本发明涉及半导体工艺,特别是涉及一种外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法。
背景技术:
1、低温(小于700℃)外延方法生长锗硅外延材料,在半导体器件制作中占有重要的地位。目前,外延锗硅材料的工艺制造流程中,当待外延沉积晶圆进入腔体前,腔体会先执行镀膜(clean-coat)程序以维持每片待外延沉积晶圆在锗硅外延沉积时腔体内的条件一致性。
2、clean-coat程序一般会先通入刻蚀气体清除腔体残留物,然后再沉积一层材料层,例如硅材料层在腔体内承载晶圆的基座表面上,以使每片待沉积晶圆置于基座表面时具有一致的沉积环境。一般基座的材质为sic,而clean-coat程序在进行刻蚀时使用大于1100℃的温度采用含氯刻蚀气体进行残留物的清除,此方式会损伤基座,容易在基座上产生针眼,从而减少基座的使用寿命。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,用于解决现有技术中在进行锗硅外延材料的工艺制造流程中,采用clean-coat程序以维持每片待外延沉积晶圆在腔体内的条件一致性时,易对腔室中的基座产生针眼损伤,从而减少基座使用寿命的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,所述清洁方法包括:
3、s1、第一阶段清除步骤:于外延工艺后的反应腔室中通入含氯刻蚀气体,并在不小于700℃且小于锗熔点温度的第一温度范围内去除所述反应腔室中晶圆基座上基于锗元素的残留物;其中,所述晶圆基座的材料包括碳化硅材料,所述含氯刻蚀气体通入所述反应腔室中的载气包括氢气;
4、s2、第二阶段清除步骤:于外延工艺的所述反应腔室中继续通入所述含氯刻蚀气体,并在大于锗熔点温度且小于硅熔点温度的第二温度范围内去除所述反应腔室中晶圆基座上基于硅元素的残留物;其中,所述含氯刻蚀气体通入所述反应腔室中的载气包括氢气;
5、其中,所述基于锗元素的残留物形成于所述基于硅元素的残留物的表面上。
6、可选地,步骤s1及步骤s2中的所述外延工艺为锗硅外延工艺。
7、进一步地,所述基于锗元素的残留物包括锗硅,所述基于硅元素的残留物包括硅。
8、可选地,所述第一温度范围为700℃~900℃,所述第二温度范围为1000℃~1200℃。
9、进一步地,步骤s1中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于锗元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第一温度范围内的一个固定温度值;或步骤s1中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于锗元素的残留物时的刻蚀温度选择为多个不同的温度值,且该多个温度值呈递增形式。
10、进一步地,步骤s2中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于硅元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第二温度范围内的一个固定温度值;或步骤s2中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于硅元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第二温度范围内的多个不同的温度值,且该多个温度值呈递增形式。
11、可选地,所述基于硅元素的残留物通过外延工艺沉积于所述晶圆基座的整个上表面。
12、进一步地,所述基于硅元素的残留物的厚度为5μm~10μm。
13、可选地,步骤s1及步骤s2中的所述含氯刻蚀气体为hcl、cl及cl2中的至少一种。
14、可选地,步骤s1的第一阶段清除步骤中去除所述反应腔室中晶圆基座上基于锗元素的残留物的刻蚀时间为1s~100s,步骤s2的第二阶段清除步骤中去除所述反应腔室中晶圆基座上基于硅元素的残留物的刻蚀时间为1s~100s,且步骤s1的第一阶段清除步骤中刻蚀时间与步骤s2的第二阶段清除步骤中刻蚀时间的总和为100s~200s;步骤s1的第一阶段清除步骤中及步骤s2的第二阶段清除步骤中通入所述含氯刻蚀气体的流量为300sccm~2000sccm。
15、如上所述,本发明的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,先通过采用在不小于700℃且小于锗熔点温度的第一温度范围内去除所述反应腔室中晶圆基座上基于锗元素的残留物,选择第一温度范围的前端点值不小于700℃可以有效保证刻蚀速率及刻蚀效果,同时后端点值小于锗熔点温度保证基于锗元素的残留物(锗的熔点约为938℃)及基于硅元素的残留物(硅的熔点约为1414℃)为固态,从而使基于锗元素的残留物主要在该第一阶段被实质性清除;然后通过采用大于锗熔点温度且小于硅熔点温度的第二温度范围内去除所述反应腔室中晶圆基座上基于硅元素的残留物,以在保证基于硅元素的残留物在固态下被高效的刻蚀清除。由于在第一阶段已将基于锗元素的残留物基本清除甚至完全清除,所以在第二阶段的清除过程中残留物中基本不包含锗元素甚至不包含锗元素,因而即使第二阶段的刻蚀清除温度大于锗熔点,也不会产生锗元素进入碳化硅材质的晶圆基座表面对其产生腐蚀的问题,从而可在高效去除基于硅元素的残留物的同时有效降低甚至避免锗元素对晶圆基座产生损伤形成针眼,有效延长晶圆基座的使用寿命。
1.一种外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于,所述清洁方法包括:
2.根据权利要求1所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:步骤s1及步骤s2中的所述外延工艺为锗硅外延工艺。
3.根据权利要求2所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:所述基于锗元素的残留物包括锗硅,所述基于硅元素的残留物包括硅。
4.根据权利要求1所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:所述第一温度范围为700℃~900℃,所述第二温度范围为1000℃~1200℃。
5.根据权利要求1或4所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:步骤s1中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于锗元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第一温度范围内的一个固定温度值;或步骤s1中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于锗元素的残留物时的刻蚀温度选择为多个不同的温度值,且该多个温度值呈递增形式。
6.根据权利要求1或4所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:步骤s2中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于硅元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第二温度范围内的一个固定温度值;或步骤s2中去除所述反应腔室中所述晶圆基座上基于硅元素的残留物时的刻蚀温度选择为所述第二温度范围内的多个不同的温度值,且该多个温度值呈递增形式。
7.根据权利要求1所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:所述基于硅元素的残留物通过外延工艺沉积于所述晶圆基座的整个上表面。
8.根据权利要求7所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:所述基于硅元素的残留物的厚度为5μm~10μm。
9.根据权利要求1所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:步骤s1及步骤s2中的所述含氯刻蚀气体为hcl、cl及cl2中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的外延工艺反应腔室中晶圆基座的清洁方法,其特征在于:步骤s1的第一阶段清除步骤中去除所述反应腔室中晶圆基座上基于锗元素的残留物的刻蚀时间为1s~100s,步骤s2的第二阶段清除步骤中去除所述反应腔室中晶圆基座上基于硅元素的残留物的刻蚀时间为1s~100s,且步骤s1的第一阶段清除步骤中刻蚀时间与步骤s2的第二阶段清除步骤中刻蚀时间的总和为100s~200s;步骤s1的第一阶段清除步骤中及步骤s2的第二阶段清除步骤中通入所述含氯刻蚀气体的流量为300sccm~2000sccm。
