用于在外延沉积之前进行表面制备的方法和设备技术

在预处理过程中，氢等离子体用于从晶片的表面去除污染物(例如氧、碳)。氢等离子体可以通过细长的注入器喷嘴注入等离子体腔室。使用这种细长的注入器喷嘴，具有显著径向速度的氢等离子体流在晶片表面上流动，并将挥发性化合物和其他污染物从晶片表面传输到排气歧管。由晶体硅或多晶硅制成的保护衬套可以设置在等离子体腔室的内表面上，以防止污染物从等离子体腔室的表面释放。为了进一步减少污染物的来源，可以采用由硅制成的排气限制器，以防止氢等离子体流入排气歧管，并防止挥发性化合物和其他污染物从排气歧管流回到等离子体腔室中。

Method and apparatus for surface preparation prior to epitaxial deposition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在外延沉积之前进行表面制备的方法和设备
本专利技术涉及一种电介质容器及其相关部件以及用于在半导体材料的异质或同质外延沉积之前对晶片(未图案化或图案化)进行表面处理的在该电介质容器内执行的基于等离子体且表面重建过程。这种外延可以用于晶体管的非关键区域，也可以用于诸如沟道的关键区域。该过程利用在等离子体中产生的氢原子来蚀刻天然氧化物并去除污染物，比如氧气、碳和非晶硅，而不损坏晶片表面，从而使晶片具有高质量晶体表面(由硅或III-V层构成)，准备用于III-V或其他半导体材料的高质量外延。
技术介绍
Zhang等人的US8152918描述了一种预外延沉积清洁过程，其中由未指定的蚀刻气体形成未指定类型的射频(RF)激发等离子体，以去除表面上的天然氧化物或污染物。似乎没有暗示气压、功率密度或射频功率的联接模式。Dutartre等人的US5252181描述了一种清洁方法，其使用离子能量为20eV至100eV的氩等离子体溅射掉天然氧化物(约50A)，然后使用离子能量非常低的氢等离子体去除被氩离子轰击损坏的硅。Siebert等人的US6995077本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在外延沉积之前制备晶片的设备，该设备包括：/n在金属外壳内的电介质容器，该电介质容器形成与排气歧管流体连通的等离子体体积，并且所述排气歧管连接至真空泵送管线；/n与等离子体体积相邻定位的支撑基座，该支撑基座配置成支撑半导体晶片并将半导体晶片的温度升高到至少300℃；/n氢气供应源和用于控制其流量的控制器，氢气从该供应源通过管道流到电介质容器的一个或多个气体入口；/n感应线圈，其设置在电介质容器的至少一侧的外侧并靠近该至少一侧；/n射频(RF)电源，其通过阻抗匹配电路连接到感应线圈；/n开槽的静电屏蔽，其电接地并位于感应线圈和电介质容器之间；以及/n保护衬套，其设置在电介质容器的内部...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 US 15/687,0061.一种用于在外延沉积之前制备晶片的设备，该设备包括：
在金属外壳内的电介质容器，该电介质容器形成与排气歧管流体连通的等离子体体积，并且所述排气歧管连接至真空泵送管线；
与等离子体体积相邻定位的支撑基座，该支撑基座配置成支撑半导体晶片并将半导体晶片的温度升高到至少300℃；
氢气供应源和用于控制其流量的控制器，氢气从该供应源通过管道流到电介质容器的一个或多个气体入口；
感应线圈，其设置在电介质容器的至少一侧的外侧并靠近该至少一侧；
射频(RF)电源，其通过阻抗匹配电路连接到感应线圈；
开槽的静电屏蔽，其电接地并位于感应线圈和电介质容器之间；以及
保护衬套，其设置在电介质容器的内部，靠近电介质容器的表面，其中，所述保护衬套包括晶体硅或多晶硅中的至少一个。


2.根据权利要求1所述的设备，还包括气体注入器喷嘴，其联接到所述电介质容器的一个或多个气体入口，所述气体注入器喷嘴从电介质容器的与所述支撑基座相对的表面延伸从电介质容器的表面到支撑基座的距离的至少三分之一。


3.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述电介质容器的形状为圆柱形，并且其中，所述电介质容器的高度小于电介质容器的半径的一半。


4.根据权利要求3或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述感应线圈设置在所述电介质容器的顶侧的外侧并且靠近该顶侧。


5.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述支撑基座配置为将所述半导体晶片的温度升高到约850℃。


6.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，还包括连接到所述电介质容器的用于氦气的可控气体供应源。


7.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护衬套包括多晶硅。


8.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护衬套包括衬套材料的平面面板。


9.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护衬套包括衬套材料的弯曲面板。


10.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护衬套配置为部分地保护所述电介质容器的顶表面和侧表面免受离子轰击。


11.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护衬套包括槽，以允许所述感应线圈的磁场穿过保护衬套渗透到所述等离子体体积中。


12.根据权利要求1或前述权利要求中任一项所述的设备，还包括：
残留气体分析仪，其中残留气体分析仪的采样端口与所述排气歧管流体连通；以及
自动过程控制器，其配置为控制氢气供应源和RF电源，该自动过程控制器还配置为从残留气体分析仪接收关于污染物浓度的信息，以确定何时终止用于在外延沉积之前制备半导体晶片的过程。


13.一种用于在外延沉积之前制备晶片的设备，该设备包括：
形成等离子体体积的电介质容器，该等离子体体积与排气歧管流体连通，并且所述排气歧管连接至真空泵送管线；
与等离子体体积相邻定位的支撑基座，该支撑基座配置成支撑半导体晶片并将半导体晶片的温度升高到至少300℃；
感应线圈，其位于电介质容器的至少一侧的外侧并靠近该至少一侧；
射频(RF)电源，其配置为提供电流以维持等离子体在等离子体体积中，其中RF电源通过阻抗匹配网络连接到感应线圈；
开槽的导电屏蔽，其电接地并且位于感应线圈和电介质容器之间；
气体注入器喷嘴，其配置为将氢气注入电介质容器，所述气体注入器喷嘴位于电介质容器内，连接到设置在电介质容器的位于与支撑基座相对的顶侧上的至少一个气体入口，并且延伸从电介质容器的顶表面朝向支撑基座的距离的至少三分之一；以及
氢气供应源和用于控制其流量的控制器，氢气从该供应源通过管道流到电介质容器的至少一个气体入口。


14.根据权利要求13或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述气体注入器喷嘴的气体出口位于气体注入器喷嘴的底表面上。


15.根据权利要求13或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述气体注入器喷嘴的气体出口位于气体注入器喷嘴的底表面和侧表面上。


16.根据权利要求13或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个晶体硅衬套板位于靠近所述电介质容器的内壁。


17.根据权利要求13或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个晶体硅限制元件位于将所述等离子体体积连接到所述排气歧管的开口中，所述晶体硅限制元件配置为防止等离子体体积中的等离子体流入排气歧管。


18.根据权利要求13或前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述支撑基座配置为将所述半导体晶片的温度升高到约850℃。


19.一种用于在外延沉积之前制备晶片的设备，该设备包括：
形成等离子体体积的电介质容器，该等离子体体积与排气歧管流体连通，并且所述排气歧管连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：SE萨瓦斯，MA萨尔达纳，DL科森汀，HY金，S塔米尔马尼，N穆克吉，MZ卡里姆，
申请(专利权)人：艾克斯特朗欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE