摘要

濕化學(xué)和高速固體 CO2 氣溶膠預(yù)處理的組合用于從圖案化的硅結(jié)構(gòu)中去除離子注入的抗蝕劑。頂部抗蝕劑表面通過重離子注入（1x1016 As atom/cm2，40keV）進行改性，形成外殼。氣溶膠處理旨在破壞和部分去除植入抗蝕劑的結(jié)痂頂層，在該表面產(chǎn)生圓形開口，直徑為數(shù)十至數(shù)百微米。在經(jīng)過氣溶膠預(yù)處理的晶片碎片浸入熱的 H2SO4/H2O2 混合物 (SPM) 后，光學(xué)顯微鏡或局部 SEM 檢測均未檢測到抗蝕劑。

下一代器件面臨的最關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是有效去除離子注入后的光刻膠，而不損壞下面的柵極堆疊結(jié)構(gòu) ?？尚械目刮g劑剝離工藝的其他要求必須包括完全去除任何抗蝕劑殘留物、無硅襯底或摻雜劑損失，以及與新型金屬柵極和高介電常數(shù)（高 k）材料的兼容性。在生產(chǎn)線前端 (FEOL) CMOS 器件加工流程的離子注入期間，抗蝕劑通常用作阻擋掩模。由于增加的離子劑量和能量對于提高器件性能是必要的，頂部抗蝕劑表面在離子通量下經(jīng)歷化學(xué)改性，導(dǎo)致形成“外殼”，在所需的高選擇性規(guī)格下很難去除或干法。例如，使用具有侵蝕性的氟基等離子體化學(xué)物質(zhì)剝離光刻膠會導(dǎo)致高得令人無法接受的硅襯底和摻雜劑損失。同時，單獨的濕化學(xué)處理不能有效地攻擊或穿透上殼，因此無法成功去除大量離子注入的抗蝕劑層。

結(jié)果與討論

抗蝕劑結(jié)皮表征

最近，離子注入抗蝕劑層的綜合表征研究在別處詳細討論 (7)，因此這里只包括幾個觀察結(jié)果。在離子注入后抗蝕劑樣品上記錄的拉曼光譜中觀察到兩個主要特征（見圖 1）：中心在 1580 cm-1 處的寬而強烈的峰和約 100 cm-1 處的肩峰。1350 cm-1，這分別歸因于微晶或無定形碳物種中的石墨 G 和 D 拉曼模式（7 及其中的參考文獻）。雖然對于注入 1x1014 As 原子/cm2 的抗蝕劑樣品，在該光譜區(qū)域中幾乎沒有檢測到信號，但對于注入 1x1015 As 原子/cm2 的抗蝕劑，兩個拉曼峰都顯著出現(xiàn)，并且它們的強度隨著離子注入劑量的增加而增加。拉曼峰強度與拉曼峰強度的相對相似的依賴性。在可比較的劑量和能量下，對于 As 離子和 B 離子注入的 DUV 抗蝕劑都觀察到了離子注入劑量。

圖 1：在 40 keV 下使用 1x1014 至 1x1016 原子/cm2 的砷劑量進行離子注入后獲得的 DUV 抗蝕劑樣品的拉曼光譜。

離子注入后抗蝕劑去除

圖2比較了在燒杯中浸入熱 SPM（4/1：H2SO4/H2O2，140°C）后，涂有棋盤圖案、離子注入抗蝕劑（As，1x1016 原子/cm2，40keV）的晶圓碎片的代表性光學(xué)顯微照片10 分鐘，有和沒有高速固體 CO2 氣溶膠預(yù)處理。僅用熱 SPM 處理的離子注入樣品上明顯存在大量抗蝕劑殘留物，如圖2（左圖）中的箭頭所示。相比之下，在用高速固體 CO2 氣溶膠預(yù)處理過的離子注入抗蝕劑樣品進行類似的熱 SPM 浸漬后，通過光學(xué)顯微鏡沒有觀察到抗蝕劑殘留物（見圖2，右圖）。

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圖2：在熱 SPM（4/1:H2SO4/H2O2，140°C）中浸泡 10 分鐘后，具有棋盤圖案、離子注入抗蝕劑（As，1x1016 原子/cm2，40keV）的晶片碎片的代表性光學(xué)顯微照片，沒有（左圖）和高速固體 CO2 氣溶膠預(yù)處理（右圖）。右側(cè)面板插圖顯示了經(jīng)過固體氣溶膠和 SPM 處理后的多晶硅線（70 納米寬）的典型 SEM 圖像；沒有觀察到抗蝕劑殘留。

電子顯微照片顯示離子注入抗蝕劑

審核編輯：符乾江