外延室中基板的预清洁制造技术

本发明专利技术揭示一种处理基板的方法，该方法包括预清洁蚀刻与低压处理。预清洁处理包含：将基板引入处理室中；使蚀刻气体流入该处理室中；用该蚀刻气体处理该基板的至少一部份，以从基板表面上移除一污染或受损层；使该蚀刻气体的流动停止；排空该处理室以在该室中实现低压；以及在该低压下处理该基板表面。接着使用外延沉积在该基板表面上形成外延层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及外延室中基板的预清洁方法、系统与设备。更明确而言，本专利技术揭露 一 种在外延处理之前，先进行清洁处理以移除表面缺陷与污染物的外延沉积方法、系统与设备。
技术介绍
外延层是生长于结晶基板上的结晶膜。下层基板通常用作正生长的膜的样版，所以外延层的结晶特性由下层结晶基板所决定。亦即，结晶基板为外延生长提供结晶用的种晶。例如，基板可以是单晶硅、硅锗、或绝缘层上覆硅(SOI)晶片。一般利用化学气相沉积(CVD)以完成外延层的生长。基板晶片被载入CVD反应器中，并接着用诸如氦气、氩气、氮气或氢气的非反应性气体清洁反应器。随后，升高反应器的温度，并将载气与反应气体的混合物导入反应器中。反应气体可包含但不限于，硅烷(SihU)、 二硅乙烷(Si2Hs)、三硅烷(Si3H8)、 二氯硅烷(dichlorosilane (SiH2CI2))、三氯硅烷(trichlorosilane(SiHCI3))、以及四氯化硅(silicon tetrachloride (SiCI4))。亦可导入诸如砷化氩(arsine (AsH3))、磷化氢(phosphine (PH3))以及二硼烷(diborane(B2H6))等掺杂气体。载气通常为氢气。当达成所需的外延层厚度时，可再度利用非反应性气体清洁反应器，并降低反应器温度。不过，为了使外延处理顺利进行，将结晶表面上的缺陷与污染物降至最低是很重要的。在结晶表面上的结晶性缺陷与污染物会在诸如注入、间隔物蚀刻、湿式蚀刻、与任何其它晶片制作步骤的处理过程中增加。所以在外延沉积处理前，应移除受损以及/或受污染层以避免缺陷。在一个清洁方法中，例如，基板可在温度超过大约850。C至100(TC的氢气环境中退火，上述步骤是本领域中所述的氢气预烘烤。不过，上述高温处理从热预算这一方面来说是很昂贵的。在预烘烤步骤之后，则进行外延沉积处理。5因此，需要能提供一种在外延过程中减少热负担的处理。亦需要一种可在外延生长条件下进行的预清洁处理。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中， 一种处理基板的方法包含将基板引入处理室中；将蚀刻气体导入该处理室中；用该蚀刻气体处理该基板的至少一部份，以从基板表面上移除污染或受损层；停止导入该蚀刻气体；排空该处理室以面。附图说明图1显示根据本专利技术的一个方面的多处理室的处理系统；图2A至图2C显示根据本专利技术实施例的正在处理中的基板；图3显示本专利技术实施例的蚀刻速率(埃/分钟)与氯化氢流速(标准升每分钟)的关系图4显示本专利技术实施例的氧浓度(厘米々)与蚀刻厚度(埃)的关系图；图5显示本专利技术实施例的碳浓度(厘米—2)与蚀刻厚度(埃)的关系图；图6显示本专利技术实施例的氯浓度(厘米-2)与蚀刻厚度(埃)的关系图。具体实施例方式在阐述本专利技术的数个实施例以前，必须了解的是本专利技术并不受限于后述的详细构成与处理步骤。可以其它各种方式进行或实施本专利技术。本专利技术的各种方面涉及在外延室中对基板进行预清洁的系统、设备与方法。因为熟悉此领域的人皆知有关外延沉积的半导体处理设备与技术，所以本专利技术中并不详加阐述公知技术的部分，以免不必要地阻碍本专利技术的特征。熟悉此领域者当知处理参数值会随着特定环境、基板种类等因素而改变。所以，不需要详细列出可能的数值与条件，因为这些数值可在了解本专利技术的原理之后即可决定。本专利技术的实施例涉及在外延沉积之前，例如在使用蚀刻气体进行选择性外延沉积之前，先清洁例如硅晶片的基板。选择性硅外延沉积(Si-epitaxialdeposition)与,圭错夕卜延;;冗禾口、 ( SiGe-epitaxial deposition ),可寸吏夕卜延层生长于硅沟槽(Si moats)上而非生长于介电区域中。选择性外延可用于半导体装置中，诸如在上层的源极/漏极、源极/漏极延伸、接点插塞(contactplugs)、以及双极装置的底层沉积。通常，选择性外延处理涉及两个步骤沉积与蚀刻。在硅与介电表面上的沉积与蚀刻是以相当不同的反应速度同时发生的。通过改变蚀刻剂气体(例如，氯化氬)的选择性处理条件，使沉积仅在硅表面上发生。本专利技术的各种方面可在丛集工具(cluster tool)的一个或多个反应室中进行。通常，丛集工作是包含多个反应室的组合系统，其可进行各种包含基板中央寻找与定位、除气、退火、沉积以及/或蚀刻的功能。根据本专利技术的一实施例，丛集工具包含用以进行预清洁与选择性外延沉积处理的反应室。丛集工具的多个反应室被固定在中央传送室中，该中央传送室包覆用以在反应室之间传送基板的机械手臂。传送室通常维持真空状态并可提供一 中间阶段，其中基板由一反应室传送至另一个反应室以及/或位于丛集工具的前端的负载闭锁室。两个可用于本专利技术的公知的丛集工具为Centura⑧与Endura , 二者皆可在位于加州圣塔克拉拉的Applied Materials公司购得。上述阶段化真空基板处理系统的详细说明揭露于1993年2月16日授证予Tepman等人且为r staged-Vacuum Wafer Processing Systemand Method」的美国专利5186718中，在此以参考方式納入该案的内容。然而，可视包含本清洁处理的特定制作步骤以改变反应室的实际设置与组合。在本专利技术的一个方面中， 一种处理基板的方法包含将基板引入处理室中；导入一蚀刻气体至该处理室中；用该蚀刻气体处理该基板的至少一部份，以从该基板表面上移除污染或受损层；停止导入该蚀刻气体；排空该处理室以在该室内实现低压；以及在该低压下处理该基板表面而形成干净的基板表面。在一个实施例中，处理方法更包含在干净的基板表面上沉积外延层。举例来说，在基板表面上形成外延层的步骤是由选择性外延处理所完成的。在 一 个实施例中，选择性外延是在干净且由绝缘体包围的部份表面上进行7的。在一些实施例中，处理步骤与沉积步骤是在相同的反应室中完成的。在其它的实施例中，这些步骤可在不同反应室中进行，例如，在真空闭锁的丛集工具中进行。在另一实施例中，基板的温度介于大约60(rc至约85crc之间。在另一实施例中，基板的温度小于或等于大约75(TC。在 一 实施例中，本专利技术的方法更包含在沉积外延层于基板表面上之前，先增加反应室的压力。在一范例中，用蚀刻气体处理基板时的压力是在大约10托至大约760托之间。在另一范例中，以低压处理基板表面的步骤发生在压力大约小于或等于1托时。在另一实施例中，蚀刻气体包含卣素。例如，蚀刻气体可包含HCI、 Cl2、Br2、 CCI4、 CH3CI3、 (CH2)2Cl2或其混合物等。在另一实施例中，本专利技术的方法更包含将硅源气体、锗源气体、或上述的混合导入处理室中。含硅气体可包含例如，硅烷(silane (SiH4))。含锗气体可包含例如，锗烷(germane (GeH4))。在另一实施例中，本专利技术的方法更包含，在沉积外延层于千净基板表面上之前，先导入具有非反应性气体的第三气体。在一范例中，非反应性气体包含氢气、氮气、氩气、氦气或上述的组合物等。在一范例中，导入第三气体与导入蚀刻气体的步骤大致同时发生。「大致同时」(substantiallycontemporaneously) —词是指当导入氢气与蚀刻气体的过程当中，至少有一段时间重迭。虽然导入气体的起始与结束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基板的方法，包含：　将基板引入处理室中；　将蚀刻气体导入该处理室中；　用该蚀刻气体处理该基板的至少一部份，以从基板表面上移除一污染或受损层；　停止导入该蚀刻气体；　排空该处理室以在该室中实现低压；以及在该低压下处理基板表面以形成干净的基板表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金以宽，J瓦图斯，L华盛顿，A塞蒙洛夫，A朱耶基，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]