高频声能清洗半导体晶片的方法

摘要

我们研究了使用超临界二氧化碳 (SCCO2)/化学添加剂配方去除离子注入光刻胶的方 法。通过 SEM 和 XPS 分析对加工样品的离子注入表面进行表征表明，使用超临界二氧化碳/共溶剂配方，可以实现离子注入光刻胶的有效剥离，同时避免超临界制造过程中的硅凹陷和掺杂剂消耗。CMOS 晶体管的浅结。

介绍

用于 45 nm 及以上节点的高级 CMOS 器件需要高驱动电流和超浅结，以满足电路在速度和静态泄漏方面的规范。在剥离用于制造源极/漏极扩展的光刻胶时，硅凹陷和掺杂剂消耗对结轮廓的影响变得至关重要。使用光刻胶掩模多次以各种不同剂量水平注入各种离子，以形成各种不同MOS晶体管的源/漏扩展。目前，氧等离子体灰化和硫酸/过氧化氢处理已被用于光刻胶剥离。用这种等离子体和化学氧化工艺形成的二氧化硅被后续的 SC1 清洗步骤蚀刻掉，导致超浅结的硅凹陷。

实验方法

本研究中使用的样品是具有 1.3 nm 厚化学氧化膜的 15 x 15 mm 硅晶片。在硅表面上以 0.3 微米间距在化学氧化膜的表面上制备 1 微米宽的光刻胶掩模图案，该硅表面具有由聚苯乙烯衍生物制成的 700 纳米厚、254 纳米正性光刻胶。未图案化的光刻胶薄膜也在硅衬底上用与覆盖光刻胶样品相同的聚合物制备。砷离子以2 x 10 13 至2 x 10 ，15/cm2 的剂量范围注入晶片表面。

结果与讨论

确定极性质子共溶剂在完全去除晶片表面上未图案化的光刻胶方面产生了最好的结果，而不管砷含量如何——离子剂量水平，在大气压下。使用优化的极性质子助溶剂，在 70 °C 和 20.7 MPa 的超临界 CO2 中处理图案化晶片 5-20 分钟。图 4 显示了光刻胶 / PR 结皮去除率与处理时间的关系。光刻胶剥离效率强烈依赖于光刻胶中的注入离子浓度水平，这说明剥离效率随着工艺时间的增加几乎呈线性增加。

PR 壳相对容易从橡皮布样品上去除的原因是 SCCO2/共溶剂溶液进入了橡皮布衬底边缘外围的硬壳和硅之间的界面软抗蚀剂层。相比之下，在超临界 CO2 中单独使用共溶剂很难去除密集图案的光刻胶，如图 5 所示。然而，硬化的地壳仍然存在。

结论

我们已成功证明超临界二氧化碳/共溶剂配方可有效剥离离子注入的光刻胶，同时避免在 CMOS 晶体管的超浅结制造过程中出现硅凹陷和掺杂剂消耗。使用超临界流体去除光刻胶对环境也无害，因此它适用于 CMOS 晶体管制造中的许多光刻胶剥离步骤。

　　审核编辑：汤梓红