一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法
【专利摘要】本发明提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，包括：1）于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层；2）于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口；3）采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅；4）对所述光刻胶进行N等离子体处理；5）对所述光刻胶进行F基等离子体处理；6）对所述光刻胶进行灰化处理；7）采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。本发明采用等离子体处理的方法，可以有效地软化并去除在干法刻蚀过程中光刻胶形成的硬质结构，保证了光刻胶被完全去除，提高了晶体管的性能以及产品良率。本发明方法简单，适用于工业生产。
【专利说明】一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，特别是涉及一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路集成度的增加，半导体元件(例如场效应晶体管)的特征尺寸也跟着降低，场效应晶体管栅极氧化层的厚度亦跟着减少。为了因保有原来的介电效能，减少漏电，目前的多采用高介电常数(high k)的材料作为栅极氧化层。
[0003]当前的集成电路制造过程中，45nm及以下技术节点的CMOS工艺的栅制作通常可分为前栅(gate first)工艺和后栅(gate last)工艺。
[0004]所谓前栅工艺是指:先淀积栅介质层，在栅介质层上形成栅极，然后进行源漏注入，之后进行退火工艺以激活源漏中的离子，从而形成源区和漏区。前栅工艺的优势在于步骤简单，劣势在于，进行退火工艺时，栅极不可避免地要承受高温，导致晶体管的阈值电压Vt漂移，影响器件最终的电学性能。
[0005]所谓后栅工艺是指:先淀积栅介质层，在栅介质层上形成假栅(如多晶硅)，然后形成源区和漏区，再去除假栅，形成栅沟槽，再采用合适的金属填充栅沟槽以形成金属栅，这样一来，可以使栅电极避开形成源区和漏区时引入的高温，从而减少晶体管的阈值电压Vt漂移，相对于前栅工艺，有利于改善器件的电学性能。
[0006]然而，在去除假栅中的多晶硅时，一般需要先在晶体管表面形成一层平整的硬膜覆盖层，然后于该硬膜覆盖层表面制作光刻胶，通过曝光工艺于假栅表面形成与需去除的多晶硅对应的光刻窗口，然后采用干法刻蚀工艺去除光刻窗口所对应的硬膜覆盖层，接着采用干法刻蚀工艺去除光刻窗口所对应的多晶硅。这样的工艺过程后，在光刻胶的表面尤其是在光刻窗口边缘的光刻胶中会掺杂有多种杂质，主要为硅等，形成很难采用标准清洗工艺去除的硬质结构，这些硬质结构包括硬质残留及硬质颗粒，这些硬质结构在清洗工艺中没被完全去除的话，会对后续工艺造成很大的影响，如杂质离子残留在晶体管表面或进入晶体管内部，造成器件的电性能衰退或器件的失效等。
[0007]因此，提供一种后栅工艺中完成多晶硅的去除工艺后能有效完全清除光刻胶的方法实属必要。
【发明内容】
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，用于解决现有技术中在去除多晶硅后，光刻胶形成的硬质结构难以被传统的清洗工艺去除，而容易造成晶体管的性能衰退或失效的问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，至少包括以下步骤:
[0010]I)于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层；
[0011]2)于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；
[0012]3)采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅；
[0013]4)对所述光刻胶进行N等离子体处理；
[0014]5)对所述光刻胶进行F基等离子体处理；
[0015]6 )对所述光刻胶进行灰化处理；
[0016]7)采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。
[0017]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，所述硬膜层为TiN 层。
[0018]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤4)的N等离子体处理过程中，N2的流量范围为50?5000sccm。
[0019]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤4)的N等离子体处理过程中，机台的功率范围为500?1500W。
[0020]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤4)中，步骤
4)中，N等离子体处理的时间为20?180s，温度为30?70°C。
[0021]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤5)的F基等离子体处理所采用的气体为CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一种或一种以上，气体的流量范围为10 ?200sccm。
[0022]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤5)的F基等离子体处理中，机台的功率范围为100?400W。
[0023]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤5)中，F基等离子体处理的时间为5?20s，温度为30?70°C。
[0024]作为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法的一种优选方案，步骤6)采用队及H2气体对所述光刻胶进行等离子体灰化处理。
[0025]进一步地，等离子体灰化处理所采用的功率范围为500?50000w，处理时间为60?250s，温度范围为150?300°C，H2流量范围为50?lOOOsccm，N2流量范围为100?5000sccmo
[0026]如上所述，本发明提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，包括:1)于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层；2)于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；3)采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅；4)对所述光刻胶进行N等离子体处理；5)对所述光刻胶进行F基等离子体处理；6)对所述光刻胶进行灰化处理；7)采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。本发明采用等离子体处理的方法，可以有效地软化并去除在干法刻蚀过程中光刻胶形成的硬质结构，保证了光刻胶被完全去除，提高了晶体管的性能以及产品良率，本发明方法简单，适用于工业生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1显示为本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法各步骤的流程示意图。
[0028]元件标号说明
[0029]Sll?S17步骤I)?步骤7)
【具体实施方式】
[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]如图1所示，本实施例提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，至少包括以下步骤:
[0033]首先进行步骤I) S11，于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层。
[0034]作为示例，所述晶体管包括已经形成的源区、漏区等功能区，源区和漏区之间为多晶硅假栅，该多晶硅假栅可能包括栅氧层、多晶硅以及侧墙结构。
[0035]作为示例，采用化学气相沉积法沉积所述硬膜层，所述硬膜层为TiN层。当然，在其它实施例中，所述硬膜层也可以是其它的金属氮化物或金属氧化物等。
[0036]作为示例，还包括采用机械化学抛光法对所述硬膜层进行抛光的步骤，以获得非常平整的表面，以保证后续的光刻胶沉积和刻蚀工艺的准确性和可行性。
[0037]然后进行步骤2)S12，于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶娃的位置形成光刻窗口。
[0038]作为示例，采用旋涂的方式于所述硬膜层表面形成厚度均匀的光刻胶，烘干后通过制作掩膜并藉由该掩膜对其进行紫外线曝光，去除曝光反应的光刻胶，以于欲去除所述假栅中的多晶硅的位置形成光刻窗口。
[0039]接着进行步骤3)S13，采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅。
[0040]作为示例，采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术去除所述光刻窗口下方的硬膜层和假栅中的多晶硅，在刻蚀的过程中，会对光刻胶造成影响，在光刻胶的表面尤其是在光刻窗口的边缘处形成硬质结构，该硬质结构产生的大部分原因是在去除所述多晶硅时，硅元素进入到光刻胶并与光刻胶反应结合而成的，当然，该硬质结构也可能是含有Ti等金属元素。
[0041]接着进行步骤4) S14，对所述光刻胶进行N等离子体处理。
[0042]作为示例，在N等离子体处理过程中，N2的流量范围为50?5000sccm，在一具体的实施过程中，N2的流量为250SCCm。
[0043]作为示例，在N等离子体处理过程中，机台的功率范围为500?1500W，在一具体的实施过程中，机台的功率为1000W。
[0044]作为示例，所述N等离子体处理的时间为20?60s，温度为30?70°C，在一具体的实施过程中，处理的时间为40s，温度为40°C。
[0045]经过N等离子处理后，光刻胶中的硬质结构可以被软化而被后续的工艺简单去除。
[0046]接着进行步骤5) S15，对所述光刻胶进行F基等离子体处理。
[0047]作为示例，所述F基等离子体处理所采用的气体为CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一种或一种以上，，气体的流量范围为10~200sccm。在一具体的实施过程中，所采用的气体为CF4，气体的流量为lOOsccm。
[0048]作为示例，在F基等离子体处理中，机台的功率范围为100~400W，在一具体的实施过程中，机台的功率为200W。
[0049]作为示例，所述F基等离子体处理的时间为5~20s，，温度为30~70°C。在一具体的实施过程中，处理的时间为15s，温度为40°C。
[0050]该步骤可以有效去除被软化的硬质结构，将最难清除的光刻胶中的硅等去除。
[0051]接着进行步骤6) S16，对所述光刻胶进行灰化处理。
[0052]作为示例，采用N2及H2气体对所述光刻胶进行等离子体灰化处理。
[0053]作为示例，等离子体灰化处理所采用的功率范围为500~50000?，处理时间为60~250s，温度范围为150~300°C，H2流量范围为50~lOOOsccm，N2流量范围为100~5000sccmo在一具体的实施过程中，等离子体灰化处理所采用的功率为5000?，处理时间为120s，温度为 200°C，H2 流量为 500sccm，N2 流量为 2000sccm。
[0054]最后进行步骤7 ) S17，采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。
[0055]采用本发明的用于后栅工艺的光刻胶去除方法去除光刻胶后，晶体管表面光刻胶可被完全去除，没有杂质残留或颗粒残留，本发明的光刻胶去除方法可以非常有效地去除光刻胶中的硬质结构，达到将光刻胶完全去除的效果。
[0056]综上所述，本发明提供一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，包括:1)于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层；2)于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗口 ；3)采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅；4)对所述光刻胶进行N等离子体处理；5)对所述光刻胶进行F基等离子体处理；6)对所述光刻胶进行灰化处理；7)采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。本发明采用等离子体处理的方法，可以有效地软化并去除在干法刻蚀过程中光刻胶形成的硬质结构，保证了光刻胶被完全去除，提高了晶体管的性能以及产品良率，本发明方法简单，适用于工业生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于，至少包括以下步骤: 1)于具有多晶硅假栅的晶体管表面形成覆盖所述多晶硅假栅的硬膜层； 2)于所述硬膜层表面形成光刻胶并进行曝光，以于欲去除多晶硅的位置形成光刻窗Π ； 3)采用干法刻蚀法去除所述光刻窗口下方的硬膜层和多晶硅； 4)对所述光刻胶进行N等离子体处理； 5)对所述光刻胶进行F基等离子体处理； 6)对所述光刻胶进行灰化处理； 7)采用湿法清洗工艺去除所述光刻胶。
2.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:所述硬膜层为TiN层。
3.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤4)的N等离子体处理过程中，N2的流量范围为50?5000sccm。
4.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤4)的N等离子体处理过程中，机台的功率范围为500?1500W。
5.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤4)中，N等离子体处理的时间为20?180s，温度为30?70°C。
6.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤5)的F基等离子体处理所采用的气体为CF4、CHF3> CH2F2, NF3中的一种或一种以上，气体的流量范围为 10 ?200sccm。
7.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤5)的F基等离子体处理中，机台的功率范围为100?400W。
8.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤5)中，F基等离子体处理的时间为5?20s，温度为30?70°C。
9.根据权利要求1所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:步骤6)采用N2及H2气体对所述光刻胶进行等离子体灰化处理。
10.根据权利要求9所述的用于后栅工艺的光刻胶去除方法，其特征在于:等离子体灰化处理所采用的功率范围为500?50000w，处理时间为60?250s，温度范围为150?300°C, H2流量范围为50?100sccm, N2流量范围为100?5000sccm。
【文档编号】H01L21/311GK104051258SQ201310080082
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2013年3月13日
【发明者】隋运奇, 李凤莲 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司