[发明专利]一种离子注入工艺中防止栅极损坏的方法有效

专利信息
申请号: 201010261589.2 申请日: 2010-08-24
公开(公告)号: CN102376552A 公开(公告)日: 2012-03-14
发明(设计)人: 张轲;潘贤俊;车永强 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: H01L21/265 分类号: H01L21/265;G03F7/42;G03F7/38
代理公司: 上海思微知识产权代理事务所(普通合伙) 31237 代理人: 屈蘅;李时云
地址: 20120*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 离子 注入 工艺 防止 栅极 损坏 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种离子注入工艺中防止栅极损坏的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展,半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能,半导体晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展,CMOS器件的特征尺寸已经深入深亚微米阶段甚至更小,栅极长度变得越来越细且长度变得较以往更短。现有技术中对于如43nm工艺的微亚纳米的CMOS器件,晶体管的密度在大幅度提高,在源区和漏区中进行大剂量离子注入成为一种趋势。

在半导体衬底上形成栅氧化层和栅极后通常利用光刻胶将NMOS器件区域覆盖,而露出PMOS器件区域,或先将PMOS器件区域覆盖,而露出NMOS器件区域。然后利用离子注入工艺注入掺杂离子对露出的器件衬底进行掺杂。这个过程中,由于一定的轰击能量的掺杂离子同时注入到光刻胶中,会与光刻胶的表面反应而在光刻胶的表面形成一层硬质表层。

随后,离子注入工艺需要将光刻胶去除,以露出未掺杂的器件并利用光刻胶覆盖已掺杂的器件,然后对露出的器件进行掺杂。申请号为200610147868.x的中国专利申请中公开了一种去除光刻胶的方法:采用等离子体除胶工艺结合湿法清洗光刻胶,能够完全去除光刻胶并且能够有效防止衬底表面的硅大量流失,避免严重凹陷出现,从而保证了CMOS器件的性能。利用在O2气体等离子体产生的氧自由基(O Radical)等活性钟,灰化去除光刻胶。等离子体除胶工艺为一种等离子体作为媒介的剥离方法,通过该方法是利用等离子体将光刻胶、有机罩面或聚合物残留物从衬底剥离或取出。

图1为现有技术中离子注入工艺的流程图,图1所示,所述离子注入工艺首先进行形成光刻胶步骤S10’,然后进行离子注入步骤S20’,在离子注入步骤S20’后进行用于去除光刻胶的等离子体去除光刻胶步骤S40’和湿法清洗步骤S50’,图2为现有离子注入工艺中离子注入步骤S20’后器件剖面图。如图2所示,所述器件包括衬底10和位于衬底上的氧化层11,以及位于所述氧化层11表面的栅极12。在离子注入步骤S20’后,具有一定的轰击能量的掺杂离子注入到光刻胶14中不仅在表面形成硬质表层13,部分能量不稳定的杂质离子还会深入到硬质表层13下方的光刻胶14内部,与光刻胶14反应后形成聚合物15。图3为现有离子注入工艺中等等离子体去除光刻胶步骤S40’的器件剖面图,采用等离子体200去除所述硬质表层13或去除所述硬质表层13和部分光刻胶14时,具有高能量、高热量的等离子体200还与位于硬质表层13下方光刻胶14内部的聚合物15相撞,撞击产生的能量被所述硬质表层13所束缚因而无法释放,则不稳定的聚合物15就会发生爆炸300,极有可能会损伤栅极12。图4为现有离子注入工艺去除光刻胶后栅极的局部放大图。从图4中可以看出,在离子注入步骤S20’后直接进行等等离子体去除光刻胶步骤S40’,会在栅极12的表面出现大量凹坑400,对栅极12造成很大的损伤,影响器件的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是,提供一种离子注入工艺中防止栅极损坏的方法,避免在光刻胶去除过程中,在所述光刻胶内部形成的聚合物在等离子体去除光刻胶步骤中与等离子体强烈撞击、相互作用、产生的大量能量因为硬质表层阻隔不能释放而发生爆炸,从而损伤栅极的问题。

为解决上述问题,本发明提供一种离子注入工艺中防止栅极损坏的方法,所述离子注入工艺包括形成光刻胶步骤、离子注入步骤、等离子体去除光刻胶步骤,其特征在于,在所述离子注入步骤和等离子去除光刻胶步骤之间还包括表面处理步骤,所述表面处理步骤包括:冲洗步骤,利用溶剂冲洗光刻胶表面;烘烤步骤,烘烤所述光刻胶;冷却步骤,冷却所述光刻胶。

进一步的,在所述冲洗步骤中,将所述溶剂滴在所述光刻胶表面的同时,水平旋转所述光刻胶,以使所述溶剂均匀地分布在所述光刻胶表面。

进一步的,在所述冲洗步骤中,所述溶剂为丙二醇单甲基醚(Propylene Glycol Monomethyl Ether)与丙二醇甲醚醋酸酯(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)的混合物,其中所述丙二醇单甲基醚的含量为65%~75%。

进一步的,在所述冲洗步骤中,所述溶剂的流量为1.0*10-3~1.4*10-3mL/s。

较佳的,在所述冲洗步骤中,所述冲洗的时间为1.2~1.7s。

进一步的,在所述烘烤步骤中,烘烤的温度为215~235℃。

较佳的,在所述烘烤步骤中,烘烤的时间为50s~60s。

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