光刻胶去除方法技术

本发明专利技术公开了一种光刻胶去除方法，包括：步骤一、在硅衬底表面形成光刻胶，光刻打开半导体器件的离子注入区域，以光刻胶为掩膜进行离子注入；步骤二、采用灰化工艺去除光刻胶，在灰化工艺中，将光刻胶分成由底部区域和顶部区域叠加而成的结构，在去除顶部区域之后，对底部区域进行去除时灰化工艺的气体采用非氧含氮气体；利用非氧含氮气体中的含氮气体去除底部区域，在去除底部区域时光刻胶残余会和硅衬底的硅相接触，利用非氧含氮气体的不含氧的特征防止氧在光刻胶残余和硅接触的条件下和硅反应形成球状缺陷。本发明专利技术能防止去胶过程中形成球状缺陷，特别能消除28nm以下的技术节点中的球状缺陷，还具有光刻胶的去除速率高以及工艺简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
光刻胶去除方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别涉及一种光刻胶去除方法。
技术介绍
进入28nm和20nm技术节点以后，由于工艺复杂性提高，在先前技术节点对良率没有影响的缺陷可能进入28nm技术节点以后会对良率有着杀伤性的影响；集成电路制造工艺中的技术节点对应于特征尺寸。以球状缺陷为例，厚光阻即光刻胶由于粘度大，对干刻灰化要求比较高。因此，干刻灰化厚光阻需要在相对较高的温度和富氧环境下进行。在这种环境下，光刻胶内残余物会与硅衬底接触并形成成核中心，在成核中心处氧气会和硅反应形成球状硅氧化物，最后会形成主要由球状硅氧化物组成的球状缺陷。这种球状氧化物在28nm技术节点前的栅极前离子注入层非常常见，在40nm和45nm技术节点及其以前，采用HF湿法去除栅极氧化层，所以球状缺陷在栅极氧化层的去除过程中会随着氧化层的去除一起从衬底表面脱离，因此不会对良率有影响。进入28nm技术节点以后，为了减少浅沟槽绝缘层(STI)与硅片衬底之间的阶梯高度(stephigh)对光阻形貌产生的光学效应的影响，采用气相法去除栅极氧化层。其工作原理主要是通过在低压下NH3和HF混合气体与SiO2发生反应，然后通过升温升压使得反应产物挥发的过程。这样产生的stephigh不会对光刻胶形貌产生影响。但是整个去除栅极氧化层的过程中硅片衬底没有与化学液体中的接触，从而先前生成的球状缺陷在这种氧化层的去除过程中并不能随之去除。这样随之而来带来的问题是先前产生的球状缺陷会相应的转移到后续的工艺层，从而对良率会产生严重的影响。根据以上分析，可以看出在28nm技术节点由于栅极氧化层的去除方式和40nm技术节点的方式不尽相同，从而导致球状缺陷在栅极氧化层去除后，仍残存于衬底表面，经过后续对多晶硅栅极干刻蚀后，这些缺陷会转移到多晶硅栅极层和多晶硅线切割层，导致相应的图形失效，最终造成器件硬性失效,严重影响器件良率。基于以上机理，进入28nm技术节点后，前段产生的球状缺陷的去除十分有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光刻胶去除方法，能防止在去胶过程中在硅衬底表面形成球状缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提供的光刻胶去除方法包括如下步骤：步骤一、在硅衬底表面形成光刻胶，对所述光刻胶进行曝光和显影打开半导体器件的离子注入区域，以所述光刻胶为掩膜进行离子注入。步骤二、采用灰化工艺去除所述光刻胶，在所述灰化工艺中，将所述光刻胶分成由底部区域和顶部区域叠加而成的结构，在去除所述顶部区域之后，对所述底部区域进行去除时，所述灰化工艺的气体采用非氧含氮气体，利用所述非氧含氮气体中的含氮气体去除所述底部区域，在去除所述底部区域时光刻胶残余会和所述硅衬底的硅相接触，利用所述非氧含氮气体的不含氧的特征防止氧在所述光刻胶残余和硅接触的条件下和硅反应形成球状缺陷。进一步的改进是，步骤二的所述灰化工艺中，在去除所述顶部区域时，所述灰化工艺的气体采用含氧气体，利用所述含氧气体提高所述光刻胶的去除速率，所述光刻胶的厚度由所述底部区域和顶部区域的厚度叠加而成。进一步的改进是，所述非氧含氮气体包括NH3；或者，所述非氧含氮气体包括N2和H2的混合气体；或者，所述非氧含氮气体包括CF4、NF3和CH4的混合气体。进一步的改进是，所述含氧气体为O2和H2的混合气体；或者，所述含氧气体为O2。进一步的改进是，所述光刻胶的顶部区域的厚度为所述光刻胶的厚度的50％～80％。进一步的改进是，所述光刻胶的顶部区域的厚度为所述光刻胶的厚度的70％～80％。进一步的改进是，所述光刻胶的厚度为进一步的改进是，所述含氧气体去除所述顶部区域的工艺条件为：温度为100℃～280℃，气体流量为1000sccm～9000sccm，气体压力为600mT～1000mT，时间为30s～90s。进一步的改进是，所述非氧含氮气体去除所述底部区域的工艺条件为：温度为60℃～200℃，气体流量为600sccm～5000sccm，气体压力为600mT～1000mT，时间为30s～200s。进一步的改进是，步骤二中在同一工艺腔中连续进行去除所述顶部区域和去除所述底部区域的步骤。进一步的改进是，步骤一中的所述离子注入工艺为栅极氧化层和多晶硅栅极生长前的半导体前段工艺。进一步的改进是，在完成所有所述半导体前段工艺之后依次进行栅极氧化层和所述多晶硅栅极的生长，之后光刻定义出栅极区域，采用刻蚀工艺去除所述栅极区域外的所述多晶硅栅极和所述栅极氧化层并形成由所述栅极氧化层和所述多晶硅栅极叠加形成的栅极结构。进一步的改进是，所述半导体器件对应的技术节点为28nm以下。进一步的改进是，去除所述栅极区域外的所述栅极氧化层的工艺采用气相法刻蚀工艺。进一步的改进是，所述气相法刻蚀工艺包括步骤：采用NH3和HF的混合气体和所述栅极氧化层发生反应。之后，进行升温和升压使反应产物挥发实现所述栅极氧化层的去除。本专利技术对和硅衬底表面直接接触的用于作为离子注入掩膜的光刻胶的去除工艺做了特别的设置，主要是对光刻胶的底部区域的灰化工艺的气体进行了特别的设置，底部区域的灰化工艺的气体采用了非氧含氮气体，非氧含氮气体的意思是气体中不含有氧元素，但是含有氮元素，主要是利用含氮气体去除底部区域对应的光刻胶，利用不含氧元素的特征来防止球状缺陷的形成，能防止球状缺陷形成的原理为：现有采用含氧气体进行灰化去胶时形成的球状缺陷主要为球状硅氧化物，球状硅氧化物的形成原理是光刻胶残余和硅相接触形成成核中心，在具有成核中心的条件下氧气和硅反应在成核中心的基础上反应形成球状硅氧化物，本专利技术通过在底部区域的光刻胶的去除过程中采用不含氧元素的气体，能防止氧和硅的反应，从而能防止球状硅氧化物的生成，最后能防止球状缺陷形成。本专利技术由于能在光刻胶的去除过程中直接防止球状缺陷的形成，所以能很好的避免球状缺陷在各种工艺条件下对后续工艺的影响，特别是适合于28nm以下的技术节点的应用，因为28nm以下的技术节点中，为了避免对浅沟槽绝缘层和硅衬底之间的阶梯高度的影响，栅极氧化层采用无法去除球状缺陷的气相法工艺去除，故本专利技术能消除28nm以下的技术节点中球状缺陷无法去除的技术问题。另外，本专利技术仅需对光刻胶的底部区域采用非氧含氮气体进行去除即可防止球状缺陷的产生，故对光刻胶的顶部区域能采用含氧气体进行去除，利用含氧气体去除光刻胶的速率快的优点提高整个光刻胶的去除速率。另外，本专利技术的对光刻胶的顶部区域和底部区域的去除工艺能在同一工艺腔中连续进行，故具有工艺简单的优点。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是本专利技术实施例光刻胶去除方法的流程图；图2A-图2F是本专利技术实施例方法各步骤中的器件结构图。具体实施方式如图1所示，是本专利技术实施例光刻胶2去除方法的流程图；如图2A至图2F所示，是本专利技术实施例方法各步骤中的器件结构图，本专利技术实施例光刻胶2去除方法包括如下步骤：步骤一、如图2A所示，提供一硅衬底1。如图2B所示，在硅衬底1表面形成光刻胶2。所述光刻胶2的厚度为如图2C所示，对所述光刻胶2进行曝光和显影打开半导体器件的离子注入区域。如图2D所示，以所述光刻胶2为掩膜进行离子注入，离子注入如标记3所示。本专利技术实施例中，所述离子注入工艺为栅极氧化层和多晶硅栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻胶去除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在硅衬底表面形成光刻胶，对所述光刻胶进行曝光和显影打开半导体器件的离子注入区域，以所述光刻胶为掩膜进行离子注入；步骤二、采用灰化工艺去除所述光刻胶，在所述灰化工艺中，将所述光刻胶分成由底部区域和顶部区域叠加而成的结构，在去除所述顶部区域之后，对所述底部区域进行去除时，所述灰化工艺的气体采用非氧含氮气体，利用所述非氧含氮气体中的含氮气体去除所述底部区域，在去除所述底部区域时光刻胶残余会和所述硅衬底的硅相接触，利用所述非氧含氮气体的不含氧的特征防止氧在所述光刻胶残余和硅接触的条件下和硅反应形成球状缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶去除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在硅衬底表面形成光刻胶，对所述光刻胶进行曝光和显影打开半导体器件的离子注入区域，以所述光刻胶为掩膜进行离子注入；步骤二、采用灰化工艺去除所述光刻胶，在所述灰化工艺中，将所述光刻胶分成由底部区域和顶部区域叠加而成的结构，在去除所述顶部区域之后，对所述底部区域进行去除时，所述灰化工艺的气体采用非氧含氮气体，利用所述非氧含氮气体中的含氮气体去除所述底部区域，在去除所述底部区域时光刻胶残余会和所述硅衬底的硅相接触，利用所述非氧含氮气体的不含氧的特征防止氧在所述光刻胶残余和硅接触的条件下和硅反应形成球状缺陷。2.如权利要求1所述的光刻胶去除方法，其特征在于：步骤二的所述灰化工艺中，在去除所述顶部区域时，所述灰化工艺的气体采用含氧气体，利用所述含氧气体提高所述光刻胶的去除速率，所述光刻胶的厚度由所述底部区域和顶部区域的厚度叠加而成。3.如权利要求1所述的光刻胶去除方法，其特征在于：所述非氧含氮气体包括NH3；或者，所述非氧含氮气体包括N2和H2的混合气体；或者，所述非氧含氮气体包括CF4、NF3和CH4的混合气体。4.如权利要求2所述的光刻胶去除方法，其特征在于：所述含氧气体为O2和H2的混合气体；或者，所述含氧气体为O2。5.如权利要求2所述的光刻胶去除方法，其特征在于：所述光刻胶的顶部区域的厚度为所述光刻胶的厚度的50％～80％。6.如权利要求5所述的光刻胶去除方法，其特征在于：所述光刻胶的顶部区域的厚度为所述光刻胶的厚度的70％～80％。7.如权利要求1所述的光刻胶去除方法，其特征在于：所述光刻胶的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，毛智彪，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31