[發明專利]梯度式干法去膠方法

有效

• 申請號: 201410412283.0
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104157566B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 荊泉;高騰飛;任昱;呂煜坤;朱駿;張旭升
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105;G03F7/42
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種梯度式干法去膠方法。

背景技術

在半導體晶圓生產前端工藝中，經過光刻膠涂布、曝光、顯影等工藝處理后的晶圓，在高能粒子注入后，露出的圖形是根據產品電學特性需求需要進行離子注入的區域，同時在光刻膠覆蓋的區域表面會形成一定厚度的堅硬的外殼(crust)。此硬殼的主要由交聯的碳鏈化合物且摻雜著各種注入的離子組分。這樣給后續的去膠工藝帶來了更多的困難和挑戰，經常會伴隨著出現殘留物(residue)、膠爆裂(poping)、甚至多晶硅損傷(poly broken)等工藝缺陷，對產品的良率帶來負面影響。

針對上述問題，通常采用等離子體干法去膠工藝來去除高能量離子注入后的光刻膠。

請參閱圖1，為現有的等離子體干法去膠工藝的流程示意圖，現有的等離子體干法去膠工藝包括：

步驟L01：采用低溫條件，以及O₂和N₂的混合氣體作為反應氣體，對光刻膠進行低速刻蝕；

步驟L02：對晶圓進行緩慢升溫和低速刻蝕，以緩慢去除光刻膠表面的硬殼；采用H₂、N₂和O₂的混合氣體作為反應氣體，其中，O₂含量很少，H₂和N₂作為主要反應氣體，這樣可以降低反應速率；通過調整晶圓和加熱部件之間的間距來減緩升溫速率。步驟L02后，光刻膠及其表面硬殼有殘留。

步驟L03：采用CF₄作為反應氣體，去除光刻膠表面的硬殼殘留和光刻膠殘留。

然而，采用上述工藝會出現以下問題：

步驟L01中，低溫條件以及使用O₂和N₂的混合氣體的工藝，在110nm及以上工藝中使用較為廣泛，但對于90nm以下節點的高階工藝，隨著離子注入能量的加大，以及關鍵尺寸的縮小，單純使用O₂和N₂的混合氣體會產生光刻膠爆裂以及多晶硅損傷等缺陷；

步驟L02中，采用O₂、H₂和N₂的混合氣體，通過調節氧氣、與氫氣、氮氣混合氣的比例來控制反應的速度，此方法可解決大部分高能粒子注入后去膠工藝的需求。但是該工藝為了防止poping的缺陷，通過調整晶圓和加熱部件的間距來減緩升溫速率，通過降低氧氣含量來降低反應速率，其主要目的為緩慢的去除光刻膠表面硬殼，降低缺陷，但是在面對劑量更高的注入條件時缺陷表現仍不理想。

步驟L03中，使用CF₄反應氣體可以有效的去除光刻膠(C-Si-O)殘留物及表面硬殼殘留，但會對器件帶來其它不利影響。由于CF₄氣體具有較強的刻蝕腐蝕性，會對多晶硅側壁的氧化膜或氮化膜，硅或氧化膜襯底以及帶來新的刻蝕損傷，導致器件的關鍵尺寸或襯底硅損傷量發生變化，從而影響器件的性能。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種梯度干法去膠方法，以期在有效去除光刻膠的前提下減少工藝缺陷。

為了實現上述目的，本發明提供了一種梯度式干法去膠方法，采用一具有光刻膠的晶圓，所述光刻膠表面具有經高能粒子注入后形成的硬殼；所述梯度式干法去膠方法包括以下步驟：

步驟01：對所述晶圓表面進行預加熱過程；

步驟02：對所述光刻膠表面的硬殼進行軟化過程；

步驟03：去除所述光刻膠表面的硬殼，在所述晶圓表面有殘余光刻膠；

步驟04：去除所述殘余光刻膠。

優選地，所述步驟01、所述步驟02和所述步驟03中，所采用的反應氣體均為O₂、H₂和N₂的混合氣體。

優選地，所述步驟01中，所述預加熱過程采用的反應功率為400-600W，反應壓強為1-5T，反應溫度為100-200℃，反應時間為10-30sec，所述O₂在所述混合氣體中的比例為50-90％。

優選地，所述步驟02中，提高所述H₂的比例，降低所述O₂的比例。

優選地，所述步驟02中，所述軟化過程采用的反應功率為600-1200W，反應壓強為1-5T，反應溫度為200-300℃，反應時間為10-50sec，所述反應氣體的總流量為10000-14000sccm。