基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法与流程

本发明属于二氧化硅刻蚀，尤其涉及一种基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法。

背景技术：

1、集成电路里面，钛金属的应用一般是作为衬底缓释金属钨的应力并阻挡金属钨的扩散，且最终形成低电阻的金属硅化物，需要特别指出的是二氧化硅刻蚀工艺中，通常使用四氟化碳进行刻蚀，且在进行刻蚀时需增加一定比例的过刻蚀时间以防止刻蚀不干净导致二氧化硅有残留影响后续工艺其反应为cf4+sio2＝sif4(g)+co2(g)；钛衬底的二氧化硅刻蚀反应中，金属钛在空气中会发生氧化反应，表面形成一层致密的氧化膜，在使用四氟化碳等离子体对二氧化硅进行刻蚀时，等离子体在刻蚀完二氧化硅之后，会继续对金属钛表层氧化物进行刻蚀。其反应为cf4+tio2＝tif4(s)+co2(g)；反应生成物四氟化钛虽为固态，但在高真空情况下，升华性能增加使得反应可以一致进行下去。

2、需要注意的是，即使在刻蚀反应中氧化钛消耗完毕，因二氧化硅分解会提供氧离子来源，也会促成金属钛反应生成四氟化钛。并且在实际刻蚀工艺配方中会加入适量氧气提供氧离子，氧可与cfx原子团形成cof2,co和co2,增加cfx等离子体内的氟原子数对碳原子数的比例，从而加快sio2的刻蚀速度。

3、因此，在刻蚀钛衬底上的二氧化硅时，减少钛损伤是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，在等离子体刻蚀完二氧化硅一段时间后(因为还有残留的二氧化硅，所以原本存在的钛氧化物此时还没有参与反应)，快速生成致密的钛氧化物，以附在衬底钛表面从而起到保护作用。由此，金属钛表层氧化物没有参与反应，减少了对金属钛的损伤。采用的技术方案如下：

2、一种基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，包括以下步骤：

3、步骤1、采用cf4和o2的低压射频等离子体，进行二氧化硅刻蚀；

4、步骤2、采用o2和第一气体的高压射频等离子体，使得钛金属表面形成一层氧化膜；第一气体用于提高钛氧化物形成的速度和密度；

5、步骤3、采用o2和cf4的低压射频等离子体，进行过刻蚀去除残留的二氧化硅。

6、优选地，步骤1中cf4流量为50-100sccm，cf4和o2比例均为10:1-20:1。

7、优选地，步骤1中射频等离子体的气压为60-100mt、源射频为0-300w、偏压射频为150-200w。

8、优选地，步骤2中第一气体为n2。

9、优选地，步骤2中o2流量为100-200sccm，n2流量为200-400sccm。

10、优选地，步骤2中o2的气压为500-1000mt、源射频为1000-1500w。

11、优选地，步骤2中第一气体为n2和ar气体，ar流量为5-20sccm。

12、优选地，步骤3中o2流量为100-200sccm，cf4流量为20-50sccm。

13、优选地，步骤3中等离子体的气压为300-500mt、源射频为1000-1500w。

14、与现有技术相比，本发明的优点为：

15、通过cf4和o2的低压射频等离子体，进行二氧化硅刻蚀后，再采用第一气体提高钛氧化物形成的速度和密度，最后通过cf4和o2的低压射频等离子体去除残留的二氧化硅。即在等离子体刻蚀完二氧化硅一段时间后(因为还有残留的二氧化硅，所以原本存在的钛氧化物此时还没有参与反应)，快速生成致密的钛氧化物，以附在衬底钛表面从而起到保护作用。由此，金属钛表层氧化物没有参与反应，减少了对金属钛的损伤。

技术特征：

1.一种基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤1中cf4流量为50-100sccm，cf4和o2比例均为10:1-20:1。

3.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤1中射频等离子体的气压为60-100mt、源射频为0-300w、偏压射频为150-200w。

4.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤2中第一气体为n2。

5.根据权利要求4所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤2中o2流量为100-200sccm，n2流量为200-400sccm。

6.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤2中o2的气压为500-1000mt、源射频为1000-1500w。

7.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤2中第一气体为n2和ar气体，ar流量为5-20sccm。

8.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤3中o2流量为100-200sccm，cf4流量为20-50sccm。

9.根据权利要求1所述的基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，其特征在于，步骤3中等离子体的气压为300-500mt、源射频为1000-1500w。

技术总结
本发明提出了一种基于钛衬底的二氧化硅刻蚀方法，包括：步骤1、采用CF4和O<subgt;2</subgt;的低压射频等离子体，进行二氧化硅刻蚀；步骤2、采用O<subgt;2</subgt;和第一气体的高压射频等离子体，使得钛金属表面形成一层氧化膜；第一气体用于提高钛氧化物形成的速度和密度；步骤3、采用O<subgt;2</subgt;和CF4的低压射频等离子体，进行过刻蚀去除残留的二氧化硅。本发明中在刻蚀完二氧化硅一段时间后，快速生成致密的钛氧化物，以附在衬底钛表面从而起到保护作用。由此，金属钛表层氧化物没有参与反应，减少了对金属钛的损伤。

技术研发人员：张志强,杨平
受保护的技术使用者：上海稷以科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15