ippm至約 1，OOOppm013.如1所述的方法，其中所述材料層包括多晶硅層。14.如13所述的方法，其中所述雜質(zhì)包含選自砷(As)、磷⑵、硼⑶及其組合的
其中之一。15. —種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜 質(zhì)；和使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。16.如15所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用N2H2氣體和氧氣(O2)的等離子體實(shí)施第一步驟；在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述N2H2和O2的等離子體實(shí)施第二步 驟；和使用N2H2等離子體實(shí)施第三步驟。17.如16所述的方法，其中所述第一步驟中的所述第一溫度為約100°C至約 160°C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200°C至約250°C。18.如16所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2氣體包含約4% 的H2氫和約96%的N2。19.如16所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，N2H2相對(duì)于O2的比例為約 4 6 1。20.如16所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時(shí)使用微波和射頻(RF)
6偏壓以產(chǎn)生等離子體。21.如20所述的方法，還包括在注入雜質(zhì)后，使用包含去離子水的溶液實(shí)施在所 述材料層上的清洗處理。22.如21所述的方法，其中實(shí)施清洗處理包括使用包含去離子水和臭氧的混合溶 液。23.如22所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的溫度為約25°C 至約80 0C ο24.如23所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的濃度水平為約Ippm至 約 500ppmo25.如15所述的方法，其中所述材料層包括多晶硅層。26.如25所述的方法，其中所述雜質(zhì)包括選自砷(As)、磷⑵、硼⑶及其組合的
其中之一。27.如26所述的方法，其中注入雜質(zhì)包括實(shí)施束流離子注入和等離子體摻雜的其 中之一。28. —種方法，包括在多晶硅層上形成第一光刻膠圖案，所述第一光刻膠圖案暴露出所述多晶硅層的 第一部分；使用所述第一光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第一雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第 一部分，使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體，移除所述第一光刻膠圖案，在所述多晶硅層上形成第二光刻膠圖案，所述第二光刻膠圖案暴露出所述多晶硅 層除所述第一部分外的第二部分，使用所述第二光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第二雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第 二部分；和使用包含N2H2的氣體混合物等離子體，移除所述第二光刻膠圖案。29.如28所述的方法，其中移除第一光刻膠圖案和移除第二光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用包含N2H2和氧氣(O2)的等離子體實(shí)施第一步驟；在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述包含N2H2和O2的等離子體實(shí)施第二 步驟；和使用僅包含N2H2的等離子體實(shí)施第三步驟。30.如29所述的方法，其中所述第一步驟中的所述第一溫度為約100°C至約 160°C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200°C至約250°C。31.如29所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2氣體包含約4% 的H2氫和約96%的N2。32.如29所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，N2H2相對(duì)于O2的比例為約 4 6 1。33.如29所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時(shí)使用微波和射頻(RF)偏 壓以產(chǎn)生等離子體。34.如28所述的方法，還包括在分別注入第一雜質(zhì)和注入第二雜質(zhì)后，使用包含
7去離子水的溶液實(shí)施在所述多晶硅層上的清洗處理。35.如34所述的方法，其中實(shí)施清洗處理還包括使用包含去離子水和臭氧的混合 溶液。36.如35所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的溫度為約25°C 至約80 0C ο37.如36所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的濃度水平為約Ippm至 約 500ppmo38.如28所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括N型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)包括P型雜 質(zhì)。39.如28所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括P型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)包括N型雜質(zhì)。40.如38所述的方法，其中注入第一和第二雜質(zhì)包括實(shí)施束流離子注入和等離子 體摻雜的其中之一。


圖IA到IC為典型雙多晶棚極過(guò)程的剖面圖。圖ID為由上述典型現(xiàn)有技術(shù)方法所產(chǎn)生的光刻膠殘余物的顯微圖。圖2A到2D為顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案移除光刻膠層的方法的剖面圖。圖3為顯示在用低離子注入能量水平注入高劑量硼離子之后，使用CH4/02混合等 離子體的光刻膠層移除過(guò)程的剖面圖。圖4A到4E為顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案移除光刻膠層的方法的剖面圖。圖5為顯示在用低離子注入能量水平注入高劑量硼離子之后，使用Ν2Η2/02混合等 離子體的光刻膠層移除過(guò)程的剖面圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的無(wú)殘余物狀態(tài)的顯微圖。圖7A到7D為根據(jù)使用和未使用DI/03清洗處理的光刻膠層移除過(guò)程結(jié)果的顯微 圖。
具體實(shí)施例方式圖2A到2D為顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案移除光刻膠層的方法的剖面圖。下文 中，光刻膠層移除過(guò)程是指在雙多晶柵極過(guò)程之后所實(shí)施的移除方法。參考圖2A，襯底21被限定為N通道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū)和P通道金屬氧 化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)22形成在襯底21中，以隔離NMOS區(qū)和PMOS區(qū)。柵 極氧化物層23形成在襯底21上方。柵極多晶硅層24和N型摻雜多晶硅層24A形成在柵 極氧化物層23上方。更具體地，柵極多晶硅材料層形成在柵極氧化物層23上方。光刻膠層形成在柵極 多晶硅材料層上方。光刻膠層通過(guò)實(shí)施曝光和顯影過(guò)程而被圖案化，形成第一光刻膠圖案 25。第一光刻膠圖案25暴露出NMOS區(qū)并且覆蓋PMOS區(qū)。通過(guò)使用第一光刻膠圖案25的離子注入過(guò)程N(yùn)+IMP，將N型雜質(zhì)注入NMOS區(qū)的部 分柵極多晶硅材料層中，形成N型摻雜多晶硅層24A。PMOS區(qū)的殘余部分柵極多晶硅材料層稱為柵極多晶硅層24。N型雜質(zhì)包括磷(P)和砷(As)。使用約IX IO16CnT2超高離子注 入劑量及低離子注入能量。因此，在實(shí)施N型雜質(zhì)離子注入過(guò)程N(yùn)+IMP后，在NMOS區(qū)中形成 N型摻雜多晶硅層24A，并且在PMOS區(qū)中剩下柵極多晶硅層24。下文中，N型摻雜多晶硅層 24A稱為N+多晶硅層24A。參照?qǐng)D2B，移除第一光刻膠圖案25。更具體地，將烴基氣體如四氟甲烷(CH4)或乙 烯(C2H4)加入包含氧(O2)和氮(N2)的氣體中，以移除第一光刻膠圖案25。也就是，使用O2/ N2/CH4或02/N2/C2H4的混合氣體移除第一光刻膠圖案25。諸如CH4或C2H4的烴基氣體移除第 一光刻膠圖案25內(nèi)的摻雜物。CH4氣體具有約-163°C的沸點(diǎn)，而C2H4氣體具有約-103°C 的沸點(diǎn)。因此，摻雜物可在低溫下以氫化物形式被輕易移除。同時(shí)使用微波和射頻(RF)偏壓作為在移除第一光刻膠圖案25期間用來(lái)產(chǎn)生等離 子體的電力供應(yīng)。此時(shí)，使用包括烴基氣體的氣體。例如，可獨(dú)立(單獨(dú))使用CH4或C2H4, 或可將O2加入CH4或C2H4中。因此，可使用選自CH4、C2H4、CH4/02和C2H4/02的氣體。當(dāng)將O2 加入烴基氣體時(shí)，CH4對(duì)O2或C2H4對(duì)O2的比例范圍約為4 10 1，烴基氣體具有大于氧 氣的流量。在上述條件下執(zhí)行的移除第一光刻膠圖案25的一回合包括實(shí)施第一、第二和第 三步驟。以下，使用包含CH4和O2的混合氣體。第一步驟包括在約100°C到約160°C的低溫 范圍下，使用包含CH4氣體和O2氣體的等離子體。第二步驟包括在高于第一步驟的溫度即 約200°C到約250°C的溫度范圍下，使用CH4氣體和O2氣體的等離子體。第三步驟包括使用 只有CH4氣體的等離子體。第一步驟在約100°C到約160°C的低溫范圍下實(shí)施，使用CH4氣體和O2氣體的混合 等離子體。CH4等離子體用作分離雜質(zhì)即砷(As)的合成氣體(forming gas)。CH4等離子 體從第一光刻膠圖案25的內(nèi)部至外側(cè)，分離在離子注入期間被注入第一光刻膠圖案25中 的As。O2等離子體的作用為移除第一光刻膠圖案25。第一步驟在低溫下實(shí)施是因?yàn)榈谝徊襟E主要專注在使用CH4等離子體產(chǎn)生砷的分 離，而不是使O2等離子體與砷反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二砷(As2O3)。也就是，在約100°C到約160°C 的低溫范圍下，在通過(guò)O2等離子體產(chǎn)生As2O3前，先發(fā)生通過(guò)CH4等離子體的砷分離。然后， 第一光刻膠圖案25被O2等離子體移除。當(dāng)注入CH4氣體和O2氣體的混合氣體且同時(shí)供應(yīng)電能即微波和射頻偏壓時(shí)，因?yàn)?電子的加速碰撞，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)，即正離子、負(fù)離子、電子和自由基。在等 離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分離。第一到 第三步驟包括同時(shí)使用微波MW和RF偏壓來(lái)產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第三步驟期間， CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用，而O2氣體被轉(zhuǎn) 換成O2MW等離子體和O2RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。殘留在第一光刻膠圖案25中的砷的分離過(guò)程可由下述化學(xué)方程式1表示。[化學(xué)方程式1]2As+6H * — As2H6 (氣體)As+0*/03 —As2O3(固體)As2O3+12H * — As2H6 (氣體)+3H20 (氣體)參考化學(xué)方程式1，As代表殘留在第一光刻膠圖案25內(nèi)的砷。H*代表被包括在CH4等離子體中的氫自由基，并且0 * /O3被包括在O2等離子體中。殘留在第一光刻膠圖案 25內(nèi)的As跟H*反應(yīng)產(chǎn)生As2H6(氣體)，該氣體然后被揮發(fā)掉。即使殘留在第一光刻膠圖案 25內(nèi)的As與包括在O2等離子體中的0 *或O3反應(yīng)產(chǎn)生固體As2O3，As2O3也與H *反應(yīng)產(chǎn)生 As2H6(氣體)并被揮發(fā)掉。3H20為As2O3跟H*間反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，并作為氣體揮發(fā)掉。值得注意的是當(dāng)僅使用O2等離子體移除光刻膠層時(shí)，O2可能主要與被注入在光 刻膠層中的As反應(yīng)，而不是移除光刻膠層。因此在移除光刻膠層之前，可能產(chǎn)生包含固體 As2O3的雜質(zhì)氧化物層。因此，光刻膠層的移除被固體As2O3的產(chǎn)生所中斷。因而，通過(guò)使用 CH4氣體和O2氣體的混合等離子體分離殘留在第一光刻膠圖案25內(nèi)的砷，以防止固體As2O3 形成在第一光刻膠圖案25的表面上。結(jié)果，在實(shí)施第一步驟之后實(shí)施第二步驟。第二步驟包括在高于第一步驟的溫度 下，使用基本相同的等離子體即014和O2的混合氣體來(lái)實(shí)施第二步驟。應(yīng)用高溫即約200°C 到約250°C的溫度范圍，以較快的速率移除第一光刻膠圖案25。因此，砷雜質(zhì)的分離主要在第一步驟期間移除第一光刻膠圖案25之前完成，而第 一光刻膠圖案25的移除主要在第二步驟期間完成，因?yàn)樯榈姆蛛x發(fā)生在第一步驟期間。同 時(shí)，如果直接在高溫下實(shí)施光刻膠的移除，可能發(fā)生如凸出的缺點(diǎn)，因而可能使移除速率降 低。因此，在低溫下實(shí)施第一步驟，然后在高溫下實(shí)施第二步驟，通常提高移除速率。第三步驟在第二步驟之后實(shí)施。第三步驟包括單獨(dú)使用CH4等離子體，移除殘留 在移除第一光刻膠圖案25之后所產(chǎn)生的副產(chǎn)物中的砷。因此，第三步驟移除在移除第一光 刻膠圖案25之后的副產(chǎn)物中的剩余雜質(zhì)。結(jié)果，通過(guò)實(shí)施第一到第三步驟的一系列步驟， 基本移除第一光刻膠圖案25而沒(méi)有殘余物。同時(shí)，當(dāng)磷(P)被注入在N+多晶硅層24A時(shí)，通過(guò)下述化學(xué)方程式2分離P。[化學(xué)方程式2]P+3H*—PH3(氣體)P+0*/03 —P4O6 (固體)或 P4Oltl (氣體)P406+24H * — 4PH3 (氣體)+6H20 (氣體)P4010+32H*— 4PH3(氣體)+10H20 (氣體)參照?qǐng)D2C，在第一光刻膠圖案25被移除之后，在襯底結(jié)構(gòu)上方形成另一光刻膠 層。使用上述一系列的方法，實(shí)施曝光和顯影過(guò)程，形成第二光刻膠圖案26。更具體地，形 成另一光刻膠層，在N+多晶硅層24A和柵極多晶硅層24共存時(shí)，實(shí)施曝光和顯影過(guò)程。因 此，形成暴露出PMOS區(qū)且覆蓋NMOS區(qū)的第二光刻膠圖案26。通過(guò)使用第二光刻膠圖案26的離子注入過(guò)程P+IMP，將P型雜質(zhì)注入PMOS區(qū)中的 棚極多晶硅層24內(nèi)，以形成P型摻雜多晶硅層24B。下文中，P型摻雜多晶硅層24B稱為P+ 多晶硅層24B。P型雜質(zhì)包括硼(B)。使用約IXlO16cnT2的非常高離子注入劑量和低離子
注入能量。參照?qǐng)D2D，移除第二光刻膠圖案26。更具體地，將烴基氣體即CH4或C2H4加入包 括O2和N2的氣體中，以移除第二光刻膠圖案26。也就是使用02/N2/CH4或02/N2/C2H4的混 合氣體移除第二光刻膠圖案26。如CH4或C2H4的烴基氣體移除第二光刻膠圖案26內(nèi)部的 摻雜物。CH4氣體的沸點(diǎn)約為_163°C，而C2H4氣體的沸點(diǎn)約為_103°C。因此，摻雜物可在低 溫下以氫化物形式輕易地被移除。
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同時(shí)使用微波和射頻(RF)偏壓作為在移除第二光刻膠圖案26期間用來(lái)產(chǎn)生等離 子體的電力供應(yīng)。此時(shí)，使用包含烴基氣體的氣體。例如，可單獨(dú)使用CH4或C2H4，或可將 O2加入CH4或C2H4中。因此，可使用選自CH4、C2H4、CH4/02和C2H4/02的氣體。當(dāng)O2加入烴 基氣體中時(shí)，CH4對(duì)O2或C2H4對(duì)O2的比例范圍約為4 10 1，烴基氣體具有大于氧氣的流量。在上述條件下實(shí)施的執(zhí)行移除第二光刻膠圖案26的一回合包括實(shí)施第一、第二 和第三步驟。使用包含CH4和O2的混合氣體。第一步驟包括在約100°C到約160°C的低溫 范圍下，使用包含CH4氣體和O2氣體的等離子體。第二步驟包括在高于第一步驟的溫度即 約200°C到約250°C的溫度范圍下，使用包括CH4氣體和O2氣體的等離子體。第三步驟包括 使用只有CH4氣體的等離子體。第一步驟執(zhí)行在約100°C到約160°C的低溫范圍下，使用CH4氣體和O2氣體的混合 等離子體。CH4等離子體用作分離雜質(zhì)即硼(B)的合成氣體。CH4等離子體從第二光刻膠圖 案26的內(nèi)部至外側(cè)，分離在離子注入期間被注入第二光刻膠圖案26的硼。O2等離子體的 作用為移除第二光刻膠圖案26。在低溫下實(shí)施第一步驟是因?yàn)榈谝徊襟E主要專注在使用CH4等離子體產(chǎn)生硼的分 離，而不是使O2等離子體與硼反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二硼(B203)。也就是在約100°C到約160°C的 低溫范圍下，在由O2等離子體產(chǎn)生B2O3前，發(fā)生通過(guò)CH4等離子體的硼分離。然后，第二光 刻膠圖案26被O2等離子體移除。當(dāng)注入CH4氣體和O2氣體的混合氣體并且同時(shí)供應(yīng)電能即微波和射頻偏壓時(shí)，因 為電子的加速碰撞，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)，即正離子、負(fù)離子、電子和自由基。在 等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分離。第一 到第三步驟包括同時(shí)使用微波MW和RF偏壓來(lái)產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第三步驟期 間，CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用，而O2氣體 被轉(zhuǎn)換成O2MW等離子體和O2RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。殘留在第二光刻膠圖案26中的硼的分離過(guò)程可由下述化學(xué)方程式3表示。[化學(xué)方程式3]2B+6H * — B2H6 (氣體)B+0*/03 — B203(固體)B2O3+12H*— B2H6 (氣體)+3H20 (氣體)參考化學(xué)方程式3，B代表殘留在第二光刻膠圖案26內(nèi)的硼。H*代表包括在CH4 等離子體中的氫自由基，并且ο * /O3被包括在O2等離子體中。殘留在第二光刻膠圖案26內(nèi) 的B與H*反應(yīng)產(chǎn)生B2H6(氣體)，該氣體然后被揮發(fā)掉。即使殘留在第二光刻膠圖案26內(nèi) 的B與包括在O2等離子體中的0 *或O3反應(yīng)產(chǎn)生固體B2O3，B2O3也與H *反應(yīng)產(chǎn)生B2H6 (氣 體)，該氣體然后被揮發(fā)掉。3H20為B2O3與H*間反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，然后作為氣體形式揮 發(fā)掉。值得注意的是當(dāng)僅使用O2等離子體移除光刻膠層時(shí)，O2可能主要跟被注入在光刻 膠層中的硼反應(yīng)，而不是移除光刻膠層。結(jié)果，在移除光刻膠層之前，可能產(chǎn)生包含固體B2O3 的雜質(zhì)氧化物層。因此，光刻膠層的移除被固體B2O3的產(chǎn)生所中斷。因而，使用CH4氣體和 O2氣體的混合等離子體，通過(guò)分離殘留在第二光刻膠圖案26內(nèi)的硼，可防止固體B2O3形成在第二光刻膠圖案26的表面上。在第一步驟實(shí)施后實(shí)施第二步驟。第二步驟包括在比第一步驟高的溫度下使用基 本相同的等離子體即014和O2的混合氣體來(lái)實(shí)施第二步驟。應(yīng)用高溫即約200°C到約250°C 溫度范圍，以較快的速率移除第二光刻膠圖案26。因此，硼的分離主要在第一步驟期間移除第二光刻膠圖案26之前完成，而第二光 刻膠圖案26的移除主要在第二步驟期間完成，因?yàn)榕鸬姆蛛x發(fā)生在第一步驟期間。第三步 驟在第二步驟之后實(shí)施。第三步驟包括獨(dú)立(即單獨(dú))使用CH4等離子體，移除在第二光 刻膠圖案26移除后產(chǎn)生的副產(chǎn)物中殘留的硼。因此，第三步驟移除在移除第二光刻膠圖案 26之后副產(chǎn)物中的剩余雜質(zhì)。結(jié)果，通過(guò)實(shí)施一系列的第一到第三步驟，基本移除第二光刻 膠圖案26而沒(méi)有殘余。圖3為示出在用低離子注入能階注入高劑量的硼之后，使用CH4/02混合等離子體 的光刻膠層移除過(guò)程的剖面圖。同時(shí)使用微波MW和RF偏壓產(chǎn)生等離子體，導(dǎo)致CH4氣體 轉(zhuǎn)換成CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用，而O2氣體轉(zhuǎn)換成O2MW等 離子體和O2RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。光刻膠層分成三部分，包括表層、中層和底層。光刻膠ra和B2O3在移除過(guò)程期間 共存在光刻膠層的表層中。只有光刻膠I3R存在于與柵極多晶硅層接觸的底層中。BxHyOz* 光刻膠I3R共存在位于表層和底層中間的中層中。存在于中層的氫化物BxHyOz由來(lái)自等離 子體的氫自由基和B2O3之間的反應(yīng)而形成。BxHyOz被分解成氣體且如B2O3 —樣由H*使其揮 發(fā)。在表層的光刻膠I3R和B2O3通過(guò)CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體移除。在中 層的BxHyOz和光刻膠I3R通過(guò)CH4MW等離子體和O2RF偏壓等離子體移除。在底層的光刻膠 PR通過(guò)CH4等離子體和02/N2或02麗等離子體移除。在各層的B2O3和BxHyOz根據(jù)上述化學(xué) 方程式3的原理作為B2H6揮發(fā)。僅包括光刻膠ra的底層通過(guò)CH4等離子體、02/N2和02麗等離子體移除。通常，光 刻膠I3R為碳(C)和氫原子(H)的聚合物。因此光刻膠ra跟O2反應(yīng)，作為CO2和H2O氣體 揮發(fā)掉且被移除。當(dāng)混合C2H4氣體和O2氣體以使用在移除過(guò)程時(shí)，基本發(fā)生如圖3所示的 相同機(jī)理。在此實(shí)施方案中，使用烴氣體即C2H4和CH4，使得通過(guò)產(chǎn)生易揮發(fā)的氫化物，而容 易地實(shí)施光刻膠層的移除。根據(jù)第一實(shí)施方案，在移除作為離子注入屏障的光刻膠層的過(guò)程中，可通過(guò)使用 如C2H4和CH4的烴基氣體容易地移除在光刻膠層中的摻雜物。因此，可減少由摻雜物產(chǎn)生 的氧化物層，且可移除光刻膠層而不產(chǎn)生殘余物。同時(shí)，如As2O3、P4O6、P4Oltl和B2O3的雜質(zhì)氧化物層為水溶性的。用來(lái)移除該雜質(zhì)氧 化物層的前處理在實(shí)施光刻膠層的移除過(guò)程之前實(shí)施，尤其是在第一步驟之前，在適當(dāng)溫 度下使用去離子水即H2O實(shí)施。該前處理被稱為去離子水沖洗處理。去離子水沖洗處理可 包括在去離子水和臭氧(O3)的混合溶液中浸泡雜質(zhì)氧化物層。該混合溶液的溫度范圍從 約25°C到約80°C。O3的濃度水平范圍從約Oppm到約lOOOppm。例如，O3的濃度水平范圍 可從約Ippm到約lOOOppm。此外，去離子水可用H2O代表。實(shí)施該去離子水沖洗處理以移除因在注入雜質(zhì)之后移動(dòng)至光刻膠移除設(shè)備時(shí)暴 露在大氣中即大氣中氧氣跟雜質(zhì)之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的如AS203、P4O6, P4O10和B2O3的雜質(zhì)氧化物層。去離子水沖洗處理通過(guò)軟化摻雜雜質(zhì)的光刻膠層表面來(lái)移除雜質(zhì)氧化物層。因 為實(shí)施上述使用去離子水的前處理，使得后續(xù)光刻膠層移除過(guò)程變得容易。圖4A到4E為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案移除光刻膠層方法的剖面圖。參照?qǐng)D4A，襯底31被限定為N通道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)區(qū)和P通道金屬氧 化物半導(dǎo)體(PMOS)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)32形成在襯底31中，以隔離NMOS區(qū)和PMOS區(qū)。柵 極氧化物層33形成在襯底31上方。柵極多晶硅層34和N型摻雜多晶硅層34A形成在柵 極氧化物層33上方。更具體地，柵極多晶硅材料層形成在柵極氧化物層33上方。光刻膠層形成在柵極 多晶硅材料層上方。通過(guò)實(shí)施曝光和顯影過(guò)程圖案化該光刻膠層，形成第一光刻膠圖案35。 第一光刻膠圖案35暴露出匪OS區(qū)且覆蓋PMOS區(qū)。通過(guò)使用第一光刻膠圖案35的離子注入過(guò)程N(yùn)+IMP，將N型雜質(zhì)注入NMOS區(qū)中的 部分柵極多晶硅材料層中，形成N型摻雜多晶硅層34A。PMOS區(qū)中的剩余柵極多晶硅材料 層被稱為柵極多晶硅層34。N型雜質(zhì)包括磷(P)或砷(As)。使用約IX IO16CnT2超高離子 注入劑量及低離子注入能量。因此，在NMOS區(qū)中形成N型摻雜多晶硅層34A，并且在實(shí)施N型雜質(zhì)的離子注入過(guò) 程N(yùn)+IMP后，柵極多晶硅層34留在PMOS區(qū)中。下文中，N型摻雜多晶硅層34A被稱為N+多 晶硅層34A。參照?qǐng)D4B，移除第一光刻膠圖案35。通過(guò)實(shí)施一回合包括第一、第二和第三步驟 的移除過(guò)程移除第一光刻膠圖案35，而非使用典型使用的氧氣等離子體或包括氮?dú)夂脱鯕?的混合氣體等離子體(N2A)2等離子體)移除第一光刻膠圖案35。第一步驟包括在約100°C到約160°C的低溫范圍下，使用包含二酰亞胺(N2H2)氣體 和O2氣體的等離子體。N2H2氣體包括約4%的H2和約96%的N2。N2H2對(duì)O2的比例范圍約 為4 6 1。第二步驟包括在高于第一步驟的溫度即約200°C到約250°C的溫度范圍下， 使用包含N2H2氣體和O2氣體的等離子體。N2H2氣體包括約4%的H2和約96%的N2。N2H2對(duì) O2的比例范圍約為4 6 1。第三步驟包括使用僅N2H2氣體的等離子體。第一步驟在約100°C到約160°C的低溫范圍下，使用N2H2氣體和O2氣體的混合等 離子體即N2H2等離子體和O2等離子體實(shí)施。N2H2等離子體用作分離雜質(zhì)即砷(As)的合成 氣體。N2H2等離子體從第一光刻膠圖案35的內(nèi)部至外側(cè)，分離注入在第一光刻膠圖案35中 的砷。O2等離子體的作用為基本移除第一光刻膠圖案35。第一步驟在低溫下實(shí)施是因?yàn)榈谝徊襟E主要專注在使用N2H2等離子體產(chǎn)生砷的 分離，而非讓O2等離子體跟砷反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二砷(As2O3)。也就是在約IOCTC到約160°C 的低溫范圍下，在通過(guò)O2等離子體產(chǎn)生As2O3前，發(fā)生通過(guò)N2H2等離子體的砷分離。然后， 第一光刻膠圖案35被O2等離子體移除。當(dāng)將N2H2氣體和O2氣體的混合氣體引入腔室中并且同時(shí)供應(yīng)電能即微波和射頻 偏壓時(shí)，因?yàn)殡娮拥募铀倥鲎?，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)，即正離子、負(fù)離子、電子和 自由基。在等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的 分離。第一到第三步驟包括同時(shí)使用微波MW和RF偏壓來(lái)產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到 第三步驟期間，CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用， 而O2氣體被轉(zhuǎn)換成O2MW等離子體和O2RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。
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以下詳述砷的分離過(guò)程。[化學(xué)方程式4]2As+6H*—As2H6(氣體)As+0*/03 —As2O3(固體)As2O3+12H * — As2H6 (氣體)+3H20 (氣體)參考化學(xué)方程式4，As代表殘留在第一光刻膠圖案35內(nèi)的砷。H*代表被包括在 N2H2等離子體中的氫自由基，并且0 * /O3被包括在O2等離子體中。殘留在第一光刻膠圖案35內(nèi)的As跟H*反應(yīng)產(chǎn)生As2H6 (氣體)，該氣體然后被揮 發(fā)掉。即使殘留在第一光刻膠圖案35內(nèi)的As與包括在O2等離子體中的0 *或O3反應(yīng)產(chǎn)生 固體As2O3, As2O3也與H*反應(yīng)產(chǎn)生As2H6(氣體)并被揮發(fā)掉。3H20(氣體)為As2O3與H* 間反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，并作為氣體揮發(fā)掉。作為參考，當(dāng)根據(jù)典型方法僅使用O2等離子體移除光刻膠層時(shí)，O2可能主要與被 注入在光刻膠層中的砷反應(yīng)，而不是移除光刻膠層。結(jié)果，在移除光刻膠層之前，產(chǎn)生包含 固體As2O3的雜質(zhì)氧化物層。因此，光刻膠層的移除被固體As2O3的產(chǎn)生所中斷。因此，使用N2H2氣體和O2氣體的混合等離子體，通過(guò)分離殘留在第一光刻膠圖案 35內(nèi)的砷，可防止固體As2O3形成在第一光刻膠圖案35的表面上。接著，在第一步驟實(shí)施后實(shí)施第二步驟。第二步驟在比第一步驟高的溫度下實(shí)施， 同時(shí)使用基本相同的等離子體即N2H2和O2的混合氣體。應(yīng)用高溫即約200°C到約250°C的 溫度范圍，以較快的速率移除第一光刻膠圖案35。因此，砷雜質(zhì)的分離主要在第一步驟期間 移除第一光刻膠圖案35之前完成，而第一光刻膠圖案35的移除主要在第二步驟期間完成， 因?yàn)樯榈姆蛛x發(fā)生在第一步驟期間。第三步驟在第二步驟之后實(shí)施。第三步驟包括單獨(dú)使用N2H2等離子體，移除在移 除第一光刻膠圖案35之后產(chǎn)生的副產(chǎn)物中殘余的砷。因此，第三步驟移除第一光刻膠圖案 35移除之后的副產(chǎn)物中的剩余雜質(zhì)。結(jié)果，通過(guò)實(shí)施一系列的第一到第三步驟，基本移除第 一光刻膠圖案35而沒(méi)有殘余物。同時(shí)，當(dāng)磷(P)被注入在N+多晶硅層34A時(shí)，P通過(guò)下述化學(xué)方程式5分離。[化學(xué)方程式5]P+3H*—PH3(氣體)P+0*/03 —P4O6 (固體)或 P4O10 (氣體)P406+24H * — 4PH3 (氣體)+6H2O (氣體)P4010+32H * — 4PH3 (氣體)+IOH2O (氣體)參照?qǐng)D4C，在第一光刻膠圖案35被移除之后，在襯底結(jié)構(gòu)上方形成另一光刻膠 層。使用上述一系列的方法，實(shí)施曝光和顯影過(guò)程，形成第二光刻膠圖案36。更具體地，形 成另一光刻膠層，在N+多晶硅層34A和柵極多晶硅層34共存時(shí)，實(shí)施曝光和顯影過(guò)程。因 此，形成暴露出PMOS區(qū)且覆蓋NMOS區(qū)的第二光刻膠圖案36。通過(guò)使用第二光刻膠圖案36的離子注入過(guò)程P+IMP，將P型雜質(zhì)注入PMOS區(qū)中的 棚極多晶硅層34內(nèi)，以形成P型摻雜多晶硅層34B。下文中，P型摻雜多晶硅層34B稱為P+ 多晶硅層34B。P型雜質(zhì)包括硼(B)。使用約IXlO16cnT2的非常高離子注入劑量和低離子
注入能量。
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參照?qǐng)D4D，移除第二光刻膠圖案36。類似于移除第一光刻膠圖案35，通過(guò)實(shí)施第 一、第二和第三步驟移除第二光刻膠圖案36。以下詳述這些步驟。第一步驟包括在約100°C 到約160°C的低溫范圍下，使用包含N2H2氣體和O2氣體的等離子體。N2H2氣體包括約4%的 H2和約96%的N2。N2H2對(duì)O2的比例范圍約為4 6 1。第二步驟包括在高于第一步驟的 溫度即約200°C到約250°C的溫度范圍下，使用包括N2H2氣體和O2氣體的等離子體。N2H2氣 體包括約4%的H2和約96%的N2。N2H2對(duì)O2的比例范圍約為4 6 1。第三步驟包括使 用只有N2H2氣體的等離子體。第一步驟在約100°C到約160°C的低溫范圍下，使用N2H2氣體和O2氣體的混合等 離子體即N2H2等離子體和O2等離子體實(shí)施。N2H2等離子體用作分離雜質(zhì)的合成氣體。在 此情況下，N2H2等離子體從第二光刻膠圖案36的內(nèi)部至外側(cè)，分離在離子注入期間被注入 在第二光刻膠圖案36內(nèi)的雜質(zhì)，即硼(B)。O2等離子體的作用為基本移除第二光刻膠圖案 36。第一步驟在低溫下實(shí)施是因?yàn)榈谝徊襟E主要專注在使用N2H2等離子體產(chǎn)生硼的 分離，而非讓O2等離子體跟硼反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二硼(B203)。即在約100°C到約160°C的低溫 范圍下，在通過(guò)O2等離子體產(chǎn)生B2O3前，發(fā)生通過(guò)N2H2等離子體的硼分離。然后，第二光刻 膠圖案36被O2等離子體移除。當(dāng)將N2H2氣體和O2氣體的混合氣體引入腔室中并且同時(shí)供應(yīng)電能即微波和RF偏 壓時(shí)，因?yàn)殡娮拥募铀倥鲎玻⑷氲臍怏w激發(fā)成等離子體狀態(tài)，即正離子、負(fù)離子、電子和自 由基。在等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分 離。第一到第三步驟包括同時(shí)使用微波MW和RF偏壓來(lái)產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第 三步驟期間，CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用，而 O2氣體被轉(zhuǎn)換成O2MW等離子體和O2RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。硼的分離過(guò)程詳述如下。[化學(xué)方程式6]2B+6H * — B2H6 (氣體)B+0 * /O3 — B2O3 (固體)B2O3+12H*— B2H6 (氣體)+3H20 (氣體)參考化學(xué)方程式6，B代表殘留在第二光刻膠圖案36內(nèi)的硼。H*代表被包括在 N2H2等離子體中的氫自由基，并且0 * /O3被包括在O2等離子體中。殘留在第二光刻膠圖案 36內(nèi)的B與H*反應(yīng)產(chǎn)生B2H6(氣體)并被揮發(fā)掉。即使殘留在第二光刻膠圖案36內(nèi)的B 與包括在O2等離子體中的0 *或O3反應(yīng)產(chǎn)生固體B2O3，B2O3也與H*反應(yīng)產(chǎn)生B2H6(氣體)， 該氣體然后被揮發(fā)掉。3H20為B2O3與H*間反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，并作為氣體形式揮發(fā)掉。當(dāng)根據(jù)典型方法僅使用O2等離子體移除光刻膠層時(shí)，O2主要與被注入在光刻膠層 中的硼反應(yīng)，而不是移除光刻膠層。結(jié)果，在移除光刻膠層之前，產(chǎn)生包含固體B2O3的雜質(zhì) 氧化物層。因此，光刻膠層的移除被固體B2O3的產(chǎn)生所打斷。因而，使用N2H2氣體和O2氣 體的混合等離子體，通過(guò)分離殘余在第二光刻膠圖案36內(nèi)的硼，可防止固體B2O3形成在第 二光刻膠圖案36的表面上。接著，在第一步驟實(shí)施后實(shí)施第二步驟。第二步驟包括在比第一步驟高的溫度下， 使用基本相同的等離子體即N2H2和O2的混合氣體，實(shí)施第二步驟。應(yīng)用高溫即約200°C到約250°C的溫度范圍，以較快的速率移除第二光刻膠圖案36。因此，硼的分離主要在第一步 驟期間移除第二光刻膠圖案36之前完成，而第二光刻膠圖案36的移除基本上在第二步驟 期間完成，因?yàn)榕鸬姆蛛x發(fā)生在第一步驟期間。第三步驟在第二步驟之后實(shí)施。第三步驟 包括單獨(dú)使用N2H2等離子體，移除在移除第二光刻膠圖案36之后所產(chǎn)生的副產(chǎn)物中殘余的 硼。因此，第三步驟移除在移除第二光刻膠圖案36之后的副產(chǎn)物中的剩余硼。結(jié)果，通過(guò) 實(shí)施一系列的第一到第三步驟，基本移除第二光刻膠圖案36而沒(méi)有殘余物。參照?qǐng)D4E，在使用上述系列方法移除第二光刻膠圖案36之后，在所得到的襯底結(jié) 構(gòu)上方形成硅化鎢層37。在襯底結(jié)構(gòu)上方進(jìn)行柵極圖案化過(guò)程，以在NMOS區(qū)中形成N+多 晶棚極34C和在PMOS區(qū)中形成P+多晶柵極34D。N+多晶柵極34C包含N型摻雜多晶硅并 且P+多晶柵極34D包含P型摻雜多晶硅。圖5為示出在用低離子注入能階注入高劑量的硼之后，使用Ν2Η2/02混合等離子體 的光刻膠層移除過(guò)程的剖面圖。同時(shí)使用微波MW和RF偏壓產(chǎn)生等離子體，導(dǎo)致N2H2氣體 轉(zhuǎn)換成N2H2MW等離子體和N2H2RF偏壓等離子體且產(chǎn)生相同功用，而O2氣體轉(zhuǎn)換成O2MW等離 子體和O2RF偏向等離子體且產(chǎn)生相同功用。光刻膠層分成三部分，包括表層、中層和底層。光刻膠ra和B2O3在移除過(guò)程期間 共存在光刻膠層的表層中。只有光刻膠I3R存在于與柵極多晶硅層接觸的底層中。BxHyOz* 光刻膠I3R共存在位于表層和底層中間的中層中。存在于中層的氫化物BxHyOz由來(lái)自等離 子體的氫自由基和B2O3之間的反應(yīng)而形成。BxHyOz被分解成氣體且如B2O3 —樣由H*使其揮 發(fā)。在表層的光刻膠I3R和B2O3通過(guò)CH4MW等離子體和CH4RF偏壓等離子體移除。在 中層的BxHyOz和光刻膠I3R通過(guò)CH4MW等離子體和O2RF偏壓等離子體移除。在底層的光刻 膠I3R通過(guò)CH4等離子體和02/N2或O2MW等離子體移除。在各層的B2O3和BxHyOz根據(jù)上述化 學(xué)方程式3的原理作為B2H6揮發(fā)。僅包括光刻膠I3R的底層通過(guò)02/N2或O2MW等離子體移 除。通常，光刻膠ra為碳(C)和氫原子(H)的聚合物。因此光刻膠ra跟O2反應(yīng)，作為CO2 和H2O氣體揮發(fā)掉且被移除。圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的無(wú)殘余物狀態(tài)的顯微圖。在特定條件下，使用 上述連續(xù)順序的第一到第三步驟來(lái)實(shí)施第一光刻膠圖案和第二光刻膠圖案的移除過(guò)程，得 到如圖6所示的結(jié)果。該特定條件包括在等離子體處理室中使用約1700mTorr的壓力、使 用各自約2000W的微波MW功率和RF偏壓功率。這些條件也包括使O2以約4000sCCm的流 量流動(dòng)和使N2H2以約SOOsccm的流量流動(dòng)。如圖6所示，與典型方法不同，沒(méi)有光刻膠殘余 物。第一到第三步驟的特定條件如下第一步驟1700mT/2000W/4000sccm02/800sccm N2H2/ 中第二步驟1700mT/2000W/4000sccm02/800sccm N2H2/ 下第三步驟1700mT/2000W/0sccm02/800sccm N2H2上述特定條件中的術(shù)語(yǔ)“中，，和“下”表示所使用設(shè)備的溫度。術(shù)語(yǔ)“中，，表示約 150°C的溫度，而“下”表示約200°C到約250°C的溫度范圍。第三步驟在第二步驟基本相同 的溫度下實(shí)施。同時(shí)，如As2O3、P4O6、P4Oltl和B2O3的雜質(zhì)氧化物層為水溶性的。在實(shí)施光刻膠層的
16移除過(guò)程前，尤其是在第一步驟之前，在適當(dāng)溫度下使用去離子水即H2O,實(shí)施用來(lái)移除該 雜質(zhì)氧化物層的前處理。該前處理被稱為去離子水沖洗處理。去離子水沖洗處理可包括在 去離子水和臭氧(O3)的混合溶液中浸泡雜質(zhì)氧化物層。該混合溶液的溫度范圍從約25°C 到約80°C。O3的濃度水平范圍從約Oppm到約lOOOppm。例如，O3的濃度水平范圍可從約 Ippm到約500ppm。此外，去離子水可用H2O代表。實(shí)施該去離子水沖洗處理以移除因在注入雜質(zhì)之后移動(dòng)至光刻膠移除設(shè)備時(shí)暴 露在大氣中即大氣中氧氣跟雜質(zhì)之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的如As203、P4O6, P4O10和B2O3的雜質(zhì)氧 化物層。去離子水沖洗處理通過(guò)軟化摻雜雜質(zhì)的光刻膠層表面來(lái)移除雜質(zhì)氧化物層。因?yàn)?實(shí)施上述使用去離子水的前處理，使得后續(xù)光刻膠層移除過(guò)程變得容易。圖7A到7D為根據(jù)使用和未使用DI/03清洗處理的光刻膠層移除過(guò)程結(jié)果的顯微 圖。DI/03沖洗處理分別在約25°C的室溫和在約80°C的高溫下進(jìn)行。圖7A和7B示出在雙 多晶柵極過(guò)程中使用束流離子注入(beam lineion implantation)過(guò)程實(shí)施的光刻膠層移 除過(guò)程的結(jié)果。圖7C和7D圖說(shuō)明在雙多晶柵極過(guò)程中使用等離子體摻雜實(shí)施的光刻膠層 移除過(guò)程的結(jié)果?！癊ra7[P01] ”和“ENI3[P02D] ”表示使用典型化合物02/N2移除光刻膠的 條件。參照?qǐng)D7A，前處理分類內(nèi)容分別顯示在三次注入之后、DI/03處理之后、第一次光 刻膠(PR)移除之后和第二次I3R移除之后的結(jié)果。圖7A中所描述的結(jié)果顯示當(dāng)01/03處 理在約80°C的高溫下進(jìn)行時(shí)，以及當(dāng)DI/03處理在約25°C的室溫下進(jìn)行時(shí)，檢測(cè)不到光刻 膠殘余物，兩者皆以“無(wú)殘余物”表示。在圖7B中，前處理分類內(nèi)容分別顯示在三次注入之后、01/03處理之后IR移除之 后和清洗(CLN)之后的結(jié)果。該注入包括通過(guò)束流離子注入過(guò)程，使用約1.5X1016的離 子注入能量注入硼(B)。圖7A中所描述的結(jié)果顯示當(dāng)DI/03處理在25°C的室溫下進(jìn)行時(shí)， 以及當(dāng)通過(guò)四步驟(使用FOI剝離劑(stripper)和進(jìn)行一次的I3R剝離)移除光刻膠層而 略去DI/03處理時(shí)，檢測(cè)不到光刻膠殘余物，兩者皆以“無(wú)殘余物”表示。該四步驟描述如下步驟1 :1700mT/4000sccm 02/400sccm N2H2/ 中 5”步驟2 1700mT/2000ff/4000sccm 02/400sccm N2H2/ 中 60”步驟3 1700mT/2000ff/4000sccm 02/400sccm N2H2/ 下 50”步驟4 :1700mT/2000ff/0sccm 02/400sccm N2H2/ 下 20”如上所述，當(dāng)使用束流離子注入過(guò)程注入硼時(shí)，不管有無(wú)DI/03處理，皆可移除光 刻膠層而沒(méi)有殘余物。圖7C顯示包括等離子體摻雜(PLAD)過(guò)程的光刻膠層移除過(guò)程的結(jié)果。該P(yáng)LAD 過(guò)程是指用等離子體摻雜法實(shí)施的離子注入過(guò)程。前處理分類內(nèi)容分別顯示在PLAD之后、 DI/O3處理之后、第一次ra移除之后和第二次ra移除之后的結(jié)果。該P(yáng)LAD過(guò)程包括使用 約2. 6X IO16的離子注入能量。在圖7C中所描述的結(jié)果顯示當(dāng)DI/03處理在約80°C的高溫 下進(jìn)行時(shí)，檢測(cè)不到光刻膠殘余物，以“無(wú)殘余物”表示。然而，當(dāng)DI/03處理在約25°C的室 溫下進(jìn)行時(shí)，可能殘留有光刻膠殘余物。該殘留的光刻膠殘余物可通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的此實(shí) 施方案而移除。圖7D顯示包括PLAD過(guò)程的光刻膠層移除過(guò)程的結(jié)果。該P(yáng)LAD過(guò)程包括使用約3. OX IO16的離子注入能量注入硼(B)。PLAD過(guò)程是指使用等離子體摻雜法實(shí)施的離子注 入過(guò)程。前處理分類內(nèi)容分別顯示在PLAD之后、DI/03處理之后、PR移除之后和清洗之后 的結(jié)果。在圖7D中所描述的結(jié)果顯示當(dāng)01/03處理在約25°C的室溫下進(jìn)行時(shí)，檢測(cè)不到光 刻膠殘余物，以“無(wú)殘余物”表示。然而，當(dāng)省略DI/03處理時(shí)，可檢測(cè)到光刻膠殘余物。根據(jù)圖7A到7D，實(shí)施DI/03處理具有移除光刻膠殘余物的效果。因此，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施方案的PR移除過(guò)程可提高移除光刻膠層的益處而不產(chǎn)生光刻膠殘余物。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案，使用烴基氣體即CH4和C2H4實(shí)施移除過(guò)程，可移除在高劑量 離子注入過(guò)程中用作屏障的光刻膠層而不產(chǎn)生殘余物。結(jié)果，可減少在后續(xù)過(guò)程中的圖案 浮離，也因此增加產(chǎn)量。此外，實(shí)施包括使用包含N2H2和O2的混合氣體等離子體的各步驟的移除過(guò)程，可 移除在高劑量離子注入過(guò)程中用作屏障的光刻膠層而不產(chǎn)生殘余物。結(jié)果，可減少在后續(xù) 過(guò)程中的圖案浮離，也因此增加產(chǎn)量。如上所述，本申請(qǐng)包含分別于2006年7月4日和2006年9月19日向韓國(guó)專利局 提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)KR 2006-62656和KR 2006-90811相關(guān)的主題，其所有內(nèi)容通過(guò) 引用并入本文。雖然本發(fā)明僅相對(duì)于有限數(shù)目的實(shí)施方案進(jìn)行描述，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言， 顯而易見(jiàn)的是可作出多種變化和修改而不違背在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神
和范圍。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
11、21、31襯底
12、22、32器件隔離結(jié)構(gòu)
13、23、33柵極氧化物層
14、24、34柵極多晶硅層
14A、24A、34A N型摻雜多晶硅層
14B、24B、34BP型摻雜多晶硅層
14CN+多晶柵極
14DP+多晶柵極
15、25、35第一光刻膠圖案
16、26、36第二光刻膠圖案
17硅化鎢層。
18
權(quán)利要求
一種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜質(zhì)；和使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用N2H2氣體和氧氣(02)的等離子體實(shí)施第一步驟； 在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述N2H2和02的等離子體實(shí)施第二步驟；和 使用N2H2等離子體實(shí)施第三步驟。
3.權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一步驟中的所述第一溫度為約100°C至約 160°C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200°C至約250°C。
4.權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2氣體包含約4% 的吐氫和約96%的隊(duì)。
5.權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，N2H2相對(duì)于02的比例為約 4 6 1。
6.權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時(shí)使用微波和射頻(RF)偏 壓以產(chǎn)生等離子體。
7.權(quán)利要求6所述的方法，還包括在注入雜質(zhì)后，使用包含去離子水的溶液實(shí)施在所 述材料層上的清洗處理。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中實(shí)施清洗處理包括使用包含去離子水和臭氧的混合溶液。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的溫度為約25°C 至約80°C。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的濃度水平為約lppm 至約 500ppm。
11.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料層包括多晶硅層。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述雜質(zhì)包括選自砷(As)、磷(P)、硼(B)及其組合 的其中之一。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中注入雜質(zhì)包括實(shí)施束流離子注入和等離子體摻雜的 其中之一。
14.一種方法，包括在多晶硅層上形成第一光刻膠圖案，所述第一光刻膠圖案暴露出所述多晶硅層的第一 部分；使用所述第一光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第一雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第一部分，使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體，移除所述第一光刻膠圖案， 在所述多晶硅層上形成第二光刻膠圖案，所述第二光刻膠圖案暴露出所述多晶硅層除 所述第一部分外的第二部分，使用所述第二光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第二雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第二部 分；和使用包含N2H2的氣體混合物等離子體，移除所述第二光刻膠圖案。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其中移除第一光刻膠圖案和移除第二光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用包含N2H2和氧氣(02)的等離子體實(shí)施第一步驟；在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述包含N2H2和02的等離子體實(shí)施第二步 驟；和使用僅包含N2H2的等離子體實(shí)施第三步驟。
16.權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一步驟中的所述第一溫度為約100°C至約 160°C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200°C至約250°C。
17.權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2氣體包含約 4%的吐氫和約96%的隊(duì)。
18.權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，N2H2相對(duì)于02的比例為 約4 6 1。
19.權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時(shí)使用微波和射頻(RF) 偏壓以產(chǎn)生等離子體。
20.權(quán)利要求14所述的方法，還包括在分別注入第一雜質(zhì)和注入第二雜質(zhì)后，使用包 含去離子水的溶液實(shí)施在所述多晶硅層上的清洗處理。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中實(shí)施清洗處理還包括使用包含去離子水和臭氧的混 合溶液。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的溫度為約 25°C至約 80°C。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的濃度水平為約lppm 至約 500ppm。
24.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括N型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)包括P型 雜質(zhì)。
25.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括P型雜質(zhì)，所述第二雜質(zhì)包括N型 雜質(zhì)。
26.權(quán)利要求24所述的方法，其中注入第一和第二雜質(zhì)包括實(shí)施束流離子注入和等離 子體摻雜的其中之一。
全文摘要
一種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜質(zhì)；和使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
文檔編號(hào)G03F7/42GK101894751SQ20101024076
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
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