[發(fā)明專利]極低硅損失高劑量植入剝離

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080056124.1
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102870198B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 大衛(wèi)·張;浩權(quán)·方;杰克·郭;伊利亞·卡利諾夫斯基;李釗;姚谷華;阿尼爾班·古哈;柯克·奧斯特洛夫斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 諾發(fā)系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11287
• 代理人: 沈錦華

相關(guān)申請案的交叉參考

本申請案主張2009年12月11日申請并以引用方式并入本文的第12/636,582號美國專利申請案的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從工件表面移除或剝離光致抗蝕劑材料并且移除相關(guān)殘留物的方法及設備。在某些實施例中，本申請案涉及用于在離子植入或等離子體輔助摻雜植入之后剝離抗蝕劑(低劑量或高劑量植入抗蝕劑)的方法及設備。

背景技術(shù)

光致抗蝕劑為在處理期間在工件(例如半導體晶片)上形成經(jīng)圖案化涂層的某些制造工藝中所使用的感光材料。在使經(jīng)光致抗蝕劑涂覆的表面暴露于高能量輻射的圖案之后，移除所述光致抗蝕劑的一部分以顯露下方的表面，并使剩余表面得以被保護。在未經(jīng)遮蓋表面及剩余光致抗蝕劑上執(zhí)行半導體工藝(例如蝕刻、沉積及離子植入)。在執(zhí)行一個或一個以上半導體工藝之后，以剝離操作移除剩余光致抗蝕劑。

在離子植入期間，使摻雜離子(例如硼離子、二氟化硼離子、銦離子、鎵離子、鉈離子、磷離子、砷離子、銻離子、鉍離子或鍺離子)朝工件目標加速。所述離子植入在所述工件的所暴露區(qū)中以及剩余光致抗蝕劑表面中。所述工藝可形成阱區(qū)(源極/漏極)及輕摻雜漏極(LDD)區(qū)及雙擴散漏極(DDD)區(qū)。所述離子植入用植入物質(zhì)灌注抗蝕劑，并使所述表面耗乏氫。所述抗蝕劑的外層或結(jié)殼形成碳化層，所述碳化層的密度可比下伏塊體抗蝕劑層大。這兩個層具有不同熱膨脹速率，并在不同速率下對剝離工藝作出反應。

外層與塊體層之間的差別在后高劑量離子植入抗蝕劑中相當顯著。在高劑量植入中，離子劑量可大于1x10¹⁵離子/平方厘米，且能量可從10Kev到大于100keV。傳統(tǒng)的高劑量植入剝離(HDIS)工藝采用氧氣化學，其中遠離工藝室形成單原子氧氣等離子體，且接著使所述單原子氧氣等離子體指向工件表面。反應性氧與光致抗蝕劑組合以形成用真空泵移除的氣態(tài)副產(chǎn)物。對于HDIS，需要額外氣體來移除具有氧氣的所植入摻雜物。

主要的HDIS考慮因素包含剝離速率、殘余物量及經(jīng)暴露且下伏的膜層的膜損失。通常在HDIS及剝離之后在襯底表面上發(fā)現(xiàn)殘留物。高能量植入期間的濺鍍、結(jié)殼的不完全移除及/或抗蝕劑中的植入原子的氧化可產(chǎn)生所述殘留物。在剝離之后，所述表面應無殘留物或大體上無殘留物，以確保高良率并消除對額外殘留物移除處理的需要。可通過過剝離(即，超過移除所有光致抗蝕劑標稱上所需的點的剝離工藝的繼續(xù))來移除殘留物。遺憾的是，在常規(guī)HDIS操作中，過剝離有時移除下伏功能裝置結(jié)構(gòu)中的一些。在裝置層處，即使來自晶體管源極/漏極區(qū)的硅損失極小，仍可不利地影響裝置性能及良率，對于在＜32納米設計規(guī)則或更小的條件下制造的極淺結(jié)裝置來說尤其如此。

因此需要用于剝離光致抗蝕劑及離子植入相關(guān)殘留物的改進的方法及設備，尤其對于HDIS來說，所述方法及設備最小化硅損失并使殘留物較少或無殘留物，同時維持可接受的剝離速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供用于從工件表面剝離光致抗蝕劑并移除離子植入相關(guān)殘留物的改進的方法。根據(jù)各種實施例，使用元素氫、含氟氣體及保護劑氣體來產(chǎn)生等離子體。等離子體活化氣體與高劑量植入抗蝕劑發(fā)生反應，移除結(jié)殼及塊體抗蝕劑層兩者，同時保護工件表面的暴露部分。在低硅損失的情況下，所述工件表面大體上無殘留物。

下文將參考相關(guān)聯(lián)圖式更詳細地描述本發(fā)明的這些及其它特征及優(yōu)點。

附圖說明

圖1A到1D描繪離子植入及剝離操作前后的各種半導體裝置制造階段。

圖2A到2D描繪根據(jù)其中所述裝置包含金屬柵極的某些實施例的離子植入及剝離操作前后的各種半導體裝置制造階段。

圖3A展示依據(jù)NF3流速及CF4流速而變的剩余殘留物。

圖3B展示依據(jù)NF3流速及CF4流速而變的硅損失。

圖4及5為展示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的各種操作的工藝流程圖。

圖6展示依據(jù)CO2流速而變的硅損失。

圖7展示適合實施本發(fā)明的方面的多臺式循序架構(gòu)。

圖8為展示適合實施本發(fā)明的方面的設備的示意性說明。

具體實施方式

介紹