一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，包括：1）于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層；2）于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口；3）采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅；4）對所述光刻膠進行N等離子體處理；5）對所述光刻膠進行F基等離子體處理；6）對所述光刻膠進行灰化處理；7）采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。本發(fā)明采用等離子體處理的方法，可以有效地軟化并去除在干法刻蝕過程中光刻膠形成的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，保證了光刻膠被完全去除，提高了晶體管的性能以及產(chǎn)品良率。本發(fā)明方法簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路集成度的增加，半導(dǎo)體元件(例如場效應(yīng)晶體管)的特征尺寸也跟著降低，場效應(yīng)晶體管柵極氧化層的厚度亦跟著減少。為了因保有原來的介電效能，減少漏電，目前的多采用高介電常數(shù)(high k)的材料作為柵極氧化層。
[0003]當(dāng)前的集成電路制造過程中，45nm及以下技術(shù)節(jié)點的CMOS工藝的柵制作通?？煞譃榍皷?gate first)工藝和后柵(gate last)工藝。
[0004]所謂前柵工藝是指:先淀積柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上形成柵極，然后進行源漏注入，之后進行退火工藝以激活源漏中的離子，從而形成源區(qū)和漏區(qū)。前柵工藝的優(yōu)勢在于步驟簡單，劣勢在于，進行退火工藝時，柵極不可避免地要承受高溫，導(dǎo)致晶體管的閾值電壓Vt漂移，影響器件最終的電學(xué)性能。
[0005]所謂后柵工藝是指:先淀積柵介質(zhì)層，在柵介質(zhì)層上形成假柵(如多晶硅)，然后形成源區(qū)和漏區(qū)，再去除假柵，形成柵溝槽，再采用合適的金屬填充柵溝槽以形成金屬柵，這樣一來，可以使柵電極避開形成源區(qū)和漏區(qū)時引入的高溫，從而減少晶體管的閾值電壓Vt漂移，相對于前柵工藝，有利于改善器件的電學(xué)性能。
[0006]然而，在去除假柵中的多晶硅時，一般需要先在晶體管表面形成一層平整的硬膜覆蓋層，然后于該硬膜覆蓋層表面制作光刻膠，通過曝光工藝于假柵表面形成與需去除的多晶硅對應(yīng)的光刻窗口，然后采用干法刻蝕工藝去除光刻窗口所對應(yīng)的硬膜覆蓋層，接著采用干法刻蝕工藝去除光刻窗口所對應(yīng)的多晶硅。這樣的工藝過程后，在光刻膠的表面尤其是在光刻窗口邊緣的光刻膠中會摻雜有多種雜質(zhì)，主要為硅等，形成很難采用標(biāo)準(zhǔn)清洗工藝去除的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些硬質(zhì)結(jié)構(gòu)包括硬質(zhì)殘留及硬質(zhì)顆粒，這些硬質(zhì)結(jié)構(gòu)在清洗工藝中沒被完全去除的話，會對后續(xù)工藝造成很大的影響，如雜質(zhì)離子殘留在晶體管表面或進入晶體管內(nèi)部，造成器件的電性能衰退或器件的失效等。
[0007]因此，提供一種后柵工藝中完成多晶硅的去除工藝后能有效完全清除光刻膠的方法實屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中在去除多晶硅后，光刻膠形成的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)難以被傳統(tǒng)的清洗工藝去除，而容易造成晶體管的性能衰退或失效的問題。
[0009]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，至少包括以下步驟:
[0010]I)于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層；
[0011]2)于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；
[0012]3)采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅；
[0013]4)對所述光刻膠進行N等離子體處理；
[0014]5)對所述光刻膠進行F基等離子體處理；
[0015]6 )對所述光刻膠進行灰化處理；
[0016]7)采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。
[0017]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，所述硬膜層為TiN 層。
[0018]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)的N等離子體處理過程中，N2的流量范圍為50?5000sccm。
[0019]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)的N等離子體處理過程中，機臺的功率范圍為500?1500W。
[0020]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，步驟
4)中，N等離子體處理的時間為20?180s，溫度為30?70°C。
[0021]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)的F基等離子體處理所采用的氣體為CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一種或一種以上，氣體的流量范圍為10 ?200sccm。
[0022]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)的F基等離子體處理中，機臺的功率范圍為100?400W。
[0023]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)中，F(xiàn)基等離子體處理的時間為5?20s，溫度為30?70°C。
[0024]作為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)采用隊及H2氣體對所述光刻膠進行等離子體灰化處理。
[0025]進一步地，等離子體灰化處理所采用的功率范圍為500?50000w，處理時間為60?250s，溫度范圍為150?300°C，H2流量范圍為50?lOOOsccm，N2流量范圍為100?5000sccmo
[0026]如上所述，本發(fā)明提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，包括:1)于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層；2)于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；3)采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅；4)對所述光刻膠進行N等離子體處理；5)對所述光刻膠進行F基等離子體處理；6)對所述光刻膠進行灰化處理；7)采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。本發(fā)明采用等離子體處理的方法，可以有效地軟化并去除在干法刻蝕過程中光刻膠形成的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，保證了光刻膠被完全去除，提高了晶體管的性能以及產(chǎn)品良率，本發(fā)明方法簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1顯示為本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法各步驟的流程示意圖。
[0028]元件標(biāo)號說明
[0029]Sll?S17步驟I)?步驟7)

【具體實施方式】
[0030]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0031]請參閱圖1。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0032]如圖1所示，本實施例提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，至少包括以下步驟:
[0033]首先進行步驟I) S11，于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層。
[0034]作為示例，所述晶體管包括已經(jīng)形成的源區(qū)、漏區(qū)等功能區(qū)，源區(qū)和漏區(qū)之間為多晶硅假柵，該多晶硅假柵可能包括柵氧層、多晶硅以及側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0035]作為示例，采用化學(xué)氣相沉積法沉積所述硬膜層，所述硬膜層為TiN層。當(dāng)然，在其它實施例中，所述硬膜層也可以是其它的金屬氮化物或金屬氧化物等。
[0036]作為示例，還包括采用機械化學(xué)拋光法對所述硬膜層進行拋光的步驟，以獲得非常平整的表面，以保證后續(xù)的光刻膠沉積和刻蝕工藝的準(zhǔn)確性和可行性。
[0037]然后進行步驟2)S12，于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶娃的位置形成光刻窗口。
[0038]作為示例，采用旋涂的方式于所述硬膜層表面形成厚度均勻的光刻膠，烘干后通過制作掩膜并藉由該掩膜對其進行紫外線曝光，去除曝光反應(yīng)的光刻膠，以于欲去除所述假柵中的多晶硅的位置形成光刻窗口。
[0039]接著進行步驟3)S13，采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅。
[0040]作為示例，采用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)去除所述光刻窗口下方的硬膜層和假柵中的多晶硅，在刻蝕的過程中，會對光刻膠造成影響，在光刻膠的表面尤其是在光刻窗口的邊緣處形成硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，該硬質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的大部分原因是在去除所述多晶硅時，硅元素進入到光刻膠并與光刻膠反應(yīng)結(jié)合而成的，當(dāng)然，該硬質(zhì)結(jié)構(gòu)也可能是含有Ti等金屬元素。
[0041]接著進行步驟4) S14，對所述光刻膠進行N等離子體處理。
[0042]作為示例，在N等離子體處理過程中，N2的流量范圍為50?5000sccm，在一具體的實施過程中，N2的流量為250SCCm。
[0043]作為示例，在N等離子體處理過程中，機臺的功率范圍為500?1500W，在一具體的實施過程中，機臺的功率為1000W。
[0044]作為示例，所述N等離子體處理的時間為20?60s，溫度為30?70°C，在一具體的實施過程中，處理的時間為40s，溫度為40°C。
[0045]經(jīng)過N等離子處理后，光刻膠中的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)可以被軟化而被后續(xù)的工藝簡單去除。
[0046]接著進行步驟5) S15，對所述光刻膠進行F基等離子體處理。
[0047]作為示例，所述F基等離子體處理所采用的氣體為CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一種或一種以上，，氣體的流量范圍為10~200sccm。在一具體的實施過程中，所采用的氣體為CF4，氣體的流量為lOOsccm。
[0048]作為示例，在F基等離子體處理中，機臺的功率范圍為100~400W，在一具體的實施過程中，機臺的功率為200W。
[0049]作為示例，所述F基等離子體處理的時間為5~20s，，溫度為30~70°C。在一具體的實施過程中，處理的時間為15s，溫度為40°C。
[0050]該步驟可以有效去除被軟化的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，將最難清除的光刻膠中的硅等去除。
[0051]接著進行步驟6) S16，對所述光刻膠進行灰化處理。
[0052]作為示例，采用N2及H2氣體對所述光刻膠進行等離子體灰化處理。
[0053]作為示例，等離子體灰化處理所采用的功率范圍為500~50000?，處理時間為60~250s，溫度范圍為150~300°C，H2流量范圍為50~lOOOsccm，N2流量范圍為100~5000sccmo在一具體的實施過程中，等離子體灰化處理所采用的功率為5000?，處理時間為120s，溫度為 200°C，H2 流量為 500sccm，N2 流量為 2000sccm。
[0054]最后進行步驟7 ) S17，采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。
[0055]采用本發(fā)明的用于后柵工藝的光刻膠去除方法去除光刻膠后，晶體管表面光刻膠可被完全去除，沒有雜質(zhì)殘留或顆粒殘留，本發(fā)明的光刻膠去除方法可以非常有效地去除光刻膠中的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，達到將光刻膠完全去除的效果。
[0056]綜上所述，本發(fā)明提供一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，包括:1)于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層；2)于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；3)采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅；4)對所述光刻膠進行N等離子體處理；5)對所述光刻膠進行F基等離子體處理；6)對所述光刻膠進行灰化處理；7)采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。本發(fā)明采用等離子體處理的方法，可以有效地軟化并去除在干法刻蝕過程中光刻膠形成的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，保證了光刻膠被完全去除，提高了晶體管的性能以及產(chǎn)品良率，本發(fā)明方法簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0057]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于，至少包括以下步驟: 1)于具有多晶硅假柵的晶體管表面形成覆蓋所述多晶硅假柵的硬膜層； 2)于所述硬膜層表面形成光刻膠并進行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗Π ； 3)采用干法刻蝕法去除所述光刻窗口下方的硬膜層和多晶硅； 4)對所述光刻膠進行N等離子體處理； 5)對所述光刻膠進行F基等離子體處理； 6)對所述光刻膠進行灰化處理； 7)采用濕法清洗工藝去除所述光刻膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:所述硬膜層為TiN層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟4)的N等離子體處理過程中，N2的流量范圍為50?5000sccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟4)的N等離子體處理過程中，機臺的功率范圍為500?1500W。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟4)中，N等離子體處理的時間為20?180s，溫度為30?70°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟5)的F基等離子體處理所采用的氣體為CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一種或一種以上，氣體的流量范圍為 10 ?200sccm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟5)的F基等離子體處理中，機臺的功率范圍為100?400W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟5)中，F(xiàn)基等離子體處理的時間為5?20s，溫度為30?70°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:步驟6)采用N2及H2氣體對所述光刻膠進行等離子體灰化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于后柵工藝的光刻膠去除方法，其特征在于:等離子體灰化處理所采用的功率范圍為500?50000w，處理時間為60?250s，溫度范圍為150?300°C, H2流量范圍為50?100sccm, N2流量范圍為100?5000sccm。
【文檔編號】H01L21/311GK104051258SQ201310080082
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】隋運奇, 李鳳蓮 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司