[發明專利]一種原位清潔MOCVD反應腔室的方法

有效

• 申請號: 201210364956.0
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102899635A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 尹志堯;杜志游;孟雙;汪洋;張穎
• 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: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種原位清潔MOCVD反應腔室的方法。

背景技術

目前，金屬有機化合物化學氣相沉積（Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition，MOCVD）技術廣泛用于制備第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物（如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、GaP等）。目前工藝水平中，制備第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物之后的MOCVD反應腔室存在的一個主要問題是每個反應步驟之后會在反應腔室內部形成多余的固態副產品沉積物（如含碳有機物或者金屬及其化合物等），這些沉積物沉積在反應腔室內部（如噴淋頭、基座及內壁等處），造成工藝偏差（process?drift）、性能下降，并且容易在制備第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物的過程中在基片表面形成顆粒等雜質，這些雜質會影響后續工藝，因此，在使用過程中，需要對MOCVD的反應腔室進行清潔，以去除反應腔室內部的沉積物，進而提高制備第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物的質量。

現有技術中，去除MOCVD反應腔室內部的沉積物一般采用手動去除的方式，即打開MOCVD反應腔室、然后手動去除噴淋頭等處的沉積物。但是，這種清潔方法生產率低、可重復性差、清潔效率不高。為此，現有技術發展了一些采用原位去除MOCVD反應腔室內部沉積物的方法，這些方法主要將含有鹵化物（halide?chemistries）（如Cl₂、HCl、HBr等）的氣體通入MOCVD反應腔室內部以對沉積物進行原位去除。這種清潔方法無需打開MOCVD反應腔室、可重復性好、清潔效率高、生產率高。

但是，在溫度相對較低的表面（如采用水冷的噴淋頭表面或者反應腔室內壁表面），由于金屬有機化合物前驅反應物（precursors）的不完全分解，這些多余的沉積物通常主要包含相對穩定的有機物配合基（organic?ligands）或者關聯的聚合物以及金屬及其化合物，其中這些相對穩定的有機物配合基（organic?ligands）或者關聯的聚合物主要是高濃度的含碳有機物，此時，這種基于簡單的鹵化物（如Cl₂、HCl、HBr等）的原位清潔方法對去除溫度相對較低表面的沉積物不起作用。

發明內容

為去除MOCVD反應腔室內部溫度相對較低的表面的沉積物，本發明實施例提供一種原位清潔MOCVD反應腔室內部沉積物的方法，所述方法包括：

執行步驟（a）：

向所述反應腔室內部通入第一清潔氣體，并將所述第一清潔氣體在所述反應腔室內部轉化為第一清潔等離子體；和/或，

在所述反應腔室外部將所述第一清潔氣體轉化為所述第一清潔等離子體，并將所述第一清潔等離子體通入所述反應腔室內部；和/或，

向所述反應腔室內部通入所述第一清潔氣體，并維持所述反應腔室內部的溫度在200℃至500℃之間；

并將所述反應腔室內部的壓力保持在第一預定壓力范圍內第一時間段以去除所述反應腔室內部的含碳有機物；其中，所述第一清潔氣體包括還原氣體，所述還原氣體包括N2/H2的混合氣體、NH3中的一種或其組合；

執行步驟（b）：

向所述反應腔室內部通入第二清潔氣體，并將所述第二清潔氣體在所述反應腔室內部轉化為第二清潔等離子體；和/或，

在所述反應腔室外部將所述第二清潔氣體轉化為所述第二清潔等離子體，并將所述第二清潔等離子體通入所述反應腔室內部；和/或，

向所述反應腔室內部通入所述第二清潔氣體，并維持所述反應腔室內部的溫度在200℃至500℃之間；

并將所述反應腔室內部的壓力保持在第二預定壓力范圍內第二時間段以去除所述反應腔室內部的金屬及其化合物；其中所述第二清潔氣體包括第一含鹵素氣體。

優選地，所述第一清潔氣體還包括Ar；和/或，所述第二清潔氣體還包括Ar。

優選地，所述第一清潔氣體還包括第二含鹵素氣體，所述第二含鹵素氣體包括HCl、BCl3、Cl2、H2/Cl2的混合氣體、HBr中的一種或者幾種的組合。

優選地，所述第一清潔氣體中所述還原氣體的摩爾分數大于所述第二含鹵素氣體的摩爾分數。

優選地，所述第二清潔氣體還包括含氧氣體，所述含氧氣體包括O2、O3、CO2、H2O2、N2O、CO中的一種或者幾種的組合。

優選地，所述第二清潔氣體中所述含氧氣體的摩爾分數小于所述第一含鹵素氣體的摩爾分數。