專(zhuān)利名稱(chēng)：一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法。
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)深入深亞微米階段甚至更小，柵極長(zhǎng)度變得越來(lái)越細(xì)且長(zhǎng)度變得較以往更短?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于如43nm工藝的微亞納米的CMOS器件，晶體管的密度在大幅度提高， 在源區(qū)和漏區(qū)中進(jìn)行大劑量離子注入成為一種趨勢(shì)。在半導(dǎo)體襯底上形成柵氧化層和柵極后通常利用光刻膠將NMOS器件區(qū)域覆蓋， 而露出PMOS器件區(qū)域，或先將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摻雜離子對(duì)露出的器件襯底進(jìn)行摻雜。這個(gè)過(guò)程中，由于一定的轟擊能量的摻雜離子同時(shí)注入到光刻膠中，會(huì)與光刻膠的表面反應(yīng)而在光刻膠的表面形成一層硬質(zhì)表層。隨后，離子注入工藝需要將光刻膠去除，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?00610147868. χ的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種去除光刻膠的方法采用等離子體除膠工藝結(jié)合濕法清洗光刻膠，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)重凹陷出現(xiàn)，從而保證了 CMOS 器件的性能。利用在O2氣體等離子體產(chǎn)生的氧自由基(0 Radical)等活性鐘，灰化去除光刻膠。等離子體除膠工藝為一種等離子體作為媒介的剝離方法，通過(guò)該方法是利用等離子體將光刻膠、有機(jī)罩面或聚合物殘留物從襯底剝離或取出。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中離子注入工藝的流程圖，圖1所示，所述離子注入工藝首先進(jìn)行形成光刻膠步驟S10’，然后進(jìn)行離子注入步驟S20’，在離子注入步驟S20’后進(jìn)行用于去除光刻膠的等離子體去除光刻膠步驟S40’和濕法清洗步驟S50’，圖2為現(xiàn)有離子注入工藝中離子注入步驟S20’后器件剖面圖。如圖2所示，所述器件包括襯底10和位于襯底上的氧化層11，以及位于所述氧化層11表面的柵極12。在離子注入步驟S20’后，具有一定的轟擊能量的摻雜離子注入到光刻膠14中不僅在表面形成硬質(zhì)表層13，部分能量不穩(wěn)定的雜質(zhì)離子還會(huì)深入到硬質(zhì)表層13下方的光刻膠14內(nèi)部，與光刻膠14反應(yīng)后形成聚合物15。 圖3為現(xiàn)有離子注入工藝中等等離子體去除光刻膠步驟S40’的器件剖面圖，采用等離子體 200去除所述硬質(zhì)表層13或去除所述硬質(zhì)表層13和部分光刻膠14時(shí)，具有高能量、高熱量的等離子體200還與位于硬質(zhì)表層13下方光刻膠14內(nèi)部的聚合物15相撞，撞擊產(chǎn)生的能量被所述硬質(zhì)表層13所束縛因而無(wú)法釋放，則不穩(wěn)定的聚合物15就會(huì)發(fā)生爆炸300，極有可能會(huì)損傷柵極12。圖4為現(xiàn)有離子注入工藝去除光刻膠后柵極的局部放大圖。從圖4 中可以看出，在離子注入步驟S20’后直接進(jìn)行等等離子體去除光刻膠步驟S40’，會(huì)在柵極 12的表面出現(xiàn)大量凹坑400，對(duì)柵極12造成很大的損傷，影響器件的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，避免在光刻膠去除過(guò)程中，在所述光刻膠內(nèi)部形成的聚合物在等離子體去除光刻膠步驟中與等離子體強(qiáng)烈撞擊、相互作用、產(chǎn)生的大量能量因?yàn)橛操|(zhì)表層阻隔不能釋放而發(fā)生爆炸，從而損傷柵極的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，所述離子注入工藝包括形成光刻膠步驟、離子注入步驟、等離子體去除光刻膠步驟，其特征在于， 在所述離子注入步驟和等離子去除光刻膠步驟之間還包括表面處理步驟，所述表面處理步驟包括沖洗步驟，利用溶劑沖洗光刻膠表面；烘烤步驟，烘烤所述光刻膠；冷卻步驟，冷卻所述光刻膠。進(jìn)一步的，在所述沖洗步驟中，將所述溶劑滴在所述光刻膠表面的同時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)所述光刻膠，以使所述溶劑均勻地分布在所述光刻膠表面。進(jìn)一步的，在所述沖洗步驟中，所述溶劑為丙二醇單甲基醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether)與丙二醇甲醚醋酸酉旨(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)的混合物，其中所述丙二醇單甲基醚的含量為65% 75%。進(jìn)一步的，在所述沖洗步驟中，所述溶劑的流量為1. 0*10-3 1. 4*10-3mL/S。較佳的，在所述沖洗步驟中，所述沖洗的時(shí)間為1. 2 1. 7s。進(jìn)一步的，在所述烘烤步驟中，烘烤的溫度為215 235°C。較佳的，在所述烘烤步驟中，烘烤的時(shí)間為50s 60s。進(jìn)一步的，在所述冷卻步驟中，冷卻方法為離子水冷卻。較佳的，在所述冷卻步驟中，冷卻的環(huán)境溫度為20 30°C。進(jìn)一步的，在等離子體去除光刻膠步驟中，所述等離子體為氧氣等離子體或含有氟的無(wú)氧等離子體。。進(jìn)一步的，在所述等離子體去除光刻膠步驟后還包括濕法清洗步驟，所述濕法清洗步驟的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。綜上所述，本發(fā)明中所述離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，在現(xiàn)有技術(shù)所述離子注入步驟之后、所述等離子體去除光刻膠步驟和濕法清洗步驟之前增加表面處理步驟，所述表面處理步驟包括用以去除硬質(zhì)表層的沖洗步驟、用以排出在光刻膠內(nèi)部形成的聚合物的烘烤步驟和冷卻步驟，從而在所述等離子體去除光刻膠步驟之前去除所述硬質(zhì)表層和所述聚合物，進(jìn)而避免了在等離子體去除光刻膠步驟中，發(fā)生等離子體與所述聚合物相互作用產(chǎn)生爆炸，進(jìn)而避免損傷柵極的情況發(fā)生，提高了器件的質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中離子注入工藝的流程圖。圖2為現(xiàn)有離子注入工藝中離子注入步驟后器件剖面圖。圖3為現(xiàn)有離子注入工藝中等離子體去除光刻膠步驟的器件剖面圖。圖4為現(xiàn)有離子注入工藝去除光刻膠后柵極的局部放大圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例離子注入工藝中防止柵極損壞的方法的流程圖。
圖6為本發(fā)明一實(shí)施例離子注入步驟后器件剖面圖。圖7為本發(fā)明一實(shí)施例沖洗步驟后器件剖面圖。圖8為本發(fā)明一實(shí)施例烘烤步驟的器件剖面圖。圖9為本發(fā)明一實(shí)施例離子注入工藝去除光刻膠后柵極的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式為使發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說(shuō)明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)發(fā)明的限定。發(fā)明的核心思想是通過(guò)提供一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，在現(xiàn)有技術(shù)所述離子注入步驟之后、所述等離子體去除光刻膠步驟之前增加表面處理步驟，包括用以去除光刻膠表面硬質(zhì)表層的沖洗步驟、用以排出光刻膠內(nèi)部形成的聚合物的烘烤步驟和冷卻步驟，從而在所述等離子體去除光刻膠步驟之前去除所述硬質(zhì)表層和所述聚合物， 從而避免了在等離子體去除光刻膠步驟中，發(fā)生等離子體與所述聚合物相互作用產(chǎn)生爆炸，進(jìn)而損傷柵極的情況發(fā)生，保證器件的質(zhì)量。圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例離子注入工藝中防止柵極損壞的方法的流程圖，請(qǐng)結(jié)合圖5和上述核心思想，本發(fā)明提供一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，所述離子注入工藝包括形成光刻膠步驟S10、離子注入步驟S20、等離子體去除光刻膠步驟S40，在所述離子注入步驟S20和等離子去除光刻膠步驟S40之間還包括表面處理步驟S30，所述表面處理步驟S30包括沖洗步驟S310，利用溶劑沖洗光刻膠表面，以去除硬質(zhì)表層；烘烤步驟 S320，烘烤所述光刻膠；冷卻步驟S330，冷卻所述光刻膠。圖6為本發(fā)明一實(shí)施例離子注入步驟后器件剖面圖，請(qǐng)結(jié)合圖5和圖6，所述器件包括位于所述襯底20上的氧化層21，以及位于所述氧化層上的柵極22。所述氧化層21和所述柵極22通過(guò)光刻涂膠步驟SlO形成光刻膠M，在所述離子注入步驟S20后，所述摻雜離子與所述光刻膠M相互作用，在所述光刻膠M的表面形成一層堅(jiān)硬的硬質(zhì)表層23以及在所述光刻膠M內(nèi)部形成聚合物25。進(jìn)一步的，在所述沖洗步驟S310中，將所述溶劑滴在所述光刻膠表面的同時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)所述光刻膠24，以使所述溶劑均勻地分布在所述光刻膠對(duì)表面；所述溶劑為丙二醇單甲基醚與丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，其中所述丙二醇單甲基醚的含量為65% 75% ；所述溶劑的流量為1. 0*10_31. 4*10_3mL/S ；所述沖洗的時(shí)間為1. 2 1. 7s。圖7為本發(fā)明一實(shí)施例沖洗步驟S310后器件剖面圖，如圖7所示，在所述沖洗步驟S310中，所述溶劑將所述光刻膠M表面的硬質(zhì)表層23溶解。所述溶劑是光刻工藝中常用的去光阻溶劑，使用廣泛且方便，流量經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)能夠是硬質(zhì)表層23得到充分溶解。進(jìn)一步的，在所述烘烤步驟中，烘烤的溫度為215 235°C。在所述烘烤步驟中， 烘烤的時(shí)間為50s 60s。圖8為本發(fā)明一實(shí)施例烘烤步驟的器件剖面圖，如圖8所示，在所述烘烤步驟S320中，所述聚合物25接收能量變得活躍，則從所述光刻膠M中分離出去。 光刻膠M的主要成分是水，在烘烤過(guò)程中會(huì)揮發(fā)變薄，聚合物25會(huì)隨之揮發(fā)出來(lái)。
進(jìn)一步的，在所述冷卻S330步驟中，冷卻方法為離子水冷卻；冷卻的環(huán)境溫度為 20 30°C。采用離子水冷卻的降溫速度快，當(dāng)器件要回到常溫狀態(tài)才能進(jìn)行后續(xù)工藝，否則會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生導(dǎo)致破損。進(jìn)一步的，在所述等離子體去除光刻膠步驟S40中，所述等離子體為氧氣等離子體或含有氟的無(wú)氧等離子體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)離子注入計(jì)量、能量、離子注入時(shí)間等的不同，通過(guò)調(diào)整灰化的時(shí)間和產(chǎn)生的氧氣等離子頻射功率以保證完全去除不同離子注入計(jì)量和能量下形成的不同厚度的光刻膠對(duì)。進(jìn)一步的，在所述濕法清洗步驟S50中，濕法清洗所述光刻膠的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。采用硫酸(H2SO4)和臭氧(O3)的混合物作為清洗液酸氧化性強(qiáng)，可以有效溶解光刻膠，并且與器件的襯底20和柵極22不發(fā)生反應(yīng)，清洗的工藝溫度可以為140 160°C，優(yōu)選的在150°C下清洗光刻膠對(duì)。圖9為本發(fā)明一實(shí)施例離子注入工藝中除膠步驟后柵極的局部放大圖，從圖9中可以看到，采用本發(fā)明一實(shí)施例中光刻膠的除膠方法，所述柵極22表面沒(méi)有出現(xiàn)凹坑等損傷，提高了器件的質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明中所述離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，在現(xiàn)有技術(shù)所述離子注入步驟之后、所述等離子體去除光刻膠步驟和濕法清洗步驟之前增加表面處理步驟，所述表面處理步驟包括用以去除硬質(zhì)表層的沖洗步驟、用以排出光刻膠內(nèi)部聚合物的烘烤步驟和冷卻步驟，從而在所述等離子體去除光刻膠步驟之前去除所述硬質(zhì)表層和所述聚合物，進(jìn)而避免了在等離子體去除光刻膠步驟中，發(fā)生等離子體與所述聚合物相互作用產(chǎn)生爆炸，進(jìn)而避免損傷柵極的情況發(fā)生，提高了器件的質(zhì)量。雖然發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，所述離子注入工藝包括形成光刻膠步驟、離子注入步驟、等離子體去除光刻膠步驟，其特征在于，在所述離子注入步驟和等離子去除光刻膠步驟之間還包括表面處理步驟，所述表面處理步驟包括沖洗步驟，利用溶劑沖洗光刻膠表面；烘烤步驟，烘烤所述光刻膠；冷卻步驟，冷卻所述光刻膠。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述沖洗步驟中，將所述溶劑滴在所述光刻膠表面的同時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)所述光刻膠，以使所述溶劑均勻地分布在所述光刻膠表面。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述沖洗步驟中，所述溶劑為丙二醇單甲基醚與丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，其中所述丙二醇單甲基醚的含量為65% 75%。
4.如權(quán)利要求1或2中所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述沖洗步驟中，所述溶劑的流量為1. 0*10_3 1. 4*10_3mL/S。
5.如權(quán)利要求1或2中所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述沖洗步驟中，沖洗的時(shí)間為1. 2 1. 7s。
6.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述烘烤步驟中，烘烤的溫度為215 235°C。
7.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述烘烤步驟中，烘烤的時(shí)間為50s 60s。
8.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述冷卻步驟中，冷卻方法為離子水冷卻。
9.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述冷卻步驟中，冷卻的環(huán)境溫度為20 30°C。
10.如權(quán)利要求1所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在等離子體去除光刻膠步驟中，所述等離子體為氧氣等離子體或含有氟的無(wú)氧等離子體。
11.如權(quán)利要求11所述的離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，其特征在于，在所述等離子體去除光刻膠步驟后還包括濕法清洗步驟，所述濕法清洗步驟的清洗液為硫酸和臭氧的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離子注入工藝中防止柵極損壞的方法，所述離子注入工藝包括形成光刻膠步驟、離子注入步驟、等離子體去除光刻膠步驟，在所述離子注入步驟和等離子去除光刻膠步驟之間還包括表面處理步驟，所述表面處理步驟包括沖洗步驟；烘烤步驟；冷卻步驟。本發(fā)明中所述離子注入工藝中防止柵極損壞的方法在所述離子注入步驟和等離子去除光刻膠步驟之間增加表面處理步驟，去除所述離子注入步驟中光刻膠表面形成的硬質(zhì)表層和光刻膠內(nèi)部形成的所述聚合物，進(jìn)而避免了在等等離子體去除光刻膠步驟中，發(fā)生等離子體與所述聚合物相互作用產(chǎn)生爆炸，進(jìn)而避免損傷柵極的情況發(fā)生，提高了器件的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/265GK102376552SQ201010261589
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者張軻, 潘賢俊, 車(chē)永強(qiáng) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司