用于在低于7纳米CMOS制造中控制砷脱气的紫外线辐射系统与方法技术方案

技术编号:20883141 阅读:33 留言:0更新日期:2019-04-17 13:24
本文公开的实施方式涉及用于在外延处理之后,控制有害气体的基板脱气的方法。在一个实施方式中,方法包含将包含外延层的基板提供入移送腔室,其中移送腔室具有设置为邻接移送腔室的顶板的紫外线(UV)灯模块,使含氧气体经过移送腔室的气体线流入移送腔室,使不反应气体经过移送腔室的气体线流入移送腔室,启用UV灯模块以将在基板的表面上的残留物或物质氧化以在基板的表面上形成脱气阻挡层,使含氧气体与含氮气体停止流入移送腔室,泵送移送腔室,以及停用UV灯模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在低于7纳米CMOS制造中控制砷脱气的紫外线辐射系统与方法
本公开内容的实施方式一般而言涉及集成电路的制造。更特定而言,本文公开的实施方式涉及用于控制基板脱气(outgassing)的设备与方法。
技术介绍
离子注入(ionimplementation)为将化学杂质引入半导体基板的方法,以形成制造场效应晶体管或双极性晶体管所必需的p-n结。这种杂质包含P型掺杂剂(诸如硼、铝、镓、铍、镁和锌)以及N型掺杂剂(诸如磷、砷、锑、铋、硒和碲)。化学杂质的离子注入在注入范围上破坏半导体基板的结晶度。在低能量下,对基板的伤害相当低。然而,所注入的掺杂剂将不会停止在基板中的电活性位置上。因此,需要退火基板,以恢复基板的结晶度并将所注入的掺杂剂驱动至电活性晶体位置上。在于(例如)RTP腔室中处理基板的期间内,基板可倾向脱气注入到基板中的杂质。被脱气的这些杂质,可为掺杂剂材料、从掺杂剂材料导出的材料、或任何其他在退火处理期间内可脱离基板的材料(诸如硅的升华物)。被脱气的杂质可沉积在较冷的壁以及腔室的反射器板上。此沉积可干扰温度高温计读数以及基板上的辐射分布场,这反过来影响了基板的退火温度。被脱气的杂质的沉积也可在基板上产生不想要的粒子,且也可在基板上产生滑线(slipline)。根据沉积物的化学组成物,使腔室离开生产线以进行湿式清洁处理。再者,一种最大的挑战涉及在掺杂砷的硅处理(Si:As)之后从基板将砷脱气。这种掺杂砷的硅处理中的基板砷脱气,高于III-V族外延生长处理和/或蚀刻清洁处理(例如CMOS、FinFET、TFET处理)之后的基板砷脱气。先前为了III-V族外延生长处理和/或蚀刻清洁处理所开发的循环净化作法,对于Si:As处理基板而言并不有效。已对先前已知的III-V族方法、设备执行测试,且结果指示在十次泵/净化循环之后脱气水平并未改变,而仍检测到约2.0(ppb;十亿分之一)的砷脱气。由于砷的毒性,对于砷残留物通常需要绝对零ppb的脱气。为了在随后的基板处置与处理期间内将来自砷脱气的毒性最小化,需要改良用于控制对于Si:As处理基板的基板脱气的方法与设备。
技术实现思路
本文公开的实施方式涉及用于在外延处理之后,控制有害气体的基板脱气的方法。在一个实施方式中,方法包含将包含外延层的基板提供入移送腔室,其中移送腔室具有设置为邻接移送腔室顶板的紫外线(UV)灯模块,使含氧气体经过移送腔室的气体线流入移送腔室,使不反应气体经过移送腔室的气体线流入移送腔室,启用UV灯模块以将在基板的表面上的残留物或物质氧化以在基板的表面上形成脱气阻挡层,使含氧气体与含氮气体停止流入移送腔室,泵送移送腔室,以及停用UV灯模块。在另一实施方式中,方法包含将包含外延层的基板提供入移送腔室,移送腔室具有多个UV灯,使含氧气体与不反应气体经过移送腔室的气体线流入移送腔室,启用UV灯模块以将基板的表面氧化以在基板的表面上形成脱气阻挡层,使含氧气体与含氮气体停止流入,泵送移送腔室,以及停用UV灯模块。在又一实施方式中,提供一种用于移送基板的移送腔室。移送腔室包含:顶板以及腔室壁,顶板与腔室壁限定处理空间于其中;基板支撑件,基板支撑件设置于处理空间内;石英窗口,石英窗口设置于顶板;UV灯模块,UV灯模块设置在石英窗口上方,其中UV灯包含多个UV灯,且UV灯的每一者具有半球状反射器,半球状反射器设置于UV灯上方,以将UV辐射引导至基板支撑件;冷却风扇,冷却风扇设置于UV灯模块上方;真空泵,真空泵经过排气通口耦接至腔室壁;以及气体源,气体源经过气体线与腔室壁流体连通。附图说明可参考多个实施方式以更特定地说明以上简要总结的本公开内容,以更详细了解本公开内容的上述特征,附图图标说明了其中一些具体实施方式。然而应注意到,公开仅图示说明本公开内容的典型实施方式,且因此不应被视为限制本公开内容的范围,因为公开内容可允许其他等效的实施方式。图1为用于控制基板脱气的方法的示意流程图。图2示意图示说明根据本公开内容的实施方式的移送腔室的简化侧面截面图。图3图示说明根据本公开内容的一个实施方式的UV灯模块的部分的截面示意图。图4图示说明根据本公开内容的另一实施方式的UV灯模块的部分的俯视图。为了协助了解,已尽可能使用相同的附图标记标定附图中共有的相同元件。已思及到,公开于一个实施方式中的要素,可无需进一步的叙述即可被有益地并入其他实施方式中。具体实施方式图1为用于控制基板脱气的方法100的示意流程图。方法100提供用于减少脱气的操作。基板脱气一般而言涉及释放来自基板(或来自基板表面)的气体或蒸汽产物。控制脱气涉及在移送基板以进行下游处理之前,减少和/或消除来自基板的残留脱气材料(例如砷)。本文所说明的“基板”或“基板表面”,一般而言代表在其上执行处理的任何基板表面。例如,基板表面可包含硅、氧化硅、掺杂硅、硅锗、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石以及任何其他材料,诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电或半导电材料,这取决于应用。基板或基板表面也可包含介电材料,诸如二氧化硅、氮化硅、有机硅酸盐和碳掺杂的氧化硅或氮化物材料。用词“基板”可进一步包含用词“晶片”。基板自身不限于任何特定的尺寸或形状。虽然本文所述实施方式一般而言参照圆形基板,但可根据本文所述实施方式利用其他形状,诸如多边形、方形、矩形、弯曲或其他非圆形工件。在操作110,将基板递送入清洁腔室,在清洁腔室中执行清洁处理,以从基板表面去除天然氧化物。适合的清洁处理,包含溅射蚀刻处理、等离子体式氧化物蚀刻处理、或以上的结合者。示例性的等离子体式氧化物蚀刻处理包含电感耦合等离子体处理。在一个实施方式中,清洁处理为等离子体式氧化物蚀刻处理。等离子体式氧化物蚀刻处理可涉及将基板同时暴露于含氟前驱物和重惰性前驱物的等离子体流出物,同时向基板施加偏压。等离子体式氧化物蚀刻处理可为电容耦合等离子体处理,或电感耦合等离子体处理。等离子体可被原位形成或远程形成。在一个实施方式中,等离子体式氧化物蚀刻处理包含将三氟化氮(NF3)流引入清洁腔室的处理区域中。氟的其他来源可增强或替代三氟化氮。通常,含氟前驱物可流入处理区域,且含氟前驱物包含从下列前驱物所构成的群组中选定的至少一种前驱物(以及这些前驱物的结合):双原子氟(F2);单原子氟(F);三氟化氮(NF3);五氟化氮(NF5);六氟化硫(SF6);二氧化氙(XeF2);四氟化碳(CF4);八氟环丁烷(C4F8);三氟甲烷(CHF3);氟化氢(HF)。等离子体式氧化物蚀刻处理进一步包含将相对重惰性的前驱物流引入处理区域,在处理区域中前驱物与三氟化氮被一起同时激发于等离子体中。惰性前驱物可为重惰性前驱物。如本文所述,重惰性前驱物包含氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)及以上的结合。在操作120,一旦氧化物已被从基板表面去除,基板被移送经过第一移送腔室至外延沉积腔室,以将外延层沉积至基板表面上。可在外延沉积腔室中执行任何适合的外延沉积处理。因为基板表面由于操作110的清洁处理而没有污染物,提升了随后形成在基板表面上的外延层的质量。外延沉积可为选择性外延沉积处理。外延层可为掺杂或未掺杂的含Ⅳ族材料,诸如Si、Ge、Si:P、SiGe、SiC、SiAs、SiGe:B、Si:CP、任何合适本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于处理基板的方法,包含以下步骤:将包含外延层的基板提供入移送腔室,其中所述移送腔室具有紫外线(UV)灯模块,所述UV灯模块设置为邻接所述移送腔室的顶板;使含氧气体经过所述移送腔室的气体线流入所述移送腔室;使不反应气体经过所述移送腔室的所述气体线流入所述移送腔室;启用所述UV灯模块,以将在所述基板的表面上的残留物或物质氧化,以在所述基板的所述表面上形成脱气阻挡层;使所述含氧气体与所述含氮气体停止流入所述移送腔室;泵送所述移送腔室;和停用所述UV灯模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.16 US 62/395,9311.一种用于处理基板的方法,包含以下步骤:将包含外延层的基板提供入移送腔室,其中所述移送腔室具有紫外线(UV)灯模块,所述UV灯模块设置为邻接所述移送腔室的顶板;使含氧气体经过所述移送腔室的气体线流入所述移送腔室;使不反应气体经过所述移送腔室的所述气体线流入所述移送腔室;启用所述UV灯模块,以将在所述基板的表面上的残留物或物质氧化,以在所述基板的所述表面上形成脱气阻挡层;使所述含氧气体与所述含氮气体停止流入所述移送腔室;泵送所述移送腔室;和停用所述UV灯模块。2.如权利要求1所述的方法,所述方法进一步包含以下步骤:重复进行使含氧气体经过所述移送腔室的气体线流入所述移送腔室、使不反应气体经过所述移送腔室的所述气体线流入所述移送腔室、启用所述UV灯模块以将在所述基板的表面上的残留物或物质氧化以在所述基板的所述表面上形成脱气阻挡层、使所述含氧气体与所述含氮气体停止流入所述移送腔室、以及泵送所述移送腔室约二至五次循环。3.如权利要求1所述的方法,所述方法进一步包含以下步骤:在使所述含氧气体与所述含氮气体停止流入所述移送腔室以及泵送所述移送腔室之间,使不反应气体流入所述移送腔室。4.如权利要求1所述的方法,所述方法进一步包含以下步骤:在停用所述UV灯模块之后,使含氮气体流入所述移送腔室,其中所述腔室压力维持为约80托。5.如权利要求1所述的方法,其中在将包含外延层的基板提供入移送腔室期间内,所述移送腔室位于环境氮环境中,且所述腔室压力维持为约80托。6.如权利要求1所述的方法,其中在启用所述UV灯模块以将在所述基板的表面上的残留物或物质氧化以在所述基板的所述表面上形成脱气阻挡层期间内,所述腔室压力维持为约80托。7.如权利要求1所述的方法,其中在泵送所述移送腔室期间内,所述腔室压力维持为约1托,并且泵送所述移送腔室被执行约20秒。8....

【专利技术属性】
技术研发人员:春·燕鲍新宇仲华舒伯特·S·楚
申请(专利权)人:应用材料公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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