專利名稱：移除光刻膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導體器件的方法，具體涉及移除光刻膠層的方法。
背景技術(shù)：
在制造半導體器件時，典型的離子注入工藝利用光刻M為離子注入掩 模(ion implantation mask)。例如，雙多晶柵極工藝使用光刻J!^作為離 子注入掩模。
圖1A至圖1C為顯示典型的雙多晶柵極工藝的剖面圖。 參照圖1A，襯底11被限定為N通道金屬氧化物半導體(NMOS )區(qū)和 P通道金屬氧化物半導體(PMOS)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)12形成在襯底11 中。柵極氧化物層13形成在襯底11和器件隔離結(jié)構(gòu)12上方。柵極多晶硅 層14和N型摻雜多晶硅層14A形成在柵極氧化物層13上方。更具體地， 柵極多晶硅材料層形成在柵極氧化物層13上方。N型雜質(zhì)通過使用第一光 刻膠圖案15的離子注入過程N+ IMP，注入NMOS區(qū)的部分柵極多晶硅 材料層中，形成N型摻雜多晶硅層14A。第一光刻膠圖案15暴露出NMOS 區(qū)并覆蓋PMOS區(qū)。在PMOS區(qū)中的殘余的部分^!f極多晶硅材料層稱為 柵極多晶珪層14。
參考圖1B，移除第一光刻膠圖案15。在所得到的襯底結(jié)構(gòu)上形成光刻 膠層。該光刻膠層通過實施膝光和顯影過程被圖案化，形成第二光刻膠圖 案16。第二光刻膠圖案16暴露出PMOS區(qū)并JLft蓋NMOS區(qū)。P型雜質(zhì) 通過使用第二光刻膠圖案16的離子注入過程P+IMP，注入PMOS區(qū)的柵 極多晶硅層14中，形成P型摻雜多晶硅層14B。
參考圖1C，移除第二光刻膠圖案16。在所得到的襯底結(jié)構(gòu)上形成硅化鎢層17。在襯底結(jié)構(gòu)上進行柵極圖案化過程，以在NMOS區(qū)中形成N+多 晶柵極14C和在PMOS區(qū)中形成P+多晶柵極14D。 N+多晶柵極14C包括
N型摻雜多晶硅，P+多晶柵極14D包括P型摻雜多晶硅。
在上述典型方法中，不同的雜質(zhì)即磷(P)和硼(B)被注入柵極多晶硅 材料層中，實現(xiàn)配置有N+多晶柵極14C和P+多晶柵極14D的雙多晶柵極。 使用從約lxl0"cn^到約lxlO"cn^高劑量范圍的高密度離子注入過程注 入雜質(zhì)。在典型方法中，實施離子注入過程之后，使用包含氧和氮的氣體 (02/]\2化學組成)移除第一和第二光刻膠圖案15和16。
然而，高劑量的高密度離子注入過程導致第一和第二光刻膠圖案15和 16基M化，因而第一和第二光刻膠圖案15和16不易被移除。光刻膠殘 余物可能在移除第一和第二光刻膠圖案15和16之后繼續(xù)存在。在移除第 一和第二光刻膠圖案15和16期間所使用的氧氣(02)與存在于第一和第 二光刻膠圖案15和16中的雜質(zhì)即砷(As)、磷(P)和硼(B)反應(yīng)，形
成如AS203、 P406和B203的雜質(zhì)氧化物層，其覆蓋第一和第二光刻膠圖案
15和16的表面。
因此，在后續(xù)過程中，可能由于殘留的光刻膠殘余，使硅化鎢層17發(fā) 生異常氧化。而且，在實施柵極圖案化之后，可能在多晶柵極之間發(fā)生界 面缺陷，并且珪化鴒層可能形成隆起(lifting)或顆粒的來源.當離子注 入過程的摻雜程度高時，可能無法完全移除光刻膠。為了移除剩余的光刻 膠4吏得加工時間延長，因此大，產(chǎn)量下降。
圖1D是由典型方法產(chǎn)生的光刻膠殘余物的顯微圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種簡單移除在高劑量離子注入過程中使用的光刻膠層且 不產(chǎn)生殘余物的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種方法，其包括在材料層的特定部分 上方形成光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；4吏用所述光刻膠圖案作為離 子注入屏障，將雜質(zhì)注入所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中；和使用包含經(jīng)基氣 體的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種方法，其包括在材料層的特定部分 上方形成光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；4吏用所述光刻膠圖案作為離 子注入屏障，將雜質(zhì)注入所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中；和使用包含二酰亞 胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種方法，其包括在多晶硅層上方形
成第一光刻膠圖案，所述第一光刻膠圖案暴露出第一部分多晶硅層；使用 所述笫一光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第一雜質(zhì)注入所述多晶硅層的 第一部分中；使用包含二酰亞胺(N2H2)的氣體混合物等離子體移除所述 第一光刻膠圖案；在所述多晶硅層上形成第二光刻膠圖案，所述第二光刻 膠圖案暴露出所述多晶硅層除第一部分之外的第二部分；使用所述第二光 刻膠圖案作為離子注入屏障，將第二雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第二部分； 和使用包含N2H2的氣體混合物等離子體移除所述第二光刻膠圖案。


圖1A到1C為典型雙多晶柵極過程的剖面圖。
圖ID為由上述典型現(xiàn)有技術(shù)方法所產(chǎn)生的光刻膠殘余物的顯微圖。
圖2A到2D為顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施方案移除光刻膠層的方法的剖 面圖。
圖3為顯示在用低離子注入能量水平注入高劑量硼離子之后，使用 CH4/02混合等離子體的光刻膠層移除過程的剖面圖。
圖4A到4E為顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施方案移除光刻膠層的方法的剖 面圖。
圖5為顯示在用低離子注入能量水平注入高劑量硼離子之后，使用
N2H2/02混合等離子體的光刻膠層移除過程的剖面圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的無殘余物狀態(tài)的顯微圖。
圖7A到7D為根據(jù)使用和未使用DI/03清洗處理的光刻膠層移除過程
結(jié)果的顯微圖。
具體實施例方式
圖2A到2D為顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施方案移除光刻膠層的方法的剖 面圖。下文中，光刻膠層移除過程是指在雙多晶柵極過程之后所實施的移 除方法。
參考圖2A，襯底21被限定為N通道金屬氧化物半導體(NMOS)區(qū)和 P通道金屬氧化物半導體(PMOS)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)22形成在襯底21 中，以隔離NMOS區(qū)和PMOS區(qū)。柵極氧化物層23形成在襯底21上方。 柵極多晶硅層24和N型摻雜多晶硅層24A形成在柵極氧化物層23上方。
更具體地，柵極多晶硅材料層形成在柵極氧化物層23上方。光刻Jf^
8
形成在柵極多晶硅材料層上方。光刻膠層通過實施膝光和顯影過程而被圖
案化，形成第一光刻膠圖案25。第一光刻膠圖案25暴露出NMOS區(qū)并且 覆蓋PMOS區(qū)。
通過使用第一光刻膠圖案25的離子注入過程N+ IMP，將N型雜質(zhì)注 入NMOS區(qū)的部分柵極多晶珪材料層中，形成N型摻雜多晶珪層24A。 PMOS區(qū)的殘余部分柵極多晶珪材料層稱為柵極多晶逸艮24。 N型雜質(zhì)包 括磷(P)和砷(As)。使用約lxlO"cn^超高離子注入劑量及低離子注入 能量。因此，在實施N型雜質(zhì)離子注入過程N+IMP后，在NMOS區(qū)中形 成N型摻雜多晶珪層24A,并且在PMOS區(qū)中剩下柵極多晶珪層24.下 文中，N型摻雜多晶珪層24A稱為N+多晶珪層24A。
參照圖2B，移除第一光刻膠圖案25。更具體地，將烴基氣體如四氟甲 烷(CH4)或乙烯(C2H4)加入包含氧(02)和氮(N2)的氣體中，以移 除第一光刻膠圖案25。也就是，使用02/N2/CH4或(VN2/C2H4的混合氣體 移除第一光刻膠圖案25。諸如CH4或<:2114的烴基氣體移除第一光刻膠圖 案25內(nèi)的摻雜物。CH4氣體具有約-163'C的沸點，而<:2114氣體具有約 -103。C的沸點。因此，摻雜物可在低溫下以氯化物形式被輕易移除。
同時使用微波和射頻(RF)偏壓作為在移除第一光刻膠圖案25期間用 來產(chǎn)生等離子體的電力供應(yīng)。此時，使用包括烴基氣體的氣體。例如，可 獨立(單獨)使用CH4或C2H4，或可將02加入CH4或C2H4中。因此， 可使用選自CH4 、 C2H4 、 CH4/02和C2H4/02的氣體。當將02加入烴基氣 體時，014對02或(:2114對02的比例范圍約為4~10:1,烴基氣體具有大 于氧氣的流量。
在上述條件下執(zhí)行的移除第一光刻膠圖案25的一回合包括實施第一、 第二和第三步驟。以下，使用包含CH4和02的混合氣體。第一步驟包括 在約100'C到約160'C的低溫范圍下，使用包含CH4氣體和02氣體的等離 子體。第二步驟包括在高于第一步驟的溫度即約200'C到約250X:的溫度范
圍下，使用CH4氣體和02氣體的等離子體。第三步驟包括使用只有CH4 氣體的等離子體。
第一步驟在約100'C到約160。C的低溫范圍下實施，使用CH4氣體和02 氣體的混合等離子體。CH4等離子體用作分離雜質(zhì)即砷(As)的合成氣體 (forming gas )。 014等離子體從第一光刻膠圖案25的內(nèi)部至外側(cè)，分離 在離子注入期間被注入第一光刻膠圖案25中的As。 02等離子體的作用為
移除第一光刻膠圖案25。
第一步驟在低溫下實施是因為第 一步驟主要專注在使用CH4等離子體 產(chǎn)生砷的分離，而不是使02等離子體與砷反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二砷(As203)。 也就是，在約100'C到約160"的低溫范圍下，在通過02等離子體產(chǎn)生 AS203前，先發(fā)生通過CH4等離子體的砷分離。然后，第一光刻膠圖案25 被02等離子體移除。
當注入CH4氣體和02氣體的混合氣體且同時供應(yīng)電能即微波和射頻偏 壓時，因為電子的加il^撞，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)，即正離子、
負離子、電子和自由基。在等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣體的離子和
自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分離。第一到第三步驟包括同時使用微 波MW和RF偏壓來產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第三步驟期間，CH4 氣g轉(zhuǎn)換成CH4 MW等離子體和CH4 RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功 用，而02氣體被轉(zhuǎn)換成02 MW等離子體和02 RF偏壓等離子體并且產(chǎn)生 相同功用.
殘留在第一光刻膠圖案25中的砷的分離過程可由下述化學方程式1表 示。\1\￥等離子體和02肌 偏壓等離子體并且產(chǎn)生相同功用。
光刻膠層分成三部分，包括表層、中層和底層。光刻膠PR和B203在移 除過程期間共存在光刻膠層的表層中。只有光刻膠PR存在于與桶〖極多晶 硅層接觸的底層中。BxHyOz和光刻膠PR共存在位于表層和底層中間的中 層中。存在于中層的氫化物BxHyOz由來自等離子體的氫自由基和B203之 間的反應(yīng)而形成。BxHyOz被分解成氣體且如B20s—樣由HM吏其揮發(fā)。
在表層的光刻膠PR和B203通過CH4 MW等離子體和CH4 RF偏壓等 離子體移除。在中層的BxHyOz和光刻膠PR通過CH4 MW等離子體和02 RF偏壓等離子體移除。在底層的光刻膠PR通過CH4等離子體和02/N2 或02 MW等離子體移除。在各層的B203和BxHyOz根據(jù)上述化學方程式 3的原理作為B2H6揮發(fā)。
僅包括光刻膠PR的底層通過CHU等離子體、02/]\2和02 MW等離子 體移除。通常，光刻膠PR為碳(C)和氫原子(H)的聚合物。因此光刻 膠PR跟02M,作為C02和H20氣體揮發(fā)掉且被移除。當混合C2H4 氣體和02氣體以使用在移除過程時，基本發(fā)生如圖3所示的相同機理。在 此實施方案中，使用烴氣體即<:2114和CH4，使得通過產(chǎn)生易揮發(fā)的氫化 物，而容易地實施光刻膠層的移除。
根據(jù)第一實施方案，在移除作為離子注入屏障的光刻膠層的過程中，可
通過使用如<:2114和CH4的烴基氣體容易地移除在光刻膠層中的摻雜物。
因此，可減少由摻雜物產(chǎn)生的氧化物層，且可移除光刻膠層而不產(chǎn)生殘余 物。
同時，如AS203、 P406、 P40w和B203的雜質(zhì)氧化物層為水溶性的。用
來移除該雜質(zhì)氧化物層的前處理在實施光刻膠層的移除過程之前實施，尤
其是在第一步驟之前，在適當溫度下使用去離子水即1120實施。該前處理 被稱為去離子水沖洗處理。去離子水沖洗處理可包括在去離子水和臭氧 (03)的混合溶液中浸泡雜質(zhì)氧化物層。該混合溶液的溫度范圍從約25'C 到約80n。 03的濃度水平范圍從約0卯m到約1000卯m。例如，03的濃 度水平范圍可從約lppm到約1000ppm。此外，去離子水可用1120代表。
實施該去離子水沖洗處理以移除因在注入雜質(zhì)之后移動至光刻膠移除 設(shè)備時暴露在大氣中即大氣中氧氣跟雜質(zhì)之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的如As203、 P406、 P40w和B203的雜質(zhì)氧化物層。去離子水沖洗處理通過^L化摻雜雜 質(zhì)的光刻膠層表面來移除雜質(zhì)氧化物層。因為實施上述使用去離子水的前 處理，使得后續(xù)光刻膠層移除過程變得容易。
圖4A到4E為示出根據(jù)本發(fā)明第二實施方案移除光刻膠層方法的剖面圖。
參照圖4A，襯底31被限定為N通道金屬氧化物半導體(NMOS)區(qū)和 P通道金屬氧化物半導體(PMOS)區(qū)。器件隔離結(jié)構(gòu)32形成在襯底31 中，以隔離NMOS區(qū)和PMOS區(qū)。柵極氧化物層33形成在村底31上方。 柵極多晶珪層34和N型摻雜多晶珪層34A形成在柵極氧化物層33上方。
更具體地，柵極多晶珪材料層形成在柵極氧化物層33上方。光刻M 形成在柵極多晶硅材料層上方。通過實施膝光和顯影過程圖案化該光刻膠 層，形成第一光刻膠圖案35。第一光刻膠圖案35暴露出NMOS區(qū)JL^蓋 PMOS區(qū)。
通過4吏用第一光刻膠圖案35的離子注入過程N+ IMP，將N型雜質(zhì)注入 NMOS區(qū)中的部分柵極多晶珪材料層中，形成N型摻雜多晶珪層34A。 PMOS區(qū)中的剩余柵極多晶硅材料層被稱為柵極多晶^ 34。 N型雜質(zhì)包 括磷(P)或砷(As)。使用約lxlO"cm^超高離子注入劑量及低離子注入 能量。
因此，在NMOS區(qū)中形成N型摻雜多晶硅層34A，并且在實施N型雜 質(zhì)的離子注入過程N+ IMP后，柵極多晶>^ 34留在PMOS區(qū)中。下文 中，N型摻雜多晶珪層34A被稱為N+多晶珪層34A。
參照圖4B，移除第一光刻膠圖案35。通過實施一回合包括第一、第二 和第三步驟的移除過程移除第一光刻膠圖案35,而非使用典型使用的氧氣 等離子體或包括氮氣和氧氣的混合氣體等離子體(N2/02等離子體)移除 第一光刻膠圖案35。
第一步驟包括在約100'C到約160。C的低溫范圍下，使用包含二酰亞胺 (N2H2)氣體和02氣體的等離子體。N2H2氣體包括約4%的112和約96% 的]\2。 1^2112對02的比例范圍約為4~6:1。第二步驟包括在高于第一步驟 的溫度即約200。C到約250*€的溫度范圍下，使用包含N2H2氣體和02氣 體的等離子體。N2H2氣體包括約4%的112和約96%的N2。 ]\2112對02的 比例范圍約為4~6:1。第三步驟包括使用僅N2H2氣體的等離子體。
第一步驟在約100。C到約160。C的低溫范圍下，使用]\2112氣體和02氣 體的混合等離子體即N2H2等離子體和02等離子體實施。N2H2等離子體用 作分離雜質(zhì)即砷(As)的合成氣體.]\2112等離子體從第一光刻膠圖案35 的內(nèi)部至外側(cè)，分離注入在第一光刻膠圖案35中的砷。02等離子體的作 用為基本移除第一光刻膠圖案35。
第一步驟在低溫下實施是因為第一步驟主要專注在使用N2H2等離子體 產(chǎn)生砷的分離，而非讓02等離子體跟砷>^應(yīng)產(chǎn)生三氧化二砷(As203)。 也就是在約100'C到約160'C的低溫范圍下，在通過02等離子體產(chǎn)生As203 前，發(fā)生通過]\2112等離子體的砷分離。然后，第一光刻膠圖案35被02 等離子體移除。
當將N2H2氣體和02氣體的混合氣體引入腔室中并且同時供應(yīng)電能即微 波和射頻偏壓時，因為電子的加il^撞，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)， 即正離子、負離子、電子和自由基。在等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CIV02氣 體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分離。第一到第三步驟包括 同時使用微波MW和RF偏壓來產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第三步驟 期間，CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4 MW等離子體和CH4 RF偏壓等離子體并且 產(chǎn)生相同功用，而02氣體被轉(zhuǎn)換成02 MW等離子體和02 RF偏壓等離子 體并且產(chǎn)生相同功用.
以下詳述砷的分離過程。\2112氣體和02氣體的混合等離子體，通過分離殘留在第一 光刻膠圖案35內(nèi)的砷，可防止固體AS203形成在第一光刻膠圖案35的表 面上。
接著，在第一步驟實施后實施第二步驟。第二步驟在比第一步驟高的溫
度下實施，同時使用基^目同的等離子體即N2H2和02的混合氣體。應(yīng)用
高溫即約200r到約250'C的溫度范圍，以較快的速率移除第一光刻膠圖案 35。因此，砷雜質(zhì)的分離主要在笫一步驟期間移除第一光刻膠圖案35之前 完成，而第一光刻膠圖案35的移除主要在第二步驟期間完成，因為砷的分 離發(fā)生在第一步驟期間。
第三步驟在第二步驟之后實施。第三步驟包括單獨使用]\2112等離子體， 移除在移除第一光刻膠圖案35之后產(chǎn)生的副產(chǎn)物中殘余的砷。因此，第三 步驟移除第一光刻膠圖案35移除之后的副產(chǎn)物中的剩余雜質(zhì)。結(jié)果，通過 實施一系列的第一到第三步驟，^^除第一光刻膠圖案35而沒有殘余 物。
同時，當磷(P)被注入在N+多晶硅層34A時，P通過下述化學方程式 5分離。\2112氣體的等離子體。
第一步驟在約100'C到約160。C的低溫范圍下，使用]\2112氣體和02氣 體的混合等離子體即]\2112等離子體和02等離子體實施。]\2112等離子體用 作分離雜質(zhì)的合成氣體。在此情況下，1\2112等離子體從第二光刻膠圖案 36的內(nèi)部至外側(cè)，分離在離子注入期間被注入在第二光刻膠圖案36內(nèi)的 雜質(zhì)，即硼(B)。 02等離子體的作用為基本移除第二光刻膠圖案36。
第一步驟在低溫下實施是因為第一步猓主要專注在使用N2H2等離子體 產(chǎn)生硼的分離，而非讓02等離子體艱硼反應(yīng)產(chǎn)生三氧化二硼(B203)。即 在約100'C到約160。C的低溫范圍下，在通過02等離子體產(chǎn)生8203前，發(fā) 生通過]\2112等離子體的硼分離。然后，第二光刻膠圖案36被02等離子 體移除。
當將N2H2氣體和02氣體的混合氣體引入腔室中并且同時供應(yīng)電能即微 波和RF偏壓時，因為電子的加速碰撞，注入的氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)，
即正離子、負離子、電子和自由基。在等離子體狀態(tài)下產(chǎn)生的CH4/02氣
體的離子和自由基參與光刻膠的移除和雜質(zhì)的分離。第一到第三步驟包括
同時使用微波MW和RF偏壓來產(chǎn)生等離子體。因此，在第一到第三步驟 期間，CH4氣體被轉(zhuǎn)換成CH4 MW等離子體和CH4 RF偏壓等離子體并且 產(chǎn)生相同功用，而02氣體被轉(zhuǎn)換成02 MW等離子體和02 RF偏壓等離子 體并且產(chǎn)生相同功用。 硼的分離過程詳述如下。\2112等離子體中的氫自由基，并且0*/03被包括在02等離子體 中。殘留在第二光刻膠圖案36內(nèi)的B與IP反應(yīng)產(chǎn)生B2H6(氣體)并被揮發(fā) 掉。即使殘留在第二光刻膠圖案36內(nèi)的B與包括在02等離子體中的O*
或03反應(yīng)產(chǎn)生固體8203， 8203也與IPJl應(yīng)產(chǎn)生B2H6(氣體)，該氣體然
后被揮發(fā)掉。3H20為8203與H"、司反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，并作為氣體形式 揮發(fā)掉。
當根據(jù)典型方法^f5U吏用02等離子體移除光刻^時，02主要與被注入 在光刻Ji^中的硼^ll應(yīng)，而不是移除光刻膠層。結(jié)果，在移除光刻J!^之 前，產(chǎn)生包含固體B203的雜質(zhì)氧化物層。因此，光刻膠層的移除被固體 8203的產(chǎn)生所打斷。因而，使用]\2112氣體和02氣體的混合等離子體，通 過分離殘余在第二光刻膠圖案36內(nèi)的硼，可防止固體8203形成在第二光 刻膠圖案36的表面上。
接著，在第一步驟實施后實施第二步驟。第二步驟包括在比第一步驟高 的溫度下，使用基;M目同的等離子體即N2H2和02的混合氣體，實施第二 步驟。應(yīng)用高溫即約200。C到約250。C的溫度范圍，以較快的速率移除第二 光刻膠圖案36。因此，硼的分離主要在第一步驟期間移除第二光刻膠圖案 36之前完成，而第二光刻膠圖案36的移除^4Ui在第二步驟期間完成， 因為硼的分離發(fā)生在第一步驟期間。第三步驟在第二步驟之后實施。第三 步驟包括單獨使用]\2112等離子體，移除在移除第二光刻膠圖案36之后所
產(chǎn)生的副產(chǎn)物中殘余的硼。因此，第三步驟移除在移除第二光刻膠圖案36 之后的副產(chǎn)物中的剩余硼。結(jié)果，通過實施一系列的第一到第三步驟，基 本移除第二光刻膠圖案36而沒有殘余物。
參照圖4E,在使用上述系列方法移除第二光刻膠圖案36之后，在所得 到的襯底結(jié)構(gòu)上方形成硅化鴿層37。在襯底結(jié)構(gòu)上方進行^T極圖案化過 程，以在NMOS區(qū)中形成N+多晶柵極34C和在PMOS區(qū)中形成P+多晶 柵極34D。 N+多晶柵極34C包含N型摻雜多晶硅并且P+多晶柵極34D包 含P型摻雜多晶硅。
圖5為示出在用低離子注入能階注入高劑量的硼之后，使用1\2112/02混 合等離子體的光刻^移除過程的剖面圖。同時使用微波MW和RF偏壓 產(chǎn)生等離子體，導致N2H2氣體轉(zhuǎn)換成N2H2 MW等離子體和N2H2 RF偏 壓等離子體且產(chǎn)生相同功用，而02氣體轉(zhuǎn)換成02 MW等離子體和02 RF
偏向等離子體且產(chǎn)生相同功用。
光刻J!^分成三部分，包括表層、中層和底層。光刻膠PR和B203在移 除過程期間共存在光刻膠層的表層中。只有光刻膠PR存在于與柵極多晶 珪層接觸的底層中。BxHyOz和光刻膠PR共存在位于表層和底層中間的中 層中。存在于中層的氳化物BxHyOz由來自等離子體的氫自由基和B203之 間的>^應(yīng)而形成。BJIyOz被分解成氣體且如B203—樣由HM吏其揮發(fā)。
在表層的光刻膠PR和B203通過CH4 MW等離子體和CH4 RF偏壓等 離子體移除。在中層的BJiyOz和光刻膠PR通過CH4 MW等離子體和02 RF偏壓等離子體移除。在底層的光刻膠PR通過CH4等離子體和02/N2 或02 MW等離子體移除。在各層的B203和BxHyOz根據(jù)上述化學方程式 3的原理作為82116揮發(fā)。僅包括光刻膠PR的底層通過(VN2或02 MW 等離子體移除。通常，光刻膠PR為碳(C)和氫原子(H)的聚合物。因 此光刻膠PR跟02反應(yīng)，作為C02和H20氣體揮發(fā)掉且被移除。
圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的無殘余物狀態(tài)的顯微圖。在特定4Hf 下，使用上述連續(xù)順序的第一到第三步驟來實施第一光刻膠圖案和第二光 刻膠圖案的移除過程，得到如圖6所示的結(jié)果。該特定條件包括在等離子 體處理室中使用約1700mTorr的壓力、使用各自約2000W的微波MW功 率和RT偏壓功率。這些條件也包括4吏O2以約4000sccm的流量流動和使 N2H2以約800sccm的流量流動。如圖6所示，與典型方法不同，沒有光刻 膠殘余物。
第 一到第三步驟的特定條件如下
第一步驟1700mT/2000W/4000sccm O2/800sccm ]\2112/中 第二步驟1700mT/2000W/4000sccm O2/800sccm N2H2/T 第三步艱1700mT/2000W/0sccm O2/800sccm N2H2 上述特定糾中的術(shù)語"中"和"下，，表示所使用設(shè)備的溫度。術(shù)語"中，，表
示約150。c的溫度，而"下"表示約20or;到約2so。c的溫度范圍。第三步 驟在第二步驟基^M目同的溫度下實施.
同時，如AS203、 P406、 P40i。和B2()3的雜質(zhì)氧化物層為水溶性的。在
實施光刻膠層的移除過程前，尤其是在第一步驟之前，在適當溫度下使用
去離子水即1120，實施用來移除該雜質(zhì)氧化物層的前處理。該前處理被稱 為去離子水沖洗處理。去離子水沖洗處理可包括在去離子水和臭氧(o3) 的混合溶液中浸泡雜質(zhì)氧化物層。該混合溶液的溫度范圍從約25。C到約 80'C。 03的濃度水平范圍從約0卯m到約1000卯m。例如，03的濃度水 平范圍可從約lppm到約500ppm。此外，去離子水可用H20代表。
實施該去離子水沖洗處理以移除因在注入雜質(zhì)之后移動至光刻膠移除 設(shè)備時暴露在大氣中即大氣中氧氣跟雜質(zhì)之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的如As203、 P406、 P40n)和B203的雜質(zhì)氧化物層。去離子水沖洗處理通過^L化摻雜雜 質(zhì)的光刻膠層表面來移除雜質(zhì)氧化物層。因為實施上述使用去離子水的前 處理，使得后續(xù)光刻膠層移除過程變得容易。
圖7A到7D為根據(jù)使用和未使用DI/(V清洗處理的光刻膠層移除過程 結(jié)果的顯微圖。DI/03沖洗處理分別在約25。C的室溫和在約80t!的高溫下 進行。圖7A和7B示出在雙多晶柵極過程中使用束流離子注入(beamline ion implantation)過程實施的光刻M移除過程的結(jié)果。圖7C和7D圖說 明在雙多晶柵極過程中使用等離子體摻雜實施的光刻膠層移除過程的結(jié) 果。"EPR7[P01"和"ENI3[P02D"表示使用典型化合物02/]\2移除光刻膠 的緣
參照圖7A,前處理分類內(nèi)容分別顯示在三次注入之后、DI/03處理之后、 第一次光刻膠(PR)移除之后和第二次PR移除之后的結(jié)果。圖7A中所 描述的結(jié)果顯示當DI/03處理在約80'C的高溫下進行時，以及當DI/03處 理在約25'C的室溫下進行時，檢測不到光刻膠殘余物，兩者皆以"無殘余 物"表示。
在圖7B中，前處理分類內(nèi)容分別顯示在三次注入之后、DI/03處理之后、
PR移除之后和清洗(CLN)之后的結(jié)果。該注入包括通過束流離子注入 過程，使用約1.5xl0"的離子注入能量注入硼(B)。圖7A中所描述的結(jié) 果顯示當Dl/03處理在25r:的室溫下進行時，以及當通過四步驟(使用FOI 剝離劑(stripper)和進行一次的PR剝離)移除光刻膠層而略去DI/03處 理時，檢測不到光刻膠殘余物，兩者皆以"無殘余物"表示。 該四步驟描述如下
步驟1: 1700mT/4000sccm O2/400sccm ]\2112/中5" 步驟2: 1700mT/2000W/4000sccm O2/400sccm ]^2112/中60" 步驟3: 1700mT/2000W/4000sccm O2/400sccm N2H2/T 50" 步驟4: 1700mT/2000W/0sccm O2/400sccm N2H2/T 20" 如上所述，當使用束流離子注入過程注入硼時，不管有無DI/Os處理， 皆可移除光刻膠層而沒有殘余物。
圖7C顯示包括等離子體摻雜(PLAD)過程的光刻膠層移除過程的結(jié) 果。該PLAD過程是指用等離子體摻雜法實施的離子注入過程。前處理分 類內(nèi)容分別顯示在PLAD之后、DI/Os處理之后、第一次PR移除之后和 第二次PR移除之后的結(jié)果。該PLAD過程包括使用約2.6xl016的離子注 入能量。在圖7C中所描述的結(jié)果顯示當DI/03處理在約80'C的高溫下進 行時，檢測不到光刻膠殘余物，以"無殘余物"表示。然而，當DI/03處理 在約25。C的室溫下進行時，可能殘留有光刻膠殘余物。該殘留的光刻膠殘 余物可通過應(yīng)用本發(fā)明的此實施方案而移除。
圖7D顯示包括PLAD過程的光刻膠層移除過程的結(jié)果。該PLAD過程 包括使用約3.0x1016的離子注入能量注入硼(B )。 PLAD過程是指使用等 離子體摻雜法實施的離子注入過程。前處理分類內(nèi)容分別顯示在PLAD之 后、DI/03處理之后、PR移除之后和清洗之后的結(jié)果。在圖7D中所描述 的結(jié)果顯示當DI/03處理在約25X:的室溫下進行時，檢測不到光刻膠殘余 物，以"無殘余物"表示。然而，當省略DI/03處理時，可檢測到光刻膠殘 余物。
根據(jù)圖7A到7D，實施DI/03處理具有移除光刻膠殘余物的效果。因此， 根據(jù)本發(fā)明實施方案的PR移除過程可提高移除光刻膠層的益處而不產(chǎn)生 光刻膠殘余物。
根據(jù)本發(fā)明實施方案，使用烴基氣體即CH4和C2H4實施移除過程，可
移除在高劑量離子注入過程中用作屏障的光刻膠層而不產(chǎn)生殘余物。結(jié)
果，可減少在后續(xù)過程中的圖案浮離，也因此增加產(chǎn)量。
此外，實施包括使用包含N2H2和02的混合氣體等離子體的各步驟的移 除過程，可移除在高劑量離子注入過程中用作屏障的光刻膠層而不產(chǎn)生殘 余物。結(jié)果，可減少在后續(xù)過程中的圖案浮離，也因此增加產(chǎn)量。
如上所述，本申請包含分別于2006年7月4日和2006年9月19日向 韓國專利局提交的韓國專利申請編號KR 2006-62656和KR 2006-90811相 關(guān)的主題，其所有內(nèi)^it過引用并入本文。
雖然本發(fā)明似目對于有限數(shù)目的實施方案進行描述，^本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言，顯而易見的是可作出多種變化和修改而不違背在所附權(quán)利要求中 所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
附圖標記說明
11、 21、 31襯底
12、 22、 32器件隔離結(jié)構(gòu)
13、 23、 33柵極氧化物層
14、 24、 34;fefr極多晶娃層
14A、 24A、 34AN型摻雜多晶硅層
14B、 24B、 34BP型摻雜多晶M
14CN+多晶初f極
14DP+多晶掛極
15、 25、 35第一光刻膠圖案
16、 26、 36第二光刻膠圖案
17硅化鎢層
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜質(zhì)；和使用包含烴基氣體的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
2. 權(quán)利要求l所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在不同溫度下以預定 的移除順序移除所述光刻膠圖案。
3. 權(quán)利要求2所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括 在第一溫度下，使用烴基氣體和氧氣的等離子體實施第一步驟；在高于所述第一溫度的第二溫度下，使用所述烴基氣體和氧氣的等離子 體實施第二步驟；和使用僅有烴基氣體的等離子體實施第三步驟。
4. 權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一溫度為約lOOt:至約160°C，所 述第二溫度為約200。C至約250'C。
5. 權(quán)利要求3所述的方法，其中用于所述第一步驟至第三步驟的所述烴基 氣體包含四氟甲烷、乙烯及其組合的其中之一。
6. 權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，所述烴基氣體 相對于氧氣的比例為約4 ~ 10:1。
7. 權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中同時使用微 波和射頻(RF)偏壓以產(chǎn)生等離子體。
8. 權(quán)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烴基氣 體和氧氣的等離子體還包含氮氣。
9. 權(quán)利要求8所述的方法，還包括在注入雜質(zhì)后，使用包含去離子水的溶 液實施在所述材料層上的清洗處理。
10. 權(quán)利要求9所述的方法，其中實施清洗處理包括使用包含去離子水和臭 氧的混合溶液。
11. 權(quán)利要求10所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的 溫度為約25r至約8(TC。
12. 權(quán)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濃度為 約lppm至約l，OOOppm。
13. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料層包括多晶硅層。
14. 權(quán)利要求13所述的方法，其中所述雜質(zhì)包含選自砷(As)、磷(P)、硼(B) 及其組合的其中之一。
15. —種方法，包括 在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中 注入雜質(zhì)；和使用包含二酰亞胺(1\2112)的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
16. 權(quán)利要求15所述的方法，其中移除光刻膠圖案包括在第一溫度下，使用&112氣體和氧氣(02)的等離子體實施第一步驟；在高于所述第 一溫度的第二溫度下，使用所述N2H2和02的等離子體實 施第二步驟；和使用]\2112等離子體實施第三步驟。
17. 權(quán)利要求16所述的方法，其中所述笫一步驟中的所述第一溫度為約 100。C至約160'C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200。C至約250'C。
18. 權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2 氣體包含約4%的H2氫和約96%的N2。
19. 權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，]\2112相對于 02的比例為約4~6:1。
20. 權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時使用微波 和射頻(RF)偏壓以產(chǎn)生等離子體。
21. 權(quán)利要求20所述的方法，還包括在注入雜質(zhì)后，使用包含去離子水的 溶液實施在所述材料層上的清洗處理。
22. 權(quán)利要求21所述的方法，其中實施清洗處理包括使用包含去離子水和 臭氧的混合溶液。
23. 權(quán)利要求22所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的 溫度為約25'C至約80'C。
24. 權(quán)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濃度水 平為約lppm至約500ppm。
25. 權(quán)利要求15所述的方法，其中所述材料層包括多晶硅層。
26. 權(quán)利要求25所述的方法，其中所述雜質(zhì)包括選自砷(As)、磷(P)、硼(B) 及其組合的其中之一。
27. 權(quán)利要求26所述的方法，其中注入雜質(zhì)包括實施束流離子注入和等離 子體摻雜的其中之一。
28. —種方法，包括 在多晶硅層上形成第 一光刻膠圖案，所述第 一光刻膠圖案暴露出所述多晶硅層的第一部分；^^用所述第一光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第一雜質(zhì)注入所述多晶 硅層的第一部分，使用包含二酰亞胺(]\2112)的氣體混合物等離子體，移除所述第一光刻膠圖案，在所述多晶硅層上形成第二光刻膠圖案，所述第二光刻膠圖案暴露出所 述多晶硅層除所述第一部分外的第二部分， 使用所述第二光刻膠圖案作為離子注入屏障，將第二雜質(zhì)注入所述多晶硅層的第二部分；和使用包含]\2112的氣體混合物等離子體，移除所述第二光刻膠圖案。
29. 權(quán)利要求28所述的方法，其中移除第一光刻膠圖案和移除第二光刻膠 圖案包括在第一溫度下，使用包含1\2112和氧氣(02)的等離子體實施第一步驟； 在高于所述第 一溫度的第二溫度下，使用所述包含N2H2和02的等離子 體實施第二步驟；和使用僅包含]\2112的等離子體實施第三步驟。
30. 權(quán)利要求29所述的方法，其中所述第一步驟中的所述第一溫度為約 100。C至約160。C，所述第二步驟中的所述第二溫度為約200。C至約250。C。
31. 權(quán)利要求29所述的方法，其中在所述第一步驟至第三步驟中的N2H2 氣體包含約4%的H2氫和約96%的N2。
32. 權(quán)利要求29所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中，]\2112相對于 02的比例為約4~6:1。
33. 權(quán)利要求29所述的方法，其中在所述第一至第三步驟中同時使用微波 和射頻(RF)偏壓以產(chǎn)生等離子體。
34. 權(quán)利要i 28所述的方法，還包括在分別注入第一雜質(zhì)和注入第二雜質(zhì) 后，使用包含去離子水的溶液實施在所述多晶硅層上的清洗處理。
35. 權(quán)利要求34所述的方法，其中實施清洗處理還包括使用包含去離子水 和臭氧的混合溶液。
36. 權(quán)利要求35所述的方法，其中所述包含去離子水和臭氧的混合溶液的 溫度為約25'C至約80'C。
37. 權(quán)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濃度水 平為約lppm至約500ppm。
38. 權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括N型雜質(zhì)，所述第二 雜質(zhì)包括P型雜質(zhì)。
39. 權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第一雜質(zhì)包括P型雜質(zhì)，所述第二 雜質(zhì)包括N型雜質(zhì)。
40. 權(quán)利要求38所述的方法，其中注入第一和第二雜質(zhì)包括實施束流離子 注入和等離子體摻雜的其中之一。
全文摘要
一種方法，包括在材料層的特定部分上方形成光刻膠圖案，以暴露出離子注入?yún)^(qū)；使用所述光刻膠圖案作為離子注入屏障，在所述材料層的離子注入?yún)^(qū)中注入雜質(zhì)；和使用包括烴基氣體的氣體混合物等離子體移除所述光刻膠圖案。
文檔編號H01L21/02GK101101457SQ20071011111
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者鄭臺愚 申請人:海力士半導體有限公司