書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：高頻聲能清洗半導(dǎo)體晶片的方法

編號：JFKJ-21-374

作者：炬豐科技

摘要

我們研究了使用超臨界二氧化碳 (SCCO2)/化學(xué)添加劑配方去除離子注入光刻膠的方法。通過 SEM 和 XPS 分析對加工樣品的離子注入表面進行表征表明，使用超臨界二氧化碳/共溶劑配方，可以實現(xiàn)離子注入光刻膠的有效剝離，同時避免超臨界制造過程中的硅凹陷和摻雜劑消耗。 CMOS 晶體管的淺結(jié)。

介紹

用于 45 nm 及以上節(jié)點的高級 CMOS 器件需要高驅(qū)動電流和超淺結(jié)，以滿足電路在速度和靜態(tài)泄漏方面的規(guī)范。在剝離用于制造源極/漏極擴展的光刻膠時，硅凹陷和摻雜劑消耗對結(jié)輪廓的影響變得至關(guān)重要。使用光刻膠掩模多次以各種不同劑量水平注入各種離子，以形成各種不同MOS晶體管的源/漏擴展。目前，氧等離子體灰化和硫酸/過氧化氫處理已被用于光刻膠剝離。用這種等離子體和化學(xué)氧化工藝形成的二氧化硅被后續(xù)的 SC1 清洗步驟蝕刻掉，導(dǎo)致超淺結(jié)的硅凹陷，如圖 3 所示。1. 圖 2 顯示了在 SC1 中常規(guī)光刻膠剝離和后續(xù)水清洗之前和之后的柵電極和源極/漏極擴展的橫截面 SEM 和 TEM 圖像。觀察到的包括摻雜劑消耗的硅凹陷大約為 10 nm。這種源極/漏極擴展的硅凹槽會對 20 nm 淺結(jié)造成不利影響。

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實驗方法

本研究中使用的樣品是具有 1.3 nm 厚化學(xué)氧化膜的 15 x 15 mm 硅晶片。在硅表面上以 0.3 微米間距在化學(xué)氧化膜的表面上制備 1 微米寬的光刻膠掩模圖案，該硅表面具有由聚苯乙烯衍生物制成的 700 納米厚、254 納米正性光刻膠。未圖案化的光刻膠薄膜也在硅襯底上用與覆蓋光刻膠樣品相同的聚合物制備。砷離子以2 x 10 13 至2 x 10 15/cm2 的劑量范圍注入晶片表面。

結(jié)果與討論

確定極性質(zhì)子共溶劑在完全去除晶片表面上未圖案化的光刻膠方面產(chǎn)生了最好的結(jié)果，而不管砷含量如何——離子劑量水平，在大氣壓下。使用優(yōu)化的極性質(zhì)子助溶劑，在 70 °C 和 20.7 MPa 的超臨界 CO2 中處理圖案化晶片 5-20 分鐘。圖 4 顯示了光刻膠 / PR 結(jié)皮去除率與處理時間的關(guān)系。光刻膠剝離效率強烈依賴于光刻膠中的注入離子濃度水平，這說明剝離效率隨著工藝時間的增加幾乎呈線性增加。

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PR 殼相對容易從橡皮布樣品上去除的原因是 SCCO2/共溶劑溶液進入了橡皮布襯底邊緣外圍的硬殼和硅之間的界面軟抗蝕劑層。相比之下，在超臨界 CO2 中單獨使用共溶劑很難去除密集圖案的光刻膠，如圖 5 所示。然而，硬化的地殼仍然存在。

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結(jié)論

我們已成功證明超臨界二氧化碳/共溶劑配方可有效剝離離子注入的光刻膠，同時避免在 CMOS 晶體管的超淺結(jié)制造過程中出現(xiàn)硅凹陷和摻雜劑消耗。使用超臨界流體去除光刻膠對環(huán)境也無害，因此它適用于 CMOS 晶體管制造中的許多光刻膠剝離步驟。

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