从衬底去除氧化物的方法和系统技术方案

一种用于处理衬底的方法和系统，包括：在处理室中提供衬底，所述衬底包括形成在其上的氧化物层；在耦合至所述处理室的远程等离子体源中激发含氢气体；在低于约９００℃的第一衬底温度下，将所述衬底暴露于受激含氢气体流，以将所述氧化物层从所述衬底去除。然后在不同于所述第一衬底温度的第二衬底温度下保持所述衬底，并且在所述第二衬底温度下将含硅膜形成在所述衬底上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衬底的处理，更具体地涉及从衬底上低温去除氧化物并随 后在该衬底上形成含硅膜。
技术介绍
含硅膜广泛用于半导体工业中的多种应用。含硅膜包括诸如外延硅、 多晶硅(poly-Si )、无定形硅、外延硅锗(SiGe )、碳化硅锗(SiGeC)、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、碳氮化硅(SiCN)和碳氧 化硅(SiCO)之类的硅膜。随着电路的几何形状收縮到更小的特征尺寸， 希望获得更低的沉积温度，这是例如由于半导体器件中新材料的引入，以 及源极和漏极区域中浅注入的热预算减少而引起的。此外，很显然，在未 来的器件中需要含硅膜的非选择性(毯覆)和选择性沉积。外延硅沉积是块硅的晶格通过新的含硅膜的生长被延伸的工艺，这种 新的含硅膜可与块硅具有不同的掺杂水平。匹配目标外延膜的厚度和电阻 率参数对于后续适当功能器件的制作是很重要的。在衬底上沉积含硅膜(例如，在硅衬底上沉积外延硅膜或外延硅锗膜)之前，可能需要从衬底 表面去除本生氧化物层，从而沉积高质量外延膜。即使在室温和大气压强 下，也容易在清洁的硅表面上形成厚度通常为数埃(A)的本生氧化物 层。如果在衬底上沉积含硅膜之前未清洁衬底(清洁是指所有的氧和其它 污染物已从衬底表面去除)，后续沉积的含硅膜会包含缺陷，这些缺陷可 以导致通过膜的高的漏电流，并使微电子器件的性能没有得到优化。类似地，可在多晶硅膜上直接沉积多晶硅膜，以形成电接触。由于在 多晶硅沉积步骤之间通常进行其它处理，因此衬底(晶片)会在处理步骤 之间被从处理系统中移出，这会在衬底上形成本生氧化物层。如果在沉积 多晶硅膜之前未去除本生氧化物层，则得到的接触会具有高的电阻。传统上，在(直立式)间歇式处理系统中，使用氢气氛中的超过900 。C的高温退火，以在沉积工艺之前将本生氧化物层从衬底上去除并清除衬 底的其它杂质。然而，对于许多先进工艺，这样的高温工艺无法满足目前 或将来的热预算要求。例如，众所周知，目前的栅极长度和现代微电子结 构要求器件的热预算越来越低。作为氢气氛中的高温退火的可替代方案， 已发现等离子体处理可以在处理期间降低衬底温度。然而，将衬底暴露于 等离子体源会对衬底造成损伤。而且，已建议使用等离子体来将氧化物去 除温度降至等于后续处理步骤的温度的水平。但是，本专利技术人已经认识 到，这给处理步骤的温度带来了不期望的限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是解决与从衬底去除氧化物相关的上述问题。本专利技术的另一个目的是在低处理温度下从衬底去除氧化物，同时减少 对衬底的损伤。本专利技术的在一个目的是为氧化物去除步骤的温度提供灵活性。 本专利技术的上述和/或其它目的可以通过一种处理衬底的方法来实现。根 据本专利技术的一种实施方式，所述方法包括在间歇式处理系统的处理室中提供衬底，其中所述衬底包括形成在其上的氧化物层；在耦合至所述处理 室的远程等离子体源中激发含氢气体；在低于约90(TC的第一衬底温度 下，将所述衬底暴露于受激含氢气体流，以将所述氧化物层从所述衬底去 除；在不同于所述第一衬底温度的第二温度下保持所述衬底；以及在所述 第二衬底温度下，在所述衬底上形成含硅膜。本专利技术的另一个方面包括一种处理衬底的系统，所述系统包括处理室，其配置用于容纳其上形成有氧化物层的衬底；以及耦合至所述处理室 的远程等离子体源，其配置用于激发含氢气体。所述系统还包括配置用于 使气体流入所述处理室的气体供应管线以及配置用于加热所述衬底的热 源。控制器被配置用于使所述热源将所述衬底加热至小于约90(TC的第一温度；并使所述气体供应管线将受激含氢气体流至所述处理室，以使被加热至所述第一温度的所述衬底暴露于所述受激含氢气体。所述控制器还 被配置用于使所述热源将所述衬底加热至不同于所述第一温度的第二温 度，并使含硅气体流至所述处理室，以使被加热至所述第二温度的所述衬 底暴露于所述含硅气体。附图说明在附图中图1示出了根据本专利技术的一种实施方式的间歇式处理系统的简化框图；图2A为根据本专利技术的一种实施方式在间歇式处理系统中从衬底去除 氧化物并随后在衬底上沉积含硅膜的流程图；图2B示出了根据本专利技术的一种实施方式的衬底温度，所述衬底温度 为从衬底去除氧化物并随后在衬底上衬底含硅膜的处理时间的函数；图3A-3C示意性地示出了根据本专利技术的一种实施方式从衬底去除氧化 物并随后在衬底上沉积含硅膜；图4A-4D示意性地示出了根据本专利技术的另一种实施方式从图案化的衬 底去除氧化物并随后在图案化的衬底上沉积含硅膜。具体实施方式为了便于全面理解本专利技术并处于解释而非限制目的，以下说明中给出 了具体细节，例如间歇式处理系统的特定几何形状以及各种部件的描述。 然而，应当理解，本专利技术可以通过不同于这些具体细节的其它实施方式来 实现。现在参考附图，图1示出了根据本专利技术的一种实施方式的间歇式处理系统的简化框图。间歇式处理系统1包括处理室IO和处理管25，所述处理管25具有连接至排气管80的上端23以及与柱状歧管2的端盖27密封 结合的下端24。排气管80将气体从处理管25排放至真空泵系统88，以 在处理系统1中保持预定大气压或低于大气压。处理管25中布置有衬底 支架35，用于以分层方式(垂直间隔的各个水平面中)支持多个衬底(晶 片)40。衬底支架35安放在安装于旋转轴21上的转台26上，旋转轴21 穿过端盖27并由马达28驱动。转台26在处理期间可以旋转以改善膜的总 体均匀性，或者也可以在处理期间固定。端盖27安装在用于将衬底支架 35转入和转出处理管25的升降机22上。当端盖27位于其最高位置时， 端盖27适合于关闭歧管2的开口端。气体输送系统97被设置用于将气体引入处理室10。多条气体供应管 线可以布置在歧管2周围，以将多种气体通过气体供应管线供应到处理管 25中。在图1中，仅示出了多条气体供应管线中的一条气体供应管线 45。示出的气体供应管线45连接至气体源94。通常，气体源94可以供应 用于处理衬底40的处理气体，所述气体包括用于在衬底40上沉积膜的气 体(例如，用于沉积含硅膜的含硅气体)、用于刻蚀衬底40的气体或用 于氧化衬底40的气体。(远程)等离子体源95通过气体管线45可操作地 耦合至处理室10。等离子体源95被设置用于激发来自气体源96的含氢气 体，并且受激(解离)含氢气体随后通过气体输送系统97的气体供应管 线45被引入处理管25。等离子体源95可以例如是微波等离子体源、射频 (RF)等离子体源或由光辐射供能的等离子体源。如果是微波等离子体 源，则微波功率可为约500-5000瓦(W)。微波频率可例如为2.45或8.3 GHz。在一个实施例中，远程等离子体源可以是MKS， Instruments, Wilmington, Massachusetts, USA帝(J造的Downstream Plasma Source Type AX7610。布置柱状热反射器30以覆盖反应管25。热反射器30具有镜面抛光的 内表面以抑制由主加热器20、底部加热器65、顶部加热器15和排气管加 热器70辐射的辐射热量的耗散。在处理室10的壁内形成有螺旋状冷却水 通路(未示出)作为冷却介质通路。 真空泵系统88包括真空泵86、阱84和自动压强控制器(APC) 82。 真空泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理衬底的方法，包括：在处理室中提供衬底，所述衬底包括形成在其上的氧化物层；在耦合至所述处理室的远程等离子体源中激发含氢气体；在低于约９００℃的第一衬底温度下，将所述衬底暴露于受激含氢气体流，以将所述氧化物层从所述衬底去除；在不同于所述第一衬底温度的第二衬底温度下保持所述衬底；以及在所述第二衬底温度下，在所述衬底上形成含硅膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-31 11/094,4621.一种处理衬底的方法，包括在处理室中提供衬底，所述衬底包括形成在其上的氧化物层；在耦合至所述处理室的远程等离子体源中激发含氢气体；在低于约900℃的第一衬底温度下，将所述衬底暴露于受激含氢气体流，以将所述氧化物层从所述衬底去除；在不同于所述第一衬底温度的第二衬底温度下保持所述衬底；以及在所述第二衬底温度下，在所述衬底上形成含硅膜。2. 如权利要求1的方法，其中所述含氢气体包括H2气体。3. 如权利要求1的方法，其中所述含氢气体还包括惰性气体。4. 如权利要求3的方法，其中所述惰性气体包括Ar、 He、 Ne、 Kr或 Xe，或其两种或更多种的组合。5. 如权利要求1的方法，其中所述含氢气体的流率为约0.010-20slm。6. 如权利要求1的方法，其中所述形成包括将所述衬底暴露于含硅气体。7. 如权利要求6的方法，其中所述含硅气体包括SiH4、 SiCU、 Si2H6、 SiH2Cl2或Si2Cl6，或其两种或更多种的组合。8. 如权利要求1的方法，其中所述形成包括将所述衬底暴露于含硅气 体和含锗气体，所述含硅气体包含SiH4、 SiCU、 Si2H6、 SiH2Cl2或Si2Cl6 或其两种或更多种的组合，所述含锗气体包含GefLt或GeCU或其组合。9. 如权利要求1的方法，其中所述暴露和形成在小于约100 Torr的处 理室压强下进行。10. 如权利要求1的方法，其中所述暴露和形成在小于约10 Torr的处 理室压强下进行。11. 如权利要求1的方法，其中所述提供包括在间歇式处理室中提供 所述衬底。12. 如权利要求1的方法，其中所述衬底包括含硅材料。13. 如权利要求12的方法，其中所述含硅材料包括硅、SiGe、 SiGeC、 SiC、 SiN、 SiCN或SiCO。14. 如权利要求1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼迪朴，艾伦约翰利思，吴昇昊，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]