减少反应腔内杂质颗粒的方法和化学气相沉积设备技术

一种减少反应腔内杂质颗粒的方法和一种化学气相沉积设备。所述减少反应腔内杂质颗粒的方法，包括：提供反应腔；提供替换基片于所述反应腔内；在所述替换基片上及反应腔内壁形成覆盖层，所述覆盖层能吸附反应腔内的杂质颗粒。所述化学气相沉积设备，包括：反应腔和覆盖反应腔内壁的覆盖层，所述覆盖层对杂质颗粒有吸附作用。本发明专利技术能有效减少反应腔内的杂质颗粒的含量，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种减少反应腔内杂质颗粒的方法和一种化学气相沉积设备。
技术介绍
化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大部分的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。该工艺一般包含以下过程气体反应物通过对流和扩散到达衬底表面；衬底表面吸附气体分子，并发生反应，生成薄膜和气态副产物；气态副产物解吸并离开衬底表面，通过排气装置离开反应腔。其中金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD )技术作为化合物半导体材料研究和生产的手段， 它的高质量、稳定性、重复性及规模化为业界所看重。在超大规模集成电路的制造中，它主要用来沉积氮化钛，用作钨填充栓的阻挡层。由于在CVD薄膜的形成过程中，存在热分解等过程会形成副产物，而这一过程需要在反应腔内进行，使得所述副产物会在腔体内形成杂质颗粒，通常杂质会存在于形成的薄膜中，尤其对于金属膜，如氮化钛，其中的杂质含量会明显对其特性产生不良影响，从而影响整个集成电路中器件的性能。更多关于气相沉积的方法，请参考美国专利US20110086496A1的公开文件。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种减少反应腔内杂质颗粒的方法和一种化学气相沉积设备，所述减少反应腔杂质颗粒的方法能够有效降低反应腔内的杂质颗粒含量，所述化学气相沉积设备利用所述减少反应腔体杂质颗粒的方法，能够形成杂质少，质量高的化学气相沉积薄膜。为解决上述问题，本专利技术提供了一种减少反应腔内杂质颗粒的方法，包括提供反应腔；提供替换基片于所述反应腔内；在所述替换基片上及反应腔内壁形成覆盖层，所述覆盖层能吸附反应腔内的杂质颗粒。优选的，所述反应腔为化学气相沉积工艺的反应腔。优选的，形成所述覆盖层的工艺为化学气相沉积。优选的，所述化学气相沉积工艺中的反应物为四二甲基胺钛、三甲基镓、三乙酰丙酮铱或二乙酰丙酮钼。优选的，采用化学气相沉积工艺形成覆盖层之前，放置替换基片于反应腔内的加热平台上。优选的，形成所述覆盖层的温度范围为350°c 40(rc，压力范围为I托飞托，反应时间为(Γ300秒。优选的，所述覆盖层含有有机成分，所述有机成分具有极性共价键，能吸附反应腔内的杂质颗粒。优选的，所述覆盖层含有C、H元素，形成C-H极性共价键。优选的，形成的所述覆盖层的厚度为O 2800人。本专利技术的技术方案还提供一种化学气相沉积设备，包括反应腔，所述反应腔内壁具有覆盖层，所述覆盖层能吸附反应腔内的杂质颗粒。优选的，所述反应腔为化学气相沉积工艺的反应腔。优选的，所述覆盖层采用化学气相沉积工艺形成。优选的，所述化学气相沉积工艺中的反应物包括四二甲基胺钛、三甲基镓、三乙酰丙酮铱或二乙酰丙酮钼。优选的，所述化学气相沉积工艺的温度范围为350°C 400°C，压力范围为I托飞 托，反应时间为(Γ300秒。优选的，所述覆盖层含有有机成分，所述有机成分具有极性共价键，能吸附反应腔内的杂质颗粒。优选的，所述覆盖层含有C、H元素，形成C-H极性共价键。优选的，所述覆盖层的厚度为(K2800A。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点用化学气相沉积工艺在衬底形成薄膜之前，在反应腔的内壁形成覆盖层，所述覆盖层富含有机成分，而所述有机成份中的C、H等元素，容易和腔内杂质形成共价键将杂质吸附，从而能有效吸收后续在腔体内进行化学气相沉积过程中形成的副产物杂质，所述杂质来自反应物在热反应过程中分解产生的副产物或者其他处理过程中产生的副产物，从而有效降低反应过程中反应腔内的杂质颗粒的含量，减少化学气相沉积工艺形成的薄膜表面的颗粒杂质等缺陷，提高形成的薄膜的质量。进一步的，由于现有的化学气相沉积(CVD)设备进行CVD反应过程中不对反应腔作清洁处理，腔体内的组件在反应过程中会对产生的副产物等杂质具有一定的吸附能力，但是这种吸附能力随着沉积次数的增加而显著下降，而形成的薄膜中杂质含量则会逐渐提高，影响薄膜的质量。直到对CVD设备进行保养，更换设备组件才能使这种吸附能力得到恢复。为了获得高质量的沉积薄膜，就需要频繁的对设备进行保养，更换设备组件，这对于沉积效率影响很大。而形成有这种覆盖层的CVD设备，对于腔内杂质吸附能力明显增强，从而可以降低设备保养的频率，提高设备的生产效率。附图说明图I是薄I吴表面具有杂质颗粒的不意图；图2是本专利技术实施例的减少反应腔内杂质颗粒的方法的流程示意图；图3是本专利技术的实施例采用的化学气相沉积设备示意图；图4是本专利技术的实施例在化学气相沉积设备的反应腔内壁形成覆盖层的示意图；图5至图7是本专利技术在衬底表面形成TiN薄膜的剖面示意图；图8是在反应腔内壁形成覆盖层前后，反应腔内的颗粒杂质的含量。图9是在反应腔内壁形成覆盖层前后，在反应腔内形成的TiN薄膜内颗粒杂质的含量。图10是随着时间变化反应腔内杂质含量的变化图。具体实施例方式如
技术介绍
中所述，化学气相沉积(CVD)方法形成的薄膜会吸附一些杂质颗粒，表面会存在缺陷(请参考图I )，杂质颗粒的形成会对薄膜的质量产生不良的影响。譬如作为用作钨填充栓阻挡层的TiN薄膜中存在杂质颗粒会影响到整个集成电路中器件的性能。研究发现，化学气相沉积技术在一定温度下将反应物热分解形成所需要的化合物和一些副产物，而整个反应在一个反应腔室内形成，所述副产物很容易在后续的反应过程中被薄膜吸附或者沉积在薄膜表面，形成杂质颗粒，进而影响薄膜的质量。为解决上述问题，本专利技术的技术方案提出了一种减少反应腔内杂质颗粒的方法以及采用该方法的化学气相沉积设备，利用化学气相沉积的方法，在反应腔内壁形成覆盖层，可以有效吸收后续对衬底进行化学沉积过程中腔体内的杂质，减少杂质被薄膜吸附的可能性，从而提高在衬底上形成的薄膜的质量。下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术的保护范围。请参考图2，本专利技术实施例的实施步骤，包括SlOl :提供化学气相沉积设备；S102 :提供替换基片于加热平台，通入反应气体，在反应腔内壁形成覆盖层。请参考图3，提供化学气相沉积设备，对该反应设备的反应腔进行清洁和预设步骤。具体的，本实施例采用CVD设备，所述CVD设备包括进气口 101、喷头102、反应腔103、出气口 104、加热平台105和升降杆106。具体的，所述进气口 101外接反应气体源，反应气体通过进气口 101进入反应腔内。喷头102为莲蓬状，其上具有多个孔洞排列，以使反应气体能均匀进入反应腔103。反应腔103内的加热平台105为电阻加热装置，用来对沉积过程中放置于其表面的衬底进行加热。在本专利技术的其他实施例中，所述加热平台也可以是其他类型的加热装置，例如射频加热装置。升降杆106连接加热平台105，用于调节加热平台105的高度，以此来调整喷头到加热平台105表面的距离。反应腔103还具有排气口 104，所述排气口 104连接外界排气装置，将反应腔103内的杂质气体排出，保持反应腔103内的洁净。请参考图4，提供替换基片200于加热平台105，通入反应气体，在反应腔内壁形成覆盖层300。在反应腔内壁形成覆盖层300前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少反应腔内杂质颗粒的方法，其特征在于，包括：提供反应腔；提供替换基片于所述反应腔内；在所述替换基片上及反应腔内壁形成覆盖层，所述覆盖层能吸附反应腔内的杂质颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜杰，姜国伟，牟善勇，赵高辉，高峰，任逸，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：