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光刻胶去胶难度渐增 作者：Ruth DeJule Contributing Editor???2008-11-06???点击:2199　　无论湿法去胶还是干法去胶，光刻胶去除工艺都需要在低k材料损伤、衬底硅材料损伤与光刻胶和其残余物去除效果之间取得平衡。　　对于32 nm及更高技术节点，超浅结（USJ）工艺中的清洗成为最关键的前道（FEOL）清洗工艺，对此国际半导体蓝图（ITRS）要求每次清洗所造成的硅材料损失小于0.3?。要满足这样苛刻的要求对于高剂量离子注入后的去胶工艺而言是相当困难的。对于使用超低k电介质绝缘材料的双大马士革结构，当介电常数（k值）小于2.5，去胶工艺变得困难，常规使用的湿法或干法去胶工艺都无法同时满足清洗和k值的要求。因此，无论是对于前道还是后道（BEOL）清洗工艺，业界都需要从各个角度去衡量可行的解决方案，从全湿法清洗（图1）到全干法清洗，再到两者的结合。 　　混合模式　　USJ源/漏（S/D）形成工艺中，离子注入的砷（As）和磷（P）的浓度通常超过1×1015 离子/cm2（图2），因此会在光刻胶表面形成坚硬的、碳化交联聚合物硬壳。由于这层碳化物硬壳通常无法通过标准的湿法清洗去除，例如：硫酸和双氧水的混合物（SPM）和SC1，因此在湿法清洗前需要通过等离子体将硬壳打破（图3）。　　正如Axcelis Technologies的技术主管Ivan Berry所说，等离子体最为重要同时可能也是最不为人所知的贡献在于，可以在结的表面形成适当的化学键，因而能够控制掺杂元素的分布，而湿法清洗通常无法做到这一点。他表示：“如果可以各尽其用的使用等离子体清洗和湿法清洗，便能获得最佳的结果。”其他人也都同意这一点。　　例如，FSI International采用标准的SPM试剂，通过优化硫酸和双氧水的混合比例、恰当的喷射技术以及一种待批准的专利技术可以提高温度和反应活性，使得湿法去胶工艺延伸到所有的三类应用中——“掺杂元素”、被损伤的硬壳以及下层光刻胶。为了防止双氧水过早分解，从而使其功效最大化，在喷射到硅片前才将室温下的双氧水与预加热的硫酸混合在一起。此外，催化剂也是单独注入到反应腔中，用于提高硅片温度和增强SPM的反应活性。　　该工艺目前应用于DRAM制造工艺中，但同时也可以满足逻辑电路制造工艺的要求，90%的情况下，这种全湿法的工艺完全可以清除离子注入后的光刻胶；另外10%的情况则需要借助等离子体。FSI International的首席技术专家Jeff Butterbaugh表示：“对于中等剂量离子注入（2.5×1014 ions/cm2，40 keV As）后的去胶工艺，批次喷雾系统可以将去胶时间缩短90%，从50分钟降低到5.5分钟，并且该工艺适用性还延伸到了从前需要借助灰化工艺才能完成去胶的情况。”尽管如此，当离子注入束线剂量超过5×1015 离子/cm2后，等离子体去胶还是不可或缺的。　　BEOL材料　　新材料的引入增加了去胶工艺的复杂程度。对于多孔低k材料互连结构，k值通常为3左右，通过优化等离子去胶和刻蚀工艺中所用的反应物，甚至是改变工艺本身，才能实现成功的工艺集成。例如：对于大马士革部分先沟槽的集成工艺，使用金属硬掩膜（MHM）定义沟槽图形，使用光刻基等离子体或者具有氧化性的湿法清洗工艺，类似的脱氮情况也发生在某些金属栅材料上，这促使无论湿法还是干法清洗都要使用非氧化性的去胶试剂。　　Mattson Technology Inc正在对合成气体的方案进行测试，合成气体是由氢气和氮气或者氢气和其它惰性气体组成。对于某些应用，研究人员开始考虑使用含有10%甚至更多氢气的合成气体，而不是标准的含有4%氢气、96%氮气的合成气体。其中一个试验将HfSiON介质材料暴露于标准合成气体中，导致薄膜内氮元素密度提高了几个百分点，这在实际生产中是无法接受的。Mattson的首席表面清洗技术专家Stephen Savas表示：“我们不得不转向一种新型的去胶试剂，这种新试剂对高k材料介电常数的影响非常小。”但是，由于没有氧的存在，去胶速率明显减慢，整个工艺时间从1分钟左右延长到2分钟以上。　　衬底材料损失最小化　　对于22 nm技术节点，S/D扩展区厚度小于10 nm，这极大地限制了衬底材料和掺杂元素损失的容差。IMEC FEOL清洗工艺高级科学家Rita Vos表示，源/漏扩展离子注入为低能量中等剂量（约1×1015 at/cm2）的离子注入，大体 上讲，SPM足以完成光刻胶的去除。32 nm及更高技术节点上新材料的应用带来了新的问题。假设栅叠层采用高k介质和金属栅材料，SPM溶液对其具有非常高的刻蚀速率。90下，TiN的刻蚀速率高于19 nm/min，其它与HfO或者Hf