CN103824770A - 降低硅凹陷的光阻去除工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低硅凹陷的光阻去除工艺,在对衬底表面的光阻进行去除时，采用洗净溶液对所述衬底表面的光阻进行湿法去除工艺去除光阻，其中，所述洗净溶液包括H2SO4溶液和H2O2溶液，预先加热H2SO4溶液至其温度高于150℃，然后向光阻喷洒温度高于150℃的H2SO4溶液的同时，向光阻喷洒H2O2溶液。采用本发明的光阻去除工艺，可以有效降低硅凹陷，减少掺杂损耗，从而可以制成稳定且性能较高的半导体器件，且该工艺简单可控，能够满足工艺的需求，同时降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种降低硅凹陷的光阻去除工艺。
背景技术
在半导体器件制造工艺中，利用光刻过程将印在光掩模上的图形结构转移到衬底的表面上。在光刻过程中，首先将光阻旋转涂布在衬底上，然后对其进行软烘干，接着对涂布有光阻的晶片进行光刻和显影，然后采用干法刻蚀对衬底进行蚀刻，使得光阻上的图形深入到衬底中。在完成衬底蚀刻之后，已经不再需要光阻作保护层，可以将其除去。传统会采用灰化加湿法清洗的工艺将该光阻的去除，但该方法会对所接触到的固有的硅层造成损害，即硅凹陷（Si Recess）。随着器件尺寸的越来越小，硅凹陷带来的影响越来越大，尤其是对于类似轻掺杂漏（LDD）的制程，在40nm以下的逻辑器件的制造过程中，由于LDD制程造成的硅凹陷已经会对器件的稳定性造成相当大的影响，同时，随着关键尺寸的减小，灰化工艺已经到达其工艺极限。需要寻找新的光阻去除工艺，以达到稳定且性能高的器件。
例如图1a-1c所示的传统典型的轻掺杂漏（LDD）光阻去除的基本过程，在衬底1上不需要进行离子掺杂的区域覆盖光阻2，首先通过离子注入技术对未被光阻2覆盖区域进行离子掺杂，在掺杂完毕后，需要对光阻2进行去除，去除光阻2会先后采用灰化（asher）和湿法清洗的步骤。灰化中使用的主要气体是氧气，在灰化过程中，没有被光阻覆盖的区域的硅层暴露在氧气中，于是，表面的硅层被氧化或出现晶格破坏现象。在整个掺杂漏制程处理中，源漏区的硅都会出现氧化和晶格破坏（如图1b所示）；灰化处理后，需要进行的湿法清洗步骤对于氧化物有较强的去除能力，于是，该氧化的硅层就会在湿法清洗步骤中被消除，从而造成了硅凹陷和掺杂损失（如图1c所示）。一般地，在整个掺杂漏过程中会造成的硅凹陷可达到3～4nm.随着关键尺寸40nm以下技术节点的半导体工艺而言，这种程度的硅凹陷和掺杂损失已经会明显地影响器件的特性和可靠性。
中国专利（公开号：CN102427039A）公开了一种光阻去除方法，应用于MIM电容制作工艺，该光阻去除方法包括：在晶片表面形成光阻层，并对覆盖光阻层的晶片进行曝光和显影；当需要去除所述光阻层时，采用至少一种有机溶剂对所述光阻层进行湿法刻蚀，以去除晶片表面的光阻层。该发明光阻去除方法改变了传统工艺中的干法刻蚀去除光阻的步骤，避免了产品表面形成不易刻蚀的氧化物，此外能够更加有效地去除光阻，从而提高了产品良率。
中国专利（公开号：CN102135733A）公开了一种光阻去除方法,所述半导体结构包括：由低k和/或超低k材料构成的中间介电层、在所述中间介电层上方形成的ODL底部抗反射层、在所述ODL底部抗反射层上形成的基于硅的抗反射层Si-ARC层，以及在所述Si-ARC层上方形成的光刻胶层，该方法包括：用等离子体方法去除光刻胶层；用CF4等离子体去除Si-ARC层，其中在去除过程中,CF4的气体流量和偏置功率中的至少一个随时间而降低；以及用等离子体方法去除ODL底部抗反射层。该发明还提供了通过上述方法获得的半导体结构、半导体器件，以及包含这样的半导体器件的电子设备。利用该发明的光阻去除方法，可以在重加工过程中清除不理想的光阻，减少残余，并且减小光阻去除过程对低k/超低k材料构成的介电层的损害。
上述两件专利均公开了光阻去除方法，但与本发明所公开的光阻去除工艺所采取的技术方案并不相同，另外，上述两件专利并未解决现有技术中进行光阻去除时会引起硅凹陷，从而影响器件的特性和可靠性的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明公开一种降低硅凹陷的光阻去除工艺，以克服现有技术中进行光阻去除时采用灰化加清洗的步骤会引起较多的硅凹陷，从而影响器件的特性和可靠性的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种降低硅凹陷的光阻去除工艺，在对衬底表面的光阻进行去除时，采用洗净溶液对所述衬底表面的光阻进行湿法去除工艺；
其中，所述洗净溶液包括H2SO4溶液和H2O2溶液，预先加热H2SO4溶液至其温度高于150℃，然后向光阻喷洒温度高于150℃的H2SO4溶液的同时，向光阻喷洒H2O2溶液。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为n：1，其中，1＜n＜4。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为2:1。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述H2SO4溶液的浓度为95％-97％，所述H2O2溶液的浓度为30％-32％，优选地H2SO4溶液的浓度为96％，所述H2O2溶液的浓度为31％，以达到较佳地降低硅凹陷的效果。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述光阻位于所述衬底表面不需要掺杂离子的部位，然后在对衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂之后，再进行湿法去除工艺去除光阻。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述对衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂，是通过离子注入技术对所述衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂，其中离子注入的剂量为E14-E15。
上述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其中，所述光阻位于衬底表面需要光刻的区域，所述衬底光刻完成之后，再进行湿法去除工艺去除光阻。
上述发明具有如下优点或者有益效果：
本发明的降低硅凹陷的光阻去除工艺，采用向光阻喷洒温度高于150℃的H2SO4溶液的同时向光阻喷洒H2O2溶液，形成去除光阻效果较佳的洗净溶液，从而采用该洗净溶液进行湿法去除工艺即可有效地去除衬底表面的光阻，采用本发明光阻去除工艺，可以取代传统的灰化加清洗的工艺，有效降低了硅凹陷，减少了掺杂损耗，从而可以制成稳定且性能较高的半导体器件，同时降低了生产成本。
具体附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1a-1c是本发明背景技术中光阻去除工艺的流程示意图；
图2a-2b是本发明降低硅凹陷的光阻去除工艺实施例一的流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
实施例一：
本实施例涉及一种降低硅凹陷的光阻去除工艺，如图2a-2b所示，衬底1表面不需要进行离子掺杂的区域覆盖有光阻2，然后在对衬底1表面未被光阻2覆盖的区域通过离子注入技术进行离子掺杂之后，进行湿法去除工艺去除光阻，其中离子注入的剂量优选E14-E15。
在对衬底1表面的光阻2进行去除时，采用洗净溶液对衬底1表面的光阻2进行湿法去除工艺，其中，洗净溶液包括H2SO4溶液和H2O2溶液，预先加热H2SO4溶液至其温度高于150℃，然后向光阻2喷洒所述温度高于150℃的H2SO4溶液的同时，向光阻2喷洒H2O2溶液，温度高于150℃的H2SO4溶液和H2O2溶液的混合瞬间会大量放热，从而增加了洗净溶液去除光阻的能力。
其中，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为n:1，1＜n＜4。
优选地，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为2:1。
所述H2SO4溶液的浓度为95％-97％，所述H2O2溶液的浓度为30％-32％，其中H2SO4溶液的浓度为96％，H2O2溶液的浓度为31％时光阻去除效果较佳，同时在去除光阻的同时引起的硅凹陷也较少。
此外，通过若干次实验表明，在衬底1表面依次8次进行光阻覆盖，离子注入以及上述的湿法去除工艺，即图2a-2b中的步骤重复8次之后，本实施例中的湿法去除工艺相较于传统的工艺硅凹陷降低约为2-3nm。由此可知，本实施例采用的湿法去除工艺较之传统的工艺能大大降低硅凹陷的程度。
实施例二：
本实施例与实施例一大致相同，具体区别在于本实施例中光阻位于衬底表面需要光刻的区域，在光刻过程中，首先将光阻旋转涂布在衬底上，然后对其进行软烘干，接着对涂布有光阻的衬底进行光刻和显影，然后干刻对衬底进行蚀刻，使得光阻上的图形深入到衬底中。在完成光刻之后，已经不再需要光阻作保护层，再采用上述洗净溶液对光阻进行湿法去除工艺将其除去，使用本发明的光阻去除工艺在因光刻形成的光阻的去除过程效果较佳，且引起的硅凹陷较少，从而不会影响器件的特性和稳定性。
由实施例一和实施例二可知，本发明的光阻去除工艺可以去除器件中各种原因形成的光阻，去除光阻的同时不会影响器件的特性和稳定性。
综上所述，采取本发明的降低硅凹陷的光阻去除工艺，可以大大降低在光阻去除工艺中硅凹陷的程度，从而能够保持器件的特性以及可靠性，且该工艺简单可控，能够满足工艺的需求，同时降低了生产成本。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，在对衬底表面的光阻进行去除时，采用洗净溶液对所述衬底表面的光阻进行湿法去除工艺；
其中，所述洗净溶液包括H2SO4溶液和H2O2溶液，预先加热H2SO4溶液至其温度高于150℃，然后向光阻喷洒温度高于150℃的H2SO4溶液的同时，向光阻喷洒H2O2溶液。
2.如权利要求1所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为n:1，其中，1＜n＜4。
3.如权利要求2所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述洗净溶液中H2SO4溶液和H2O2溶液的体积比为2:1。
4.如权利要求1所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述H2SO4溶液的浓度为95％-97％，所述H2O2溶液的浓度为30％-32％。
5.如权利要求1所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述光阻位于所述衬底表面不需要掺杂离子的部位，然后在对衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂之后，再进行湿法去除工艺去除光阻。
6.如权利要求5所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述对衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂，是通过离子注入技术对所述衬底表面未被光阻覆盖的区域进行离子掺杂，其中离子注入的剂量为E14-E15。
7.如权利要求1所述的降低硅凹陷的光阻去除工艺，其特征在于，所述光阻位于衬底表面需要光刻的区域，所述衬底表面光刻完成之后，再进行湿法去除工艺去除光阻。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |