Способ удаления фоторезиста после плазмохимического травления поликристаллического кремния

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА ПОСЛЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ(71) Заявитель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ - управляющая компания холдинга ИНТЕГРАЛ(72) Авторы Кисель Анатолий Михайлович Медведева Анна Борисовна Цивако Алексей Александрович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ - управляющая компания холдинга ИНТЕГРАЛ(57) Способ удаления фоторезиста с поверхности полупроводниковых кремниевых пластин после плазмохимического травления поликристаллического кремния, включающий плазмохимическую обработку в газовой смеси, содержащей кислород, отличающийся тем, что перед плазмохимической обработкой в течение 3-7 мин выполняют аэрозольную обработку в смеси, содержащей аммиак, перекись водорода и нагретую от 80 до 90 С деионизованную воду при следующих расходах компонентов, л/мин аммиак 0,125-0,250 перекись водорода 0,2-0,3 вода деионизованная 1,3-2,0. Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (ИМС). Изобретение может найти применение при удалении фоторезиста с поверхности полупроводниковых пластин после плазмохимического травления через маску фоторезиста пленки поликристаллического кремния (ПКК). С помощью пленок ПКК формируются активные элементы ИМС затворы МОПтранзисторов, резисторы, обкладки конденсаторов, которые впоследствии определяют ее основные характеристики. Формирование в пленке поликристаллического кремния активных элементов микросхемы осуществляется методом фотолитографии и плазмохимического травления. При увеличении степени интеграции интегральных микросхем и уменьшении проектных топологических норм интегральных микросхем снижается толщина подслоя термического диоксида кремния (2), находящегося под пленкой поликристаллического кремния. Снижение толщины пленки 2 требует высокой селективности процесса травления пленки ПКК по отношению к пленке диоксида кремния. Однако решение проблемы по 18444 1 2014.08.30 вышения селективности процесса травления по отношению к 2 приводит к нежелательному осаждению полимерной пленки. Полимерная пленка осаждается не только на боковые поверхности поликремниевых элементов и боковые поверхности фоторезистивной маски, но и на всю поверхность маски фоторезиста. Таким образом, после травления поликристаллического кремния на поверхности остается пленка фоторезиста, маскированная полимером. Наличие маскирующих полимерных загрязнений на поверхности фоторезиста приводит к некачественному удалению фоторезиста, что увеличивает дефектность и ухудшает качество планаризующих слоев. Известен способ удаления фоторезиста с применением органической композиции, содержащей сульфоновую кислоту и 1,2 дигидроксибензол при температуре раствора от 20 до 150 С 1. Основными недостатками данного способа являются отрицательное воздействие органических веществ на окружающую среду и ограниченное использование - только для удаления фоторезиста с металлизированных поверхностей кремниевых пластин. Данным способом нельзя удалить фоторезистивную пленку, маскированную полимером. Известен интенсифицированный ультрафиолетовым облучением объемный способ удаления фоторезиста и полимерных загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин в растворе, содержащем перекись водорода и воду 2. Основными недостатками данного способа являются большой расход химикатов, наличие после удаления остатков фоторезиста, маскированного полимером, подтрав поликремния за счет окисления пленки поликремния активными радикалами, образованными при воздействии ультрафиолетового облучения на перекись водорода. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ плазмохимического удаления фоторезиста с поверхности полупроводниковых пластин в газовой смеси, содержащей кислород 3. Основными недостатками данного способа являются наличие остатков фоторезиста, маскированных полимерной пленкой, образующейся при травлении ПКК, и, как следствие, высокая привнесенная дефектность. Заявляемое изобретение решает задачу улучшения качества удаления фоторезистивной маски после плазмохимического травления поликристаллического кремния за счет исключения остатков фоторезиста, маскированных полимерной пленкой. Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ удаления фоторезиста с поверхности полупроводниковых кремниевых пластин после плазмохимического травления поликристаллического кремния, включающий плазмохимическую обработку в газовой смеси, содержащей кислород, отличается тем, что перед плазмохимической обработкой в течение 3-7 мин выполняют аэрозольную обработку в смеси, содержащей аммиак, перекись водорода и нагретую от 80 до 90 С деионизованную воду при следующих расходах компонентов, л/мин аммиак 0,125-0,250 перекись водорода 0,2-0,3 вода деионизованная 1,3-2,0. Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что перед плазмохимической обработкой в течение 3-7 мин выполняют аэрозольную обработку в смеси, содержащей аммиак, перекись водорода и нагретую от 80 до 90 С деионизованную воду при следующих расходах компонентов, л/мин аммиак 0,125-0,250 перекись водорода 0,2-0,3 вода деионизованная 1,3-2,0. Использования идентичной или сходной совокупности отличительных признаков для решения поставленной задачи не обнаружено. 18444 1 2014.08.30 При обработке пластин в смеси аммиака, перекиси водорода и воды менее 3 мин не происходит полного удаления фоторезиста, а при обработке более 7 мин стравливается значительная толщина пленки 2, выполняющей роль подслоя под поликремнием. При температуре воды менее 80 С не происходит полного удаления фоторезиста. Увеличение температуры воды более 90 С нежелательно из-за закипания ее в трубопроводах и повышения вероятности разрушения трубопроводов и узлов соединения трубопроводов. Снижение расхода аммиака менее 0,125 л/мин приводит к неполному удалению фоторезиста, а увеличение расхода аммиака более 0,25 л/мин приводит к увеличению скорости травления пленки 2. Снижение расхода перекиси водорода менее 0,2 л/мин приводит к появлению подтравов поликремния, а увеличение расхода перекиси водорода более 0,3 л/мин приводит к неполному удалению фоторезиста. Снижение расхода деионизованной воды менее 1,3 л/мин приводит к увеличению скорости травления пленки 2, подтравам поликремния, а увеличение расхода деионизованной воды более 2,0 л/мин приводит к неполному удалению фоторезиста. В качестве примера реализации заявленного способа были изготовлены две группы контрольных пластин, на которых оценивали а) остатки фоторезиста и подтрав поверхности поликремниевых элементов после обработки б) скорость травления пленки 2, вскрытой после плазмохимического травления поликремния. Для контроля остатков фоторезиста и подтрава поликремния использовали контрольные пластины диаметром 200 мм КДБ 12 (ТУ 100386629.151-2010), на которых были выполнены технологические операции в соответствии с табл. 1. Таблица 1 Порядок изготовления контрольных пластин для контроля остатков фоторезиста и подтрава поликремния Оборудование, на котором выполнялась операция установкаустановка-80 В ,2205 11-80 установка ТСР-9400 Наименование операции Химическая очистка пластин Окисление термическое Нанесение фоторезиста Мультипликация, слой Затвор Проявление фоторезиста Плазмохимическое травление ПКК до 2 После плазмохимического травления поликремния на пластинах выполняли удаление фоторезиста по предлагаемому способу и по способу прототипа. Плазмохимическую обработку в газовой смеси, содержащей кислород, выполняли на установке плазмохимического удаления фоторезиста -3010. Аэрозольную обработку в смеси, содержащей аммиак, перекись водорода и деионизованную воду, выполняли на установкепо режимам, представленным в табл. 2. В качестве исходных химреактивов использовали аммиак водный 25 ос.ч. 23-5, ГОСТ 24147-80 и перекись водорода 30 ос.ч. 39-4, ТУ 2611-003-25665344-2008. Контроль пластин на наличие остатков фоторезиста и подтрава поликремния проводили на станции визуального контроляв светлом поле. Наличие на поверхности пластин загрязнений в виде остатков прозрачной пленки указывало на неполное удаление фоторезиста, а наличие на поверхности поликремниевых элементов областей разного цвета свидетельствовало о наличии подтрава поверхности поликремния. Данные контроля представлены в табл. 2. 3 18444 1 2014.08.30 Для оценки скорости травления пленки 2 использовали контрольные кремниевые пластины диаметром 200 мм КДБ 12 (ТУ 100386629.151-2010), на поверхности которых была сформирована пленка термического диоксида кремния толщиной 30 нм. Толщину пленки диоксида кремния оценивали с помощью измерителя толщин пенок 2690 до и после обработки по заявляемому способу и по способу прототипа. Расчет скорости травления 2 производили по формулекон,исхгде исх - исходная толщина пленки 2, нм кон - конечная толщина пленки 2, нм- время обработки, мин- скорость травления, нм/мин. С целью исключения подтрава 2, вскрытого после ПХТ поликремния, скорость травления 2 должна быть не более 1 нм/мин. Режимы удаления фоторезиста и полученные результаты представлены в табл. 2. Таблица 2 Режимы удаления фоторезиста после плазмохимического травления поликристаллического кремния и полученные результаты Режимы обработки в перекисно-аммиачной смеси Параметры контроля Аммиак, Перекись во- Вода, Время, Температура Остатки Растравка 2,л/мин дорода, л/мин л/мин мин воды, С фоторезиста ПКК нм/мин 0,1 0,15 1,0 2 75- - отсутствие фоторезиста и растрава поликремния. Как следует из табл. 2, заявляемый способ удаления фоторезиста с поверхности полупроводниковых кремниевых пластин после плазмохимического травления поликристаллического кремния позволяет получить требуемое качество поверхности поликремния после удаления фоторезиста - без остатков фоторезиста и растравов поликремния. Скорость травления вскрытых областей диоксида кремния не более 1 нм/мин, что обеспечивает отсутствие подтрава 2. Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет решить задачу улучшения качества удаления фоторезистивной пленки после плазмохимического травления поликристаллического кремния за счет исключения остатков фоторезиста, маскированных полимерной пленкой. Источники информации 1.4 395 348, 1983. 2.6 848 455, 2005. 3.5 382 316, 1995. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4