專利名稱：一種光刻膠去除方法及半導體生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其是涉及一種離子注入工藝之后的光刻膠去除方法。
背景技術：
隨著半導體制造技術的飛速發(fā)展，半導體器件為了達到更快的運算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲量以及更多的功能，半導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)進入納米階段，柵極寬度變得越來越細且長度變得較以往更短。這就使得半導體器件的發(fā)展產(chǎn)生了兩個新的要求:低摻雜濃度控制和超淺結(jié)。離子注入克服了化學擴散工藝的限制，同時也提供了額外的優(yōu)勢。離子注入過程中沒有側(cè)向擴散，工藝在接近室溫下進行，雜質(zhì)原子被置于晶圓表面的下面，同時使得寬范圍內(nèi)的摻雜成為可能，有了離子注入，可以對晶圓內(nèi)摻雜的位置和數(shù)量進行更好的控制。另夕卜，光刻膠與通常的二氧化硅層一樣可以作為摻雜的掩膜?；谶@些優(yōu)點，先進電路的主要摻雜步驟都采用離子注入來完成。圖1是現(xiàn)有的實現(xiàn)離子注入的各步驟器件剖面圖。如圖所示，在半導體襯底10上形成氧化層11后，在氧化層11上涂布一層光刻膠層12，然后對光刻膠層12進行圖形化工藝，將需要進行離子注入的襯底區(qū)域上方的光刻膠刻蝕掉。然后以剩余光刻膠層為掩模進行離子注入。在這個過程中，由于會有一部分具有一定的轟擊能量的雜質(zhì)離子注入到光刻膠12中，與表層的光刻膠反應而在光刻膠12的表層形成一層硬質(zhì)表層13。隨后，需要將上述具有硬質(zhì)表層13的光刻膠12除去。以往的做法是先通過等離子體干法刻蝕去除大部分光刻膠，然后在配合濕法刻蝕對殘余光刻膠進行清除。但是在去除光刻膠12的過程中，由于硬質(zhì)表層13的存在，要求干法刻蝕工藝中的等離子具有比較高的轟擊能量，并加長時間的清洗液清洗以徹底去除殘留物。當器件特征尺寸進入65nm以下工藝節(jié)點之后，氧化層11變得越來越薄。等離子能量控制不當?shù)脑挊O易破壞襯底10中的硅，導致器件損壞，并且干法刻蝕很容易在器件表面形成輻射損傷。而如果不進行干法刻蝕工藝，單純使用濕法清洗去除硬質(zhì)表層13的光刻膠12，雖然能減少對硅表面破壞的機會，但是當離子注入能量較高而使形成的硬質(zhì)表層13較厚時，單純的濕法清洗難以完全去除光刻膠和硬質(zhì)表層，從而在襯底10表面留下光刻膠殘留物14。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光刻膠的去除方法以及一種半導體制作方法，該光刻膠去除方法能夠徹底地去除光刻膠并避免在去膠過程中對襯底形成損壞，同時該半導體制作方法能夠保證在離子注入工藝后，光刻膠層被有效的去除，從而減少因光刻膠殘留物引起的缺陷對半導體器件的損壞。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種光刻膠去除方法，包括步驟:I)軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗；
2)干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠；3)濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠?？蛇x的，所述去離子水的溫度為55°C -65°C。可選的，所述軟化工藝的持續(xù)時間為9-10分鐘。可選的，所述干法去膠工藝使用的等離子體由微波、射頻和臭氧源共同作用產(chǎn)生?？蛇x的，所述濕法去膠工藝使用的清洗液為硫酸和氧化劑溶液。本發(fā)明還提供了一種包含本發(fā)明所述光刻膠去除方法的半導體生產(chǎn)方法，其包括步驟:I)提供一半導體襯底，在該半導體襯底上線后形成氧化側(cè)和光刻膠層；2)對光刻膠層進行圖形化工藝，在光刻膠表面形成用以進行離子注入工藝的圖形；3)離子注入工藝，以上述圖形化工藝之后的光刻膠為掩模進行離子注入，使部分半導體襯底形成雜志區(qū)；4)光刻膠去除工藝，所述光刻膠去除工藝包括:4.1、軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗；4.2、干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠；4.3、濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠；5)柵氧制作工藝，在去除完光刻膠之后的氧化層上，繼續(xù)制作新的氧化層，以形成柵氧；以及6)柵極制作工藝，在柵氧上制作多晶硅層，形成柵極。上述的光刻膠去除方法以及半導體制作方法中，由于在干法去膠工藝之前加入了去離子水軟化工藝，使得原本因離子注入的高能離子引起的光刻膠硬質(zhì)層被軟化，然后利用干法去膠和濕法去膠的結(jié)合，有效的去除光刻膠層，于現(xiàn)有技術比較起來，具有如下的技術效果:第一，軟化之后的光刻膠，使用干法去膠所需的等離子體能量減少，從而降低因過高能量的等離子轟擊對半導體襯底的形成的損壞。第二，軟化之后的光刻膠，在進行濕法去膠工藝時，更容易與清洗液產(chǎn)生化學反應，因而可以提高去膠效率，大大減少光刻膠殘留物，從而保證了半導體器件的質(zhì)量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發(fā)明附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有的實現(xiàn)離子注入的各步驟器件剖面圖；圖2是本發(fā)明的光刻膠去除方法所針對的器件剖面示意圖；圖3是本發(fā)明的光刻膠去除方法流程示意圖4是運用本發(fā)明的光刻膠去除方法與現(xiàn)有的去除方法的效果比較圖；圖5是本發(fā)明的半導體生產(chǎn)方法的流程示意圖。
具體實施例方式正如背景技術中所述的，光刻膠在離子注入工藝之后，由于表面與高能離子發(fā)生反應，生成了一層硬質(zhì)層。該硬質(zhì)層為光刻膠的去膠工藝帶來了困難。現(xiàn)有的去膠工藝中，等離子體干法去膠工藝能夠去除部分硬質(zhì)層，但是所使用的等離子體能量較大，當面對65nm以下工藝時，很容易將作為緩沖層的氧化層損壞，進而損壞硅襯底表面。而濕法去膠工藝則很難有效的去除該硬質(zhì)層，導致光刻膠殘留缺陷的產(chǎn)生，影響器件質(zhì)量。因此本發(fā)明提出了一種在半導體器件制作過程中，以光刻膠為掩模進行離子注入工藝之后，光刻膠掩模的去除方法。請參見圖2，圖2是本發(fā)明的光刻膠去除方法所針對的器件剖面示意圖。如圖所示，本發(fā)明涉及的光刻膠去除方法針對的是一已經(jīng)經(jīng)過離子注入工藝的半導體襯底100，在該半導體襯底100上設有氧化層110和光刻膠120。所述半導體襯底100可以是整體半導體襯底，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、砷化銦或銻化鎵；也可以是絕緣層上有半導體的襯底，例如絕緣體上硅(SOI);還可以包括合金半導體，例如GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、GaInAsP或其組合。應當理解的是，雖然在此描述了可以形成半導體襯底100材料的幾個示例，但是可以作為半導體襯底的任何材料均落入本發(fā)明所欲保護的范圍。所述氧化層110在離子注入過程中起緩沖作用，以防止離子注入時，對半導體襯底100表面造成損傷。該氧化層110可以選用適當?shù)牟牧侠缪趸?Si02)或氮氧化硅(SiON)。特別的，在后期制作柵氧過程中，如果柵氧層以該氧化層110為基礎，則該氧化層110還可以為氧化鉿、氧化鉿娃、氮氧化鉿娃、氧化鑭、氧化錯、氧化錯娃、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋇鍶鈦、氧化鋇鈦、氧化鍶鈦、氧化鋁等具有高介電常數(shù)的材料，以減少柵氧層的漏電流增加其可靠性。該氧化層110的厚度在Inm-1Onm之間。所述光刻膠120可以是正膠材料，例如酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸酯、聚丁烯I砜等材料，也可以是負膠材料，例如聚異戊二烯、α氰乙基丙烯酸等，在本發(fā)明中優(yōu)選為正膠。該光刻膠120經(jīng)圖形化工藝后，形成了適合離子注入的圖案121，離子130通過這些圖案121注入到襯底100中，形成埋區(qū)。同時，在離子注入的過程中，該光刻膠120表面在高能離子的作用下發(fā)生變異，形成硬質(zhì)層122。請參見圖3，圖3是本發(fā)明的光刻膠去除方法流程示意圖。如圖所示，該光刻膠去除方法包括步驟:Sll:軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗。所采用的去離子水(DI Water)預先在加熱池中進行加熱，將去離子水的溫度加熱到55°C _65°C，優(yōu)選為60°C。然后利用該加熱之后的去離子水對半導體襯底100上的光刻膠120進行快速的沖洗(Quick Dump Rinse)。整個軟化工藝過程持續(xù)9到11分鐘，優(yōu)選為10分鐘。軟化工藝后，由于原先光刻膠120表面的硬質(zhì)層122中，一些大分子鍵被破壞，使得該硬質(zhì)層122被軟化。
S12:干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠120進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠。該干法去膠所使用的等離子體由微波、射頻和臭氧源共同作用下產(chǎn)生的，其去膠原理如下:CxHy (光刻膠)+O2 (等離子能)一CO (氣體)+CO2 (氣體)+H2O經(jīng)過軟化工藝結(jié)束后，由于硬質(zhì)層122中的一些大分子鍵被破壞，所以其硬度明顯降低，使得在進行干法去膠工藝時，使用的等離子以體能量降低，減少了對襯底100造成損害的概率。干法去膠工藝主要去除的是表面硬質(zhì)層以及部分光刻膠層S13:濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠。該濕法去膠工藝所使用的清洗液為硫酸(H2SO4)和氧化劑的混合液(SPM)。由于上述干法去膠工藝之后，表面硬質(zhì)層被清除，因此清洗液能夠直接與剩余光刻膠發(fā)生反應，將剩余光刻膠徹底清除。以上例舉的干法去膠工藝和濕法去膠工藝，僅是各種常規(guī)手段中的一種，應當注意的是，本領域技術人員可以根據(jù)不同的應用場合，挑選不同的干法去膠工藝和濕法去膠工藝。本發(fā)明的去除光刻膠的工藝，由于在現(xiàn)有的干法去膠工藝和濕法去膠工藝的基礎上，增加了軟化工藝，解決了原本由硬質(zhì)層帶來的工藝缺陷，使得光刻膠去除的更加徹底，請參見圖4，圖4是運用本發(fā)明的光刻膠去除方法與現(xiàn)有的去除方法的效果比較圖。如圖所示，其中橫坐標表示處理半導體產(chǎn)品的批次，縱坐標表示半導體產(chǎn)品表面的光刻膠殘留物數(shù)量。從圖中可以看出，運用本發(fā)明的光刻膠去除方法進行處理過的半導體產(chǎn)品批次10-14，比現(xiàn)有技術下的半導體產(chǎn)品批次1-9，光刻膠殘留物的數(shù)量減少至原來的10% -20%左右，大大提高了半導體產(chǎn)品的良率。下面，再說明本發(fā)明的光刻膠去除方法在半導體生產(chǎn)過程中的運用。請參見圖5，圖5是本發(fā)明的半導體生產(chǎn)方法的流程示意圖。需要指出的是，這里的半導體生產(chǎn)方法僅是指半導體生產(chǎn)`工藝中涉及離子注入工藝的一個環(huán)節(jié)部分，而不是整個半導體制程，其它的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，皆是作為本領域習知的常規(guī)技術手段，在本發(fā)明中將不作展開。如圖5所示，本發(fā)明的半導體生產(chǎn)方法包括步驟:S21:提供一半導體襯底，在該半導體襯底上線后形成氧化層和光刻膠層。具體形成所述氧化層的工藝包括爐管氧化、快速熱退火氧化或原位水蒸氣產(chǎn)生氧化等方法。具體形成光刻膠的工藝主要為靜態(tài)滴注+旋涂工藝。S22:對光刻膠層進行圖形化工藝，在光刻膠表面形成用以進行離子注入工藝的圖形。具體為:將光刻膠置于曝光設備下，用一表面具有預設圖形的掩模進行掩模曝光，使掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后利用顯影液去除曝光區(qū)域的光刻膠，形成用以離子注入工藝的光刻膠圖形。S23:離子注入工藝，以上述圖形化工藝之后的光刻膠為掩模進行離子注入，使部分半導體襯底形成埋層區(qū)。具體為沒有光刻膠覆蓋的襯底區(qū)域進行N離子注入，注入的N型離子為銻離子，注入離子的劑量為1\1015/(^2，能量為大約401(^。離子注入完成后，在該部分襯底區(qū)域形成埋層區(qū)，同時光刻膠表面在高能離子的作用下發(fā)生變異，形成硬質(zhì)層。S24:去除氧化層工藝,采用緩沖氧化物刻蝕技術(Buffered Oxide Etch, B0E)將覆蓋在埋層區(qū)上的氧化層去除。具體的BOE工藝為:以氫氟酸(49% ) +水+氟化銨混合液進行清洗，其中氟化銨作為緩沖劑，其比例可以視刻蝕速率進行調(diào)解。S25:光刻膠去除工藝，將剩余的光刻膠去除所述光刻膠去除工藝，具體包括:軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗(Hot Quick DumpRinse, HQDR)。具體為:先將去離子水(DI Water)在加熱池中進行加熱，加熱溫度為550C _65°C，優(yōu)選為60°C。然后利用該加熱之后的去離子水對半導體襯底上的光刻膠進行快速的沖洗。整個軟化工藝過程持續(xù)9到11分鐘，優(yōu)選為10分鐘。該步驟可以與步驟24相結(jié)合，即在BOE去除氧化層之后，可以不更化清洗機臺，通過更化清洗液，將原先的BOE清洗液更換成去離子水清洗液直接進行軟化工藝；或者設計的機臺包括多個清洗槽，通過傳送裝置比如機械手臂或傳送履帶以流水化作業(yè)的方式先后進行BOE工藝和HQDR工藝。干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠。具體為:將微波和射頻作用于臭氧源，形成高能02等離子體，然后用該高能02等離子體對光刻膠表面進行轟擊，去除光刻膠表面的硬質(zhì)層和部分光刻膠。濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠。具體為:使用硫酸(H2SO4)和氧化劑的混合液(SPM)對剩余光刻膠層進行清洗。由于上述干法去膠工藝之后，表面硬質(zhì)層被清除，因此清洗液能夠直接與剩余光刻膠發(fā)生反應，將剩余光刻膠徹底清除。S26:柵氧制作工藝，在去除完光刻膠之后的氧化層上，繼續(xù)制作新的氧化層，以形成柵氧。該柵氧制作工藝可以參考上述氧化層的制作工藝，此處不再贅述。更進一步的，當柵氧層的材質(zhì)與上述氧化層的材質(zhì)相同時，可以直接以上述氧化層為基礎進行柵氧的制作。S27:柵極制作工藝，在柵氧上制作多晶硅層，形成柵極。具體的形成多晶硅柵層的方法為化學氣相沉積法或原子層沉積法。上述的半導體生產(chǎn)方法中，涉及到的離子注入工藝為制作襯底埋層時需要使用到的離子注入工藝。應當理解的是，在其他需要使用到離子注入工藝的場合下，本發(fā)明的光刻膠去除方法也能運用。比如在進行源區(qū)或漏區(qū)進行N型或P型離子摻雜時，或者對柵極進行雜質(zhì)摻雜以減少柵極電阻率時以及其他一些需要進行雜質(zhì)摻雜的場合。同時，除了離子注入后的光刻膠變異外，在注入干法刻蝕工藝或者灰化工藝中，都會引起光刻膠的變異從而在表面生成難以去除的硬質(zhì)層。在這些場合下，本發(fā)明的光刻膠去除方法依然能夠有效的去除光刻膠，使光刻膠殘余物大大減少，從而提升半導體產(chǎn)品的良率。綜上所述，本發(fā)明的光刻膠去除方法以及運用該光刻膠去除方法進行的半導體生產(chǎn)方法中，通過對光刻膠表面硬質(zhì)層進行軟化工藝，使原本因離子注入等工藝引起的光刻膠硬質(zhì)層得到軟化，從而是光刻膠的去除易化，同時可以保證在去除光刻膠的過程中不會對半導體產(chǎn)品形成損害，大大提高了半導體產(chǎn)品的良率。對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光刻膠去除方法，該方法是在離子注入工藝之后，對表面形成硬質(zhì)層的光刻膠進行去除，其特征在于包括步驟: 1)軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗； 2)干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠； 3)濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻膠去除方法，其特征在于:所述去離子水的溫度為55℃ -65℃。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻膠去除方法，其特征在于:所述軟化工藝的持續(xù)時間為9-10分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻膠去除方法，其特征在于:所述干法去膠工藝使用的等離子體由微波、射頻和臭氧源共同作用產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻膠去除方法，其特征在于:所述濕法去膠工藝使用的清洗液為硫酸和氧化劑溶液。
6.一種半導體生產(chǎn)方法，其特征在于包括步驟: 1)提供一半導體襯底，在該半導體襯底上線后形成氧化層和光刻膠層； 2)對光刻膠層進行圖形化工藝，在光刻膠表面形成用以進行離子注入工藝的圖形； 3)離子注入工藝，以上述圖形化工藝之后的光刻膠為掩模進行離子注入，使部分半導體襯底形成埋層區(qū)； 4)去除氧化層工藝，采用緩沖氧化物刻蝕技術將覆蓋在埋層區(qū)上的氧化層去除； 5)光刻膠去除工藝，所述光刻膠去除工藝包括: .5.1、軟化工藝，利用去離子水對光刻膠表面的硬質(zhì)層進行快速沖洗； .5.2、干法去膠工藝，利用等離子體對光刻膠進行轟擊，以去除軟化之后的硬質(zhì)層和部分光刻膠； .5.3、濕法去膠工藝，利用清洗液去除剩余光刻膠； 6)柵氧制作工藝，在去除完光刻膠之后的氧化層上，繼續(xù)制作新的氧化層，以形成柵氧；以及 7)柵極制作工藝，在柵氧上制作多晶硅層，形成柵極。
全文摘要
一種光刻膠去除方法和半導體生產(chǎn)方法，該光刻膠去除方法是在離子注入工藝之后，對表面形成硬質(zhì)層的光刻膠進行去除，包括步驟軟化工藝；干法去膠工藝和濕法去膠工藝，通過對光刻膠表面硬質(zhì)層進行軟化工藝，使原本因離子注入等工藝引起的光刻膠硬質(zhì)層得到軟化，從而是光刻膠的去除易化，同時可以保證在去除光刻膠的過程中不會對半導體產(chǎn)品形成損害，大大提高了半導體產(chǎn)品的良率。本發(fā)明還提供了一種包含本發(fā)明所述光刻膠去除方法的半導體生產(chǎn)方法。
文檔編號H01L21/027GK103107066SQ20111035496
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者陳亞威, 楊鑫, 簡志宏 申請人:無錫華潤上華科技有限公司