[发明专利]用二氟化氙选择性蚀刻氮化钛

说明书

技术领域

本发明涉及选择性蚀刻TiN的改进方法，更具体而言，涉及用于从常见于半导体沉积室装置和工具中的二氧化硅(石英)和SiN表面选择性蚀刻TiN的改进方法。

背景技术

在电子工业中已经研制了各种沉积技术，其中在目标衬底上沉积所选的材料以制备电子元件，比如半导体。一种类型的沉积方法是化学气相沉积(CVD)，其中将气相反应物引入到加热的处理室中，导致膜沉积在所需衬底上。CVD的一种子类型被称作等离子增强CVD(PECVD)，其中在CVD处理室中产生等离子体。

一般而言，所有沉积方法导致膜和颗粒材料除了累积在目标衬底上以外，也累积在表面上，也即，在沉积工艺中所用的壁、工具表面、传感器和其它设备上也累积了沉积材料。累积在壁、工具表面、传感器和其它设备上的任何材料和膜等被认为是污染物，可能导致电子产品元件中出现缺陷。

人们广泛接受的做法是必须定期清洁沉积室、工具和设备，以去除不需要的污染性沉积材料。清洁沉积室、工具和设备的通常优选方法涉及采用全氟化的化合物(PFC)，例如C₂F₆、CF₄、C₃F₈、SF₆和NF₃作为蚀刻清洁剂。在这些清洁操作中，化学活性氟物质将不需要的、污染性的残余物转变成挥发性产物，其中所述化学活性物质通常由工艺气体携带。随后，用工艺气体将挥发性产物吹扫出反应器。

下列参考文献给出了在半导体生产中沉积膜、清洁沉积室、工具和设备、以及蚀刻衬底的方法的例子。

US 5421957公开了用于低温清洁冷壁CVD室的方法。该方法在无水分条件下原位进行。采用蚀刻剂气体例如三氟化氮、三氟化氯、六氟化硫和四氟化碳实施对各种材料膜的清洁，所述材料比如外延硅、多晶硅、氮化硅、氧化硅和耐火金属、钛、钨和其硅化物。

US 6051052公开了在离子增强的等离子体中采用氟化合物例如NF₃和C₂F₆作为蚀刻剂对导电材料进行各向异性蚀刻。蚀刻剂由氟化合物和选自He、Ar、Xe和Kr的稀有气体组成。所测试的衬底包括和衬底相连的集成电路。在一个实施方案中，在绝缘层上形成钛层，并且所述钛层和钨插塞保持接触。随后，在钛层上形成铝-铜合金层，在该合金层上形成氮化钛层。

US 2003/0047691公开了采用电子束处理工艺蚀刻或者沉积材料或者修补光刻掩模中的缺陷。在一种实施方案中，二氟化氙通过电子束活化后蚀刻钨和氮化钽。

GB 2183204公开了采用NF₃原位清洁CVD沉积硬件、舟、管和石英器皿以及半导体晶片。NF₃引入到超过350℃的加热容器中，引入时间足以去除氮化硅、多晶硅、硅化钛、硅化钨、耐火金属和硅化物。

Holt J.R.等在Comparison Of the Interactions of XeF₂ and F₂ withSi(100)(2X1)，J.Phys.Chem.B 2002，106，8399-8406中公开了XeF₂和Si(100)(2X1)在250K时的相互作用并提供了与F₂的对比。发现XeF₂在室温时和Si发生快速的各向同性反应。

Chang，F.I.在Gas-Phase Silicon Micromaching With XenonDifluoride，SPIE Vol.2641/117-127中公开了XeF₂作为气相、室温、各向同性硅蚀刻剂的使用，表述了它对于微电子机械系统中使用的许多材料比如铝、光刻胶和二氧化硅而言具有高度选择性。在第119页，还表述了当在硅衬底上进行图案化时，XeF₂对二氧化硅以及铜、金、钛-镍合金和丙烯酸树脂的选择性大于1000∶1。