[發明專利]真空處理裝置及控制制程顆粒沉積路徑的方法

有效

• 申請號: 201210199548.4
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103510064A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李蒼;劉忠篤
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳世華;馮志云

技術領域

本發明涉及一種真空處理裝置及控制制程顆粒沉積路徑的方法。

背景技術

金屬有機化學氣相沉積(Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition,簡稱MOCVD)是制備半導體薄膜器件的一種關鍵工藝，包括各種微電子器件、薄膜光伏電池、發光二極管等器件的加工生產，都離不開MOCVD工藝。MOCVD工藝在一真空處理裝置中進行，其基本工藝過程是，將制程氣體從氣源引入反應腔室，利用以加熱器加熱的基座引發化學反應，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過程中，薄膜生長所需要的反應物依靠氣體運輸(流動和擴散)到達生長表面，在運輸過程的同時還發生著化學反應，最終生長粒子通過吸附和表面反應，結合進薄膜晶格。MOCVD工藝采用的前驅物為金屬有機化合物，其適用范圍廣泛、工藝過程易于控制。

真空處理裝置在長時間的運行后，容易由于無法預知的因素，比如制程氣體泄漏、制程氣體在進入反應腔室前發生混合反應等，造成噴淋頭下表面、反應腔室側壁上沉積了大量的制程氣體的制程顆粒，例如GaN制程顆粒，制程顆粒的過多沉積甚至會改變反應腔室的物理形態，給MOCVD工藝帶來難以預期的干擾。

現有技術中，一般專門增加一個反應腔室清洗步驟來清洗這些制程顆粒，美國專利“用于真空反應腔室的腔蓋和腔門以及預處理方法”(美國專利號5762748)公開了一種針對反應腔室的預處理步驟，它依次包括化學清洗步驟、噴珠處理步驟、超聲波清洗步驟以及干燥和包裝步驟。

反應腔室清洗工藝需要占用生產時間并帶來專門的開銷，因此設計一種不需采用專門的反應腔室清洗步驟的、并能有效減少制程顆粒在噴淋頭下表面和反應腔室側壁上沉積的真空處理裝置及控制制程顆粒沉積路徑的方法是本領域的一個研發焦點。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種真空處理裝置，它在金屬有機化學氣相沉積工藝過程中在噴淋頭和基座之間通過超聲波發射面板施加以功率密度可變的超聲波，使反應腔室內的制程顆粒受到超聲波的震動影響向下運動并與基座上的基片進行制程反應，從而有效減少制程顆粒在噴淋頭下表面和反應腔室側壁上沉積、且不再需要采用專門的反應腔室清洗步驟。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種真空處理裝置，用于對放置在其中的基片通過化學氣相沉積反應進行加工處理，包括：基座、反應腔室、噴淋頭，基座和噴淋頭分別位于反應腔室內的下部和上部，噴淋頭用于向反應腔室供給金屬有機化學氣相沉積反應所用的制程氣體，基片放置在基座上，該真空處理裝置還包括一個超聲波發生單元，其在反應腔室中產生超聲波，使得反應腔室內的制程顆粒向下運動，與基片進行制程反應。

優選地，超聲波發生單元為一塊超聲波發射面板，超聲波發射面板呈無底面的圓筒形，環繞反應腔室。

優選地，超聲波發射面板的頂端高度大于等于噴淋頭的高度，其底端高度小于等于基座的高度。

優選地，超聲波發生單元為功率密度可調節的超聲波發生單元。

優選地，本發明的真空處理裝置還包括一個超聲波反饋調節單元，其接收超聲波發生單元發出的超聲波信號，根據反應腔室內的制程顆粒的濃度，輸出反饋控制信號調節超聲波發生單元發出的超聲波的功率密度。

本發明的另一個目的在于在金屬有機化學氣相沉積工藝過程中，控制制程顆粒向下運動，使其不在噴淋頭下表面和反應腔室側壁上沉積而在基座的基片上沉積，從而不再需要專門的反應腔室清洗步驟。

對此，本發明公開了一種控制制程顆粒沉積路徑的方法，用于金屬有機化學氣相沉積工藝中，包括下列操作步驟：a)、將基片安裝在基座上；b)、用加熱器加熱該基片；c)、向反應腔室供給制程氣體，并施以射頻能量激發制程氣體，同時在噴淋頭和基座之間施加超聲波，以使反應腔室內的制程顆粒受到超聲波的震動影響向下運動，與放置在基座上的基片進行制程反應。

優選地，超聲波的功率密度為0.5-3瓦/cm²。

優選地，超聲波的頻率為20-100KHZ。

本發明提供的真空處理裝置及控制制程顆粒沉積路徑的方法，在金屬有機化學氣相沉積工藝過程中在噴淋頭和基座之間施加超聲波，使制程顆粒受到超聲波的震動影響向下運動并與基座上的基片進行制程反應，避免了制程顆粒在噴淋頭下表面和反應腔室側壁上的沉積，從而不再需要專門的反應腔室清洗工藝，提高了生產效率、節省了開銷。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例的真空處理裝置縱向剖面結構示意圖。

具體實施方式