移除光刻胶的方法

专利名称：移除光刻胶的方法
技术领域：
本发明涉及制造半导体器件的方法，具体涉及移除光刻胶层的方法。
背景技术：
在制造半导体器件时，典型的离子注入工艺利用光刻M为离子注入掩 模(ion implantation mask)。例如，双多晶栅极工艺使用光刻J!^作为离 子注入掩模。
图1A至图1C为显示典型的双多晶栅极工艺的剖面图。 参照图1A，衬底11被限定为N通道金属氧化物半导体(NMOS )区和 P通道金属氧化物半导体(PMOS)区。器件隔离结构12形成在衬底11 中。栅极氧化物层13形成在衬底11和器件隔离结构12上方。栅极多晶硅 层14和N型掺杂多晶硅层14A形成在栅极氧化物层13上方。更具体地， 栅极多晶硅材料层形成在栅极氧化物层13上方。N型杂质通过使用第一光 刻胶图案15的离子注入过程N+ IMP，注入NMOS区的部分栅极多晶硅 材料层中，形成N型掺杂多晶硅层14A。第一光刻胶图案15暴露出NMOS 区并覆盖PMOS区。在PMOS区中的残余的部分^!f极多晶硅材料层称为 栅极多晶珪层14。
参考图1B，移除第一光刻胶图案15。在所得到的衬底结构上形成光刻 胶层。该光刻胶层通过实施膝光和显影过程被图案化，形成第二光刻胶图 案16。第二光刻胶图案16暴露出PMOS区并JLft盖NMOS区。P型杂质 通过使用第二光刻胶图案16的离子注入过程P+IMP，注入PMOS区的栅 极多晶硅层14中，形成P型掺杂多晶硅层14B。
参考图1C，移除第二光刻胶图案16。在所得到的衬底结构上形成硅化钨层17。在衬底结构上进行栅极图案化过程，以在NMOS区中形成N+多 晶栅极14C和在PMOS区中形成P+多晶栅极14D。 N+多晶栅极14C包括
N型掺杂多晶硅，P+多晶栅极14D包括P型掺杂多晶硅。
在上述典型方法中，不同的杂质即磷(P)和硼(B)被注入栅极多晶硅 材料层中，实现配置有N+多晶栅极14C和P+多晶栅极14D的双多晶栅极。 使用从约lxl0"cn^到约lxlO"cn^高剂量范围的高密度离子注入过程注 入杂质。在典型方法中，实施离子注入过程之后，使用包含氧和氮的气体 (02/]\2化学组成)移除第一和第二光刻胶图案15和16。
然而，高剂量的高密度离子注入过程导致第一和第二光刻胶图案15和 16基M化，因而第一和第二光刻胶图案15和16不易被移除。光刻胶残 余物可能在移除第一和第二光刻胶图案15和16之后继续存在。在移除第 一和第二光刻胶图案15和16期间所使用的氧气(02)与存在于第一和第 二光刻胶图案15和16中的杂质即砷(As)、磷(P)和硼(B)反应，形
成如AS203、 P406和B203的杂质氧化物层，其覆盖第一和第二光刻胶图案
15和16的表面。
因此，在后续过程中，可能由于残留的光刻胶残余，使硅化钨层17发 生异常氧化。而且，在实施栅极图案化之后，可能在多晶栅极之间发生界 面缺陷，并且珪化鴒层可能形成隆起(lifting)或颗粒的来源.当离子注 入过程的掺杂程度高时，可能无法完全移除光刻胶。为了移除剩余的光刻 胶4吏得加工时间延长，因此大，产量下降。
图1D是由典型方法产生的光刻胶残余物的显微图。

发明内容
本发明提供一种简单移除在高剂量离子注入过程中使用的光刻胶层且 不产生残余物的方法。
根据本发明的第一方面，提供一种方法，其包括在材料层的特定部分 上方形成光刻胶图案，以暴露出离子注入区；4吏用所述光刻胶图案作为离 子注入屏障，将杂质注入所述材料层的离子注入区中；和使用包含经基气 体的气体混合物等离子体移除所述光刻胶图案。
根据本发明的另一方面，提供一种方法，其包括在材料层的特定部分 上方形成光刻胶图案，以暴露出离子注入区；4吏用所述光刻胶图案作为离 子注入屏障，将杂质注入所述材料层的离子注入区中；和使用包含二酰亚 胺(N2H2)的气体混合物等离子体移除所述光刻胶图案。
根据本发明的再一个方面，提供一种方法，其包括在多晶硅层上方形
成第一光刻胶图案，所述第一光刻胶图案暴露出第一部分多晶硅层；使用 所述笫一光刻胶图案作为离子注入屏障，将第一杂质注入所述多晶硅层的 第一部分中；使用包含二酰亚胺(N2H2)的气体混合物等离子体移除所述 第一光刻胶图案；在所述多晶硅层上形成第二光刻胶图案，所述第二光刻 胶图案暴露出所述多晶硅层除第一部分之外的第二部分；使用所述第二光 刻胶图案作为离子注入屏障，将第二杂质注入所述多晶硅层的第二部分； 和使用包含N2H2的气体混合物等离子体移除所述第二光刻胶图案。


图1A到1C为典型双多晶栅极过程的剖面图。
图ID为由上述典型现有技术方法所产生的光刻胶残余物的显微图。
图2A到2D为显示根据本发明第一实施方案移除光刻胶层的方法的剖 面图。
图3为显示在用低离子注入能量水平注入高剂量硼离子之后，使用 CH4/02混合等离子体的光刻胶层移除过程的剖面图。
图4A到4E为显示根据本发明第二实施方案移除光刻胶层的方法的剖 面图。
图5为显示在用低离子注入能量水平注入高剂量硼离子之后，使用
N2H2/02混合等离子体的光刻胶层移除过程的剖面图。
图6为根据本发明第二实施方案的无残余物状态的显微图。
图7A到7D为根据使用和未使用DI/03清洗处理的光刻胶层移除过程
结果的显微图。
具体实施例方式
图2A到2D为显示根据本发明第一实施方案移除光刻胶层的方法的剖 面图。下文中，光刻胶层移除过程是指在双多晶栅极过程之后所实施的移 除方法。
参考图2A，衬底21被限定为N通道金属氧化物半导体(NMOS)区和 P通道金属氧化物半导体(PMOS)区。器件隔离结构22形成在衬底21 中，以隔离NMOS区和PMOS区。栅极氧化物层23形成在衬底21上方。 栅极多晶硅层24和N型掺杂多晶硅层24A形成在栅极氧化物层23上方。
更具体地，栅极多晶硅材料层形成在栅极氧化物层23上方。光刻Jf^
8
形成在栅极多晶硅材料层上方。光刻胶层通过实施膝光和显影过程而被图
案化，形成第一光刻胶图案25。第一光刻胶图案25暴露出NMOS区并且 覆盖PMOS区。
通过使用第一光刻胶图案25的离子注入过程N+ IMP，将N型杂质注 入NMOS区的部分栅极多晶珪材料层中，形成N型摻杂多晶珪层24A。 PMOS区的残余部分栅极多晶珪材料层称为栅极多晶逸艮24。 N型杂质包 括磷(P)和砷(As)。使用约lxlO"cn^超高离子注入剂量及低离子注入 能量。因此，在实施N型杂质离子注入过程N+IMP后，在NMOS区中形 成N型掺杂多晶珪层24A,并且在PMOS区中剩下栅极多晶珪层24.下 文中，N型掺杂多晶珪层24A称为N+多晶珪层24A。
参照图2B，移除第一光刻胶图案25。更具体地，将烃基气体如四氟甲 烷(CH4)或乙烯(C2H4)加入包含氧(02)和氮(N2)的气体中，以移 除第一光刻胶图案25。也就是，使用02/N2/CH4或(VN2/C2H4的混合气体 移除第一光刻胶图案25。诸如CH4或<:2114的烃基气体移除第一光刻胶图 案25内的掺杂物。CH4气体具有约-163'C的沸点，而<:2114气体具有约 -103。C的沸点。因此，掺杂物可在低温下以氯化物形式被轻易移除。
同时使用微波和射频(RF)偏压作为在移除第一光刻胶图案25期间用 来产生等离子体的电力供应。此时，使用包括烃基气体的气体。例如，可 独立(单独)使用CH4或C2H4，或可将02加入CH4或C2H4中。因此， 可使用选自CH4 、 C2H4 、 CH4/02和C2H4/02的气体。当将02加入烃基气 体时，014对02或(:2114对02的比例范围约为4~10:1,烃基气体具有大 于氧气的流量。
在上述条件下执行的移除第一光刻胶图案25的一回合包括实施第一、 第二和第三步骤。以下，使用包含CH4和02的混合气体。第一步骤包括 在约100'C到约160'C的低温范围下，使用包含CH4气体和02气体的等离 子体。第二步骤包括在高于第一步骤的温度即约200'C到约250X:的温度范
围下，使用CH4气体和02气体的等离子体。第三步骤包括使用只有CH4 气体的等离子体。
第一步骤在约100'C到约160。C的低温范围下实施，使用CH4气体和02 气体的混合等离子体。CH4等离子体用作分离杂质即砷(As)的合成气体 (forming gas )。 014等离子体从第一光刻胶图案25的内部至外侧，分离 在离子注入期间被注入第一光刻胶图案25中的As。 02等离子体的作用为
移除第一光刻胶图案25。
第一步骤在低温下实施是因为第 一步骤主要专注在使用CH4等离子体 产生砷的分离，而不是使02等离子体与砷反应产生三氧化二砷(As203)。 也就是，在约100'C到约160"的低温范围下，在通过02等离子体产生 AS203前，先发生通过CH4等离子体的砷分离。然后，第一光刻胶图案25 被02等离子体移除。
当注入CH4气体和02气体的混合气体且同时供应电能即微波和射频偏 压时，因为电子的加il^撞，注入的气体激发成等离子体状态，即正离子、
负离子、电子和自由基。在等离子体状态下产生的CH4/02气体的离子和
自由基参与光刻胶的移除和杂质的分离。第一到第三步骤包括同时使用微 波MW和RF偏压来产生等离子体。因此，在第一到第三步骤期间，CH4 气g转换成CH4 MW等离子体和CH4 RF偏压等离子体并且产生相同功 用，而02气体被转换成02 MW等离子体和02 RF偏压等离子体并且产生 相同功用.
残留在第一光刻胶图案25中的砷的分离过程可由下述化学方程式1表 示。\1\￥等离子体和02肌 偏压等离子体并且产生相同功用。
光刻胶层分成三部分，包括表层、中层和底层。光刻胶PR和B203在移 除过程期间共存在光刻胶层的表层中。只有光刻胶PR存在于与桶〖极多晶 硅层接触的底层中。BxHyOz和光刻胶PR共存在位于表层和底层中间的中 层中。存在于中层的氢化物BxHyOz由来自等离子体的氢自由基和B203之 间的反应而形成。BxHyOz被分解成气体且如B20s—样由HM吏其挥发。
在表层的光刻胶PR和B203通过CH4 MW等离子体和CH4 RF偏压等 离子体移除。在中层的BxHyOz和光刻胶PR通过CH4 MW等离子体和02 RF偏压等离子体移除。在底层的光刻胶PR通过CH4等离子体和02/N2 或02 MW等离子体移除。在各层的B203和BxHyOz根据上述化学方程式 3的原理作为B2H6挥发。
仅包括光刻胶PR的底层通过CHU等离子体、02/]\2和02 MW等离子 体移除。通常，光刻胶PR为碳(C)和氢原子(H)的聚合物。因此光刻 胶PR跟02M,作为C02和H20气体挥发掉且被移除。当混合C2H4 气体和02气体以使用在移除过程时，基本发生如图3所示的相同机理。在 此实施方案中，使用烃气体即<:2114和CH4，使得通过产生易挥发的氢化 物，而容易地实施光刻胶层的移除。
根据第一实施方案，在移除作为离子注入屏障的光刻胶层的过程中，可
通过使用如<:2114和CH4的烃基气体容易地移除在光刻胶层中的掺杂物。
因此，可减少由掺杂物产生的氧化物层，且可移除光刻胶层而不产生残余 物。
同时，如AS203、 P406、 P40w和B203的杂质氧化物层为水溶性的。用
来移除该杂质氧化物层的前处理在实施光刻胶层的移除过程之前实施，尤
其是在第一步骤之前，在适当温度下使用去离子水即1120实施。该前处理 被称为去离子水冲洗处理。去离子水冲洗处理可包括在去离子水和臭氧 (03)的混合溶液中浸泡杂质氧化物层。该混合溶液的温度范围从约25'C 到约80n。 03的浓度水平范围从约0卯m到约1000卯m。例如，03的浓 度水平范围可从约lppm到约1000ppm。此外，去离子水可用1120代表。
实施该去离子水冲洗处理以移除因在注入杂质之后移动至光刻胶移除 设备时暴露在大气中即大气中氧气跟杂质之间的反应所产生的如As203、 P406、 P40w和B203的杂质氧化物层。去离子水冲洗处理通过^L化掺杂杂 质的光刻胶层表面来移除杂质氧化物层。因为实施上述使用去离子水的前 处理，使得后续光刻胶层移除过程变得容易。
图4A到4E为示出根据本发明第二实施方案移除光刻胶层方法的剖面图。
参照图4A，衬底31被限定为N通道金属氧化物半导体(NMOS)区和 P通道金属氧化物半导体(PMOS)区。器件隔离结构32形成在衬底31 中，以隔离NMOS区和PMOS区。栅极氧化物层33形成在村底31上方。 栅极多晶珪层34和N型掺杂多晶珪层34A形成在栅极氧化物层33上方。
更具体地，栅极多晶珪材料层形成在栅极氧化物层33上方。光刻M 形成在栅极多晶硅材料层上方。通过实施膝光和显影过程图案化该光刻胶 层，形成第一光刻胶图案35。第一光刻胶图案35暴露出NMOS区JL^盖 PMOS区。
通过4吏用第一光刻胶图案35的离子注入过程N+ IMP，将N型杂质注入 NMOS区中的部分栅极多晶珪材料层中，形成N型掺杂多晶珪层34A。 PMOS区中的剩余栅极多晶硅材料层被称为栅极多晶^ 34。 N型杂质包 括磷(P)或砷(As)。使用约lxlO"cm^超高离子注入剂量及低离子注入 能量。
因此，在NMOS区中形成N型掺杂多晶硅层34A，并且在实施N型杂 质的离子注入过程N+ IMP后，栅极多晶>^ 34留在PMOS区中。下文 中，N型掺杂多晶珪层34A被称为N+多晶珪层34A。
参照图4B，移除第一光刻胶图案35。通过实施一回合包括第一、第二 和第三步骤的移除过程移除第一光刻胶图案35,而非使用典型使用的氧气 等离子体或包括氮气和氧气的混合气体等离子体(N2/02等离子体)移除 第一光刻胶图案35。
第一步骤包括在约100'C到约160。C的低温范围下，使用包含二酰亚胺 (N2H2)气体和02气体的等离子体。N2H2气体包括约4%的112和约96% 的]\2。 1^2112对02的比例范围约为4~6:1。第二步骤包括在高于第一步骤 的温度即约200。C到约250*€的温度范围下，使用包含N2H2气体和02气 体的等离子体。N2H2气体包括约4%的112和约96%的N2。 ]\2112对02的 比例范围约为4~6:1。第三步骤包括使用仅N2H2气体的等离子体。
第一步骤在约100。C到约160。C的低温范围下，使用]\2112气体和02气 体的混合等离子体即N2H2等离子体和02等离子体实施。N2H2等离子体用 作分离杂质即砷(As)的合成气体.]\2112等离子体从第一光刻胶图案35 的内部至外侧，分离注入在第一光刻胶图案35中的砷。02等离子体的作 用为基本移除第一光刻胶图案35。
第一步骤在低温下实施是因为第一步骤主要专注在使用N2H2等离子体 产生砷的分离，而非让02等离子体跟砷>^应产生三氧化二砷(As203)。 也就是在约100'C到约160'C的低温范围下，在通过02等离子体产生As203 前，发生通过]\2112等离子体的砷分离。然后，第一光刻胶图案35被02 等离子体移除。
当将N2H2气体和02气体的混合气体引入腔室中并且同时供应电能即微 波和射频偏压时，因为电子的加il^撞，注入的气体激发成等离子体状态， 即正离子、负离子、电子和自由基。在等离子体状态下产生的CIV02气 体的离子和自由基参与光刻胶的移除和杂质的分离。第一到第三步骤包括 同时使用微波MW和RF偏压来产生等离子体。因此，在第一到第三步骤 期间，CH4气体被转换成CH4 MW等离子体和CH4 RF偏压等离子体并且 产生相同功用，而02气体被转换成02 MW等离子体和02 RF偏压等离子 体并且产生相同功用.
以下详述砷的分离过程。\2112气体和02气体的混合等离子体，通过分离残留在第一 光刻胶图案35内的砷，可防止固体AS203形成在第一光刻胶图案35的表 面上。
接着，在第一步骤实施后实施第二步骤。第二步骤在比第一步骤高的温
度下实施，同时使用基^目同的等离子体即N2H2和02的混合气体。应用
高温即约200r到约250'C的温度范围，以较快的速率移除第一光刻胶图案 35。因此，砷杂质的分离主要在笫一步骤期间移除第一光刻胶图案35之前 完成，而第一光刻胶图案35的移除主要在第二步骤期间完成，因为砷的分 离发生在第一步骤期间。
第三步骤在第二步骤之后实施。第三步骤包括单独使用]\2112等离子体， 移除在移除第一光刻胶图案35之后产生的副产物中残余的砷。因此，第三 步骤移除第一光刻胶图案35移除之后的副产物中的剩余杂质。结果，通过 实施一系列的第一到第三步骤，^^除第一光刻胶图案35而没有残余 物。
同时，当磷(P)被注入在N+多晶硅层34A时，P通过下述化学方程式 5分离。\2112气体的等离子体。
第一步骤在约100'C到约160。C的低温范围下，使用]\2112气体和02气 体的混合等离子体即]\2112等离子体和02等离子体实施。]\2112等离子体用 作分离杂质的合成气体。在此情况下，1\2112等离子体从第二光刻胶图案 36的内部至外侧，分离在离子注入期间被注入在第二光刻胶图案36内的 杂质，即硼(B)。 02等离子体的作用为基本移除第二光刻胶图案36。
第一步骤在低温下实施是因为第一步猓主要专注在使用N2H2等离子体 产生硼的分离，而非让02等离子体艰硼反应产生三氧化二硼(B203)。即 在约100'C到约160。C的低温范围下，在通过02等离子体产生8203前，发 生通过]\2112等离子体的硼分离。然后，第二光刻胶图案36被02等离子 体移除。
当将N2H2气体和02气体的混合气体引入腔室中并且同时供应电能即微 波和RF偏压时，因为电子的加速碰撞，注入的气体激发成等离子体状态，
即正离子、负离子、电子和自由基。在等离子体状态下产生的CH4/02气
体的离子和自由基参与光刻胶的移除和杂质的分离。第一到第三步骤包括
同时使用微波MW和RF偏压来产生等离子体。因此，在第一到第三步骤 期间，CH4气体被转换成CH4 MW等离子体和CH4 RF偏压等离子体并且 产生相同功用，而02气体被转换成02 MW等离子体和02 RF偏压等离子 体并且产生相同功用。 硼的分离过程详述如下。\2112等离子体中的氢自由基，并且0*/03被包括在02等离子体 中。残留在第二光刻胶图案36内的B与IP反应产生B2H6(气体)并被挥发 掉。即使残留在第二光刻胶图案36内的B与包括在02等离子体中的O*
或03反应产生固体8203， 8203也与IPJl应产生B2H6(气体)，该气体然
后被挥发掉。3H20为8203与H"、司反应产生的副产物，并作为气体形式 挥发掉。
当根据典型方法^f5U吏用02等离子体移除光刻^时，02主要与被注入 在光刻Ji^中的硼^ll应，而不是移除光刻胶层。结果，在移除光刻J!^之 前，产生包含固体B203的杂质氧化物层。因此，光刻胶层的移除被固体 8203的产生所打断。因而，使用]\2112气体和02气体的混合等离子体，通 过分离残余在第二光刻胶图案36内的硼，可防止固体8203形成在第二光 刻胶图案36的表面上。
接着，在第一步骤实施后实施第二步骤。第二步骤包括在比第一步骤高 的温度下，使用基;M目同的等离子体即N2H2和02的混合气体，实施第二 步骤。应用高温即约200。C到约250。C的温度范围，以较快的速率移除第二 光刻胶图案36。因此，硼的分离主要在第一步骤期间移除第二光刻胶图案 36之前完成，而第二光刻胶图案36的移除^4Ui在第二步骤期间完成， 因为硼的分离发生在第一步骤期间。第三步骤在第二步骤之后实施。第三 步骤包括单独使用]\2112等离子体，移除在移除第二光刻胶图案36之后所
产生的副产物中残余的硼。因此，第三步骤移除在移除第二光刻胶图案36 之后的副产物中的剩余硼。结果，通过实施一系列的第一到第三步骤，基 本移除第二光刻胶图案36而没有残余物。
参照图4E,在使用上述系列方法移除第二光刻胶图案36之后，在所得 到的衬底结构上方形成硅化鸽层37。在衬底结构上方进行^T极图案化过 程，以在NMOS区中形成N+多晶栅极34C和在PMOS区中形成P+多晶 栅极34D。 N+多晶栅极34C包含N型掺杂多晶硅并且P+多晶栅极34D包 含P型掺杂多晶硅。
图5为示出在用低离子注入能阶注入高剂量的硼之后，使用1\2112/02混 合等离子体的光刻^移除过程的剖面图。同时使用微波MW和RF偏压 产生等离子体，导致N2H2气体转换成N2H2 MW等离子体和N2H2 RF偏 压等离子体且产生相同功用，而02气体转换成02 MW等离子体和02 RF
偏向等离子体且产生相同功用。
光刻J!^分成三部分，包括表层、中层和底层。光刻胶PR和B203在移 除过程期间共存在光刻胶层的表层中。只有光刻胶PR存在于与栅极多晶 珪层接触的底层中。BxHyOz和光刻胶PR共存在位于表层和底层中间的中 层中。存在于中层的氲化物BxHyOz由来自等离子体的氢自由基和B203之 间的>^应而形成。BJIyOz被分解成气体且如B203—样由HM吏其挥发。
在表层的光刻胶PR和B203通过CH4 MW等离子体和CH4 RF偏压等 离子体移除。在中层的BJiyOz和光刻胶PR通过CH4 MW等离子体和02 RF偏压等离子体移除。在底层的光刻胶PR通过CH4等离子体和02/N2 或02 MW等离子体移除。在各层的B203和BxHyOz根据上述化学方程式 3的原理作为82116挥发。仅包括光刻胶PR的底层通过(VN2或02 MW 等离子体移除。通常，光刻胶PR为碳(C)和氢原子(H)的聚合物。因 此光刻胶PR跟02反应，作为C02和H20气体挥发掉且被移除。
图6为根据本发明第二实施方案的无残余物状态的显微图。在特定4Hf 下，使用上述连续顺序的第一到第三步骤来实施第一光刻胶图案和第二光 刻胶图案的移除过程，得到如图6所示的结果。该特定条件包括在等离子 体处理室中使用约1700mTorr的压力、使用各自约2000W的微波MW功 率和RT偏压功率。这些条件也包括4吏O2以约4000sccm的流量流动和使 N2H2以约800sccm的流量流动。如图6所示，与典型方法不同，没有光刻 胶残余物。
第 一到第三步骤的特定条件如下
第一步骤1700mT/2000W/4000sccm O2/800sccm ]\2112/中 第二步骤1700mT/2000W/4000sccm O2/800sccm N2H2/T 第三步艰1700mT/2000W/0sccm O2/800sccm N2H2 上述特定糾中的术语"中"和"下，，表示所使用设备的温度。术语"中，，表
示约150。c的温度，而"下"表示约20or;到约2so。c的温度范围。第三步 骤在第二步骤基^M目同的温度下实施.
同时，如AS203、 P406、 P40i。和B2()3的杂质氧化物层为水溶性的。在
实施光刻胶层的移除过程前，尤其是在第一步骤之前，在适当温度下使用
去离子水即1120，实施用来移除该杂质氧化物层的前处理。该前处理被称 为去离子水冲洗处理。去离子水冲洗处理可包括在去离子水和臭氧(o3) 的混合溶液中浸泡杂质氧化物层。该混合溶液的温度范围从约25。C到约 80'C。 03的浓度水平范围从约0卯m到约1000卯m。例如，03的浓度水 平范围可从约lppm到约500ppm。此外，去离子水可用H20代表。
实施该去离子水冲洗处理以移除因在注入杂质之后移动至光刻胶移除 设备时暴露在大气中即大气中氧气跟杂质之间的反应所产生的如As203、 P406、 P40n)和B203的杂质氧化物层。去离子水冲洗处理通过^L化掺杂杂 质的光刻胶层表面来移除杂质氧化物层。因为实施上述使用去离子水的前 处理，使得后续光刻胶层移除过程变得容易。
图7A到7D为根据使用和未使用DI/(V清洗处理的光刻胶层移除过程 结果的显微图。DI/03冲洗处理分别在约25。C的室温和在约80t!的高温下 进行。图7A和7B示出在双多晶栅极过程中使用束流离子注入(beamline ion implantation)过程实施的光刻M移除过程的结果。图7C和7D图说 明在双多晶栅极过程中使用等离子体掺杂实施的光刻胶层移除过程的结 果。"EPR7[P01"和"ENI3[P02D"表示使用典型化合物02/]\2移除光刻胶 的緣
参照图7A,前处理分类内容分别显示在三次注入之后、DI/03处理之后、 第一次光刻胶(PR)移除之后和第二次PR移除之后的结果。图7A中所 描述的结果显示当DI/03处理在约80'C的高温下进行时，以及当DI/03处 理在约25'C的室温下进行时，检测不到光刻胶残余物，两者皆以"无残余 物"表示。
在图7B中，前处理分类内容分别显示在三次注入之后、DI/03处理之后、
PR移除之后和清洗(CLN)之后的结果。该注入包括通过束流离子注入 过程，使用约1.5xl0"的离子注入能量注入硼(B)。图7A中所描述的结 果显示当Dl/03处理在25r:的室温下进行时，以及当通过四步骤(使用FOI 剥离剂(stripper)和进行一次的PR剥离)移除光刻胶层而略去DI/03处 理时，检测不到光刻胶残余物，两者皆以"无残余物"表示。 该四步骤描述如下
步骤1: 1700mT/4000sccm O2/400sccm ]\2112/中5" 步骤2: 1700mT/2000W/4000sccm O2/400sccm ]^2112/中60" 步骤3: 1700mT/2000W/4000sccm O2/400sccm N2H2/T 50" 步骤4: 1700mT/2000W/0sccm O2/400sccm N2H2/T 20" 如上所述，当使用束流离子注入过程注入硼时，不管有无DI/Os处理， 皆可移除光刻胶层而没有残余物。
图7C显示包括等离子体掺杂(PLAD)过程的光刻胶层移除过程的结 果。该PLAD过程是指用等离子体掺杂法实施的离子注入过程。前处理分 类内容分别显示在PLAD之后、DI/Os处理之后、第一次PR移除之后和 第二次PR移除之后的结果。该PLAD过程包括使用约2.6xl016的离子注 入能量。在图7C中所描述的结果显示当DI/03处理在约80'C的高温下进 行时，检测不到光刻胶残余物，以"无残余物"表示。然而，当DI/03处理 在约25。C的室温下进行时，可能残留有光刻胶残余物。该残留的光刻胶残 余物可通过应用本发明的此实施方案而移除。
图7D显示包括PLAD过程的光刻胶层移除过程的结果。该PLAD过程 包括使用约3.0x1016的离子注入能量注入硼(B )。 PLAD过程是指使用等 离子体掺杂法实施的离子注入过程。前处理分类内容分别显示在PLAD之 后、DI/03处理之后、PR移除之后和清洗之后的结果。在图7D中所描述 的结果显示当DI/03处理在约25X:的室温下进行时，检测不到光刻胶残余 物，以"无残余物"表示。然而，当省略DI/03处理时，可检测到光刻胶残 余物。
根据图7A到7D，实施DI/03处理具有移除光刻胶残余物的效果。因此， 根据本发明实施方案的PR移除过程可提高移除光刻胶层的益处而不产生 光刻胶残余物。
根据本发明实施方案，使用烃基气体即CH4和C2H4实施移除过程，可
移除在高剂量离子注入过程中用作屏障的光刻胶层而不产生残余物。结
果，可减少在后续过程中的图案浮离，也因此增加产量。
此外，实施包括使用包含N2H2和02的混合气体等离子体的各步骤的移 除过程，可移除在高剂量离子注入过程中用作屏障的光刻胶层而不产生残 余物。结果，可减少在后续过程中的图案浮离，也因此增加产量。
如上所述，本申请包含分别于2006年7月4日和2006年9月19日向 韩国专利局提交的韩国专利申请编号KR 2006-62656和KR 2006-90811相 关的主题，其所有内^it过引用并入本文。
虽然本发明似目对于有限数目的实施方案进行描述，^本领域技术人 员而言，显而易见的是可作出多种变化和修改而不违背在所附权利要求中 所限定的本发明的精神和范围。
附图标记说明
11、 21、 31衬底
12、 22、 32器件隔离结构
13、 23、 33栅极氧化物层
14、 24、 34;fefr极多晶娃层
14A、 24A、 34AN型掺杂多晶硅层
14B、 24B、 34BP型掺杂多晶M
14CN+多晶初f极
14DP+多晶掛极
15、 25、 35第一光刻胶图案
16、 26、 36第二光刻胶图案
17硅化钨层
权利要求
1.一种方法，包括在材料层的特定部分上方形成光刻胶图案，以暴露出离子注入区；使用所述光刻胶图案作为离子注入屏障，在所述材料层的离子注入区中注入杂质；和使用包含烃基气体的气体混合物等离子体移除所述光刻胶图案。
2. 权利要求l所述的方法，其中移除光刻胶图案包括在不同温度下以预定 的移除顺序移除所述光刻胶图案。
3. 权利要求2所述的方法，其中移除光刻胶图案包括 在第一温度下，使用烃基气体和氧气的等离子体实施第一步骤；在高于所述第一温度的第二温度下，使用所述烃基气体和氧气的等离子 体实施第二步骤；和使用仅有烃基气体的等离子体实施第三步骤。
4. 权利要求3所述的方法，其中所述第一温度为约lOOt:至约160°C，所 述第二温度为约200。C至约250'C。
5. 权利要求3所述的方法，其中用于所述第一步骤至第三步骤的所述烃基 气体包含四氟甲烷、乙烯及其组合的其中之一。
6. 权利要求3所述的方法，其中在所述第一和第二步骤中，所述烃基气体 相对于氧气的比例为约4 ~ 10:1。
7. 权利要求3所述的方法，其中在所述第一步骤至第三步骤中同时使用微 波和射频(RF)偏压以产生等离子体。
8. 权利要求3所述的方法，其中用于所述第一和第二步猓中的所述烃基气 体和氧气的等离子体还包含氮气。
9. 权利要求8所述的方法，还包括在注入杂质后，使用包含去离子水的溶 液实施在所述材料层上的清洗处理。
10. 权利要求9所述的方法，其中实施清洗处理包括使用包含去离子水和臭 氧的混合溶液。
11. 权利要求10所述的方法，其中所述包含去离子水和臭氧的混合溶液的 温度为约25r至约8(TC。
12. 权利要求11所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的浓度为 约lppm至约l，OOOppm。
13. 权利要求1所述的方法，其中所述材料层包括多晶硅层。
14. 权利要求13所述的方法，其中所述杂质包含选自砷(As)、磷(P)、硼(B) 及其组合的其中之一。
15. —种方法，包括 在材料层的特定部分上方形成光刻胶图案以暴露出离子注入区；使用所述光刻胶图案作为离子注入屏障，在所述材料层的离子注入区中 注入杂质；和使用包含二酰亚胺(1\2112)的气体混合物等离子体移除所述光刻胶图案。
16. 权利要求15所述的方法，其中移除光刻胶图案包括在第一温度下，使用&112气体和氧气(02)的等离子体实施第一步骤；在高于所述第 一温度的第二温度下，使用所述N2H2和02的等离子体实 施第二步骤；和使用]\2112等离子体实施第三步骤。
17. 权利要求16所述的方法，其中所述笫一步骤中的所述第一温度为约 100。C至约160'C，所述第二步骤中的所述第二温度为约200。C至约250'C。
18. 权利要求16所述的方法，其中在所述第一步骤至第三步骤中的N2H2 气体包含约4%的H2氢和约96%的N2。
19. 权利要求16所述的方法，其中在所述第一和第二步骤中，]\2112相对于 02的比例为约4~6:1。
20. 权利要求16所述的方法，其中在所述第一至第三步骤中同时使用微波 和射频(RF)偏压以产生等离子体。
21. 权利要求20所述的方法，还包括在注入杂质后，使用包含去离子水的 溶液实施在所述材料层上的清洗处理。
22. 权利要求21所述的方法，其中实施清洗处理包括使用包含去离子水和 臭氧的混合溶液。
23. 权利要求22所述的方法，其中所述包含去离子水和臭氧的混合溶液的 温度为约25'C至约80'C。
24. 权利要求23所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的浓度水 平为约lppm至约500ppm。
25. 权利要求15所述的方法，其中所述材料层包括多晶硅层。
26. 权利要求25所述的方法，其中所述杂质包括选自砷(As)、磷(P)、硼(B) 及其组合的其中之一。
27. 权利要求26所述的方法，其中注入杂质包括实施束流离子注入和等离 子体掺杂的其中之一。
28. —种方法，包括 在多晶硅层上形成第 一光刻胶图案，所述第 一光刻胶图案暴露出所述多晶硅层的第一部分；^^用所述第一光刻胶图案作为离子注入屏障，将第一杂质注入所述多晶 硅层的第一部分，使用包含二酰亚胺(]\2112)的气体混合物等离子体，移除所述第一光刻胶图案，在所述多晶硅层上形成第二光刻胶图案，所述第二光刻胶图案暴露出所 述多晶硅层除所述第一部分外的第二部分， 使用所述第二光刻胶图案作为离子注入屏障，将第二杂质注入所述多晶硅层的第二部分；和使用包含]\2112的气体混合物等离子体，移除所述第二光刻胶图案。
29. 权利要求28所述的方法，其中移除第一光刻胶图案和移除第二光刻胶 图案包括在第一温度下，使用包含1\2112和氧气(02)的等离子体实施第一步骤； 在高于所述第 一温度的第二温度下，使用所述包含N2H2和02的等离子 体实施第二步骤；和使用仅包含]\2112的等离子体实施第三步骤。
30. 权利要求29所述的方法，其中所述第一步骤中的所述第一温度为约 100。C至约160。C，所述第二步骤中的所述第二温度为约200。C至约250。C。
31. 权利要求29所述的方法，其中在所述第一步骤至第三步骤中的N2H2 气体包含约4%的H2氢和约96%的N2。
32. 权利要求29所述的方法，其中在所述第一和第二步骤中，]\2112相对于 02的比例为约4~6:1。
33. 权利要求29所述的方法，其中在所述第一至第三步骤中同时使用微波 和射频(RF)偏压以产生等离子体。
34. 权利要i 28所述的方法，还包括在分别注入第一杂质和注入第二杂质 后，使用包含去离子水的溶液实施在所述多晶硅层上的清洗处理。
35. 权利要求34所述的方法，其中实施清洗处理还包括使用包含去离子水 和臭氧的混合溶液。
36. 权利要求35所述的方法，其中所述包含去离子水和臭氧的混合溶液的 温度为约25'C至约80'C。
37. 权利要求36所述的方法，其中包含在所述混合溶液中的臭氧的浓度水 平为约lppm至约500ppm。
38. 权利要求28所述的方法，其中所述第一杂质包括N型杂质，所述第二 杂质包括P型杂质。
39. 权利要求28所述的方法，其中所述第一杂质包括P型杂质，所述第二 杂质包括N型杂质。
40. 权利要求38所述的方法，其中注入第一和第二杂质包括实施束流离子 注入和等离子体掺杂的其中之一。
全文摘要
一种方法，包括在材料层的特定部分上方形成光刻胶图案，以暴露出离子注入区；使用所述光刻胶图案作为离子注入屏障，在所述材料层的离子注入区中注入杂质；和使用包括烃基气体的气体混合物等离子体移除所述光刻胶图案。
文档编号H01L21/02GK101101457SQ20071011111
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月11日 优先权日2006年7月4日
发明者郑台愚 申请人:海力士半导体有限公司