[發(fā)明專利]減少反應(yīng)腔內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法和化學(xué)氣相沉積設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210402056.0
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102912318A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜杰;姜國偉;牟善勇;趙高輝;高峰;任逸
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種減少反應(yīng)腔內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法和一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

背景技術(shù)

化學(xué)氣相沉積（CVD）是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大部分的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。該工藝一般包含以下過程：氣體反應(yīng)物通過對流和擴散到達(dá)襯底表面；襯底表面吸附氣體分子，并發(fā)生反應(yīng)，生成薄膜和氣態(tài)副產(chǎn)物；氣態(tài)副產(chǎn)物解吸并離開襯底表面，通過排氣裝置離開反應(yīng)腔。其中金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)作為化合物半導(dǎo)體材料研究和生產(chǎn)的手段，它的高質(zhì)量、穩(wěn)定性、重復(fù)性及規(guī)模化為業(yè)界所看重。在超大規(guī)模集成電路的制造中，它主要用來沉積氮化鈦，用作鎢填充栓的阻擋層。

由于在CVD薄膜的形成過程中，存在熱分解等過程會形成副產(chǎn)物，而這一過程需要在反應(yīng)腔內(nèi)進行，使得所述副產(chǎn)物會在腔體內(nèi)形成雜質(zhì)顆粒，通常雜質(zhì)會存在于形成的薄膜中，尤其對于金屬膜，如氮化鈦，其中的雜質(zhì)含量會明顯對其特性產(chǎn)生不良影響，從而影響整個集成電路中器件的性能。

更多關(guān)于氣相沉積的方法，請參考美國專利US20110086496A1的公開文件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種減少反應(yīng)腔內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法和一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，所述減少反應(yīng)腔雜質(zhì)顆粒的方法能夠有效降低反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒含量，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備利用所述減少反應(yīng)腔體雜質(zhì)顆粒的方法，能夠形成雜質(zhì)少，質(zhì)量高的化學(xué)氣相沉積薄膜。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種減少反應(yīng)腔內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，包括：提供反應(yīng)腔；提供替換基片于所述反應(yīng)腔內(nèi)；在所述替換基片上及反應(yīng)腔內(nèi)壁形成覆蓋層，所述覆蓋層能吸附反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔為化學(xué)氣相沉積工藝的反應(yīng)腔。

優(yōu)選的，形成所述覆蓋層的工藝為化學(xué)氣相沉積。

優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積工藝中的反應(yīng)物為四二甲基胺鈦、三甲基鎵、三乙酰丙酮銥或二乙酰丙酮鉑。

優(yōu)選的，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成覆蓋層之前，放置替換基片于反應(yīng)腔內(nèi)的加熱平臺上。

優(yōu)選的，形成所述覆蓋層的溫度范圍為350℃~400℃，壓力范圍為1托~5托，反應(yīng)時間為0~300秒。

優(yōu)選的，所述覆蓋層含有有機成分，所述有機成分具有極性共價鍵，能吸附反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。

優(yōu)選的，所述覆蓋層含有C、H元素，形成C-H極性共價鍵。

優(yōu)選的，形成的所述覆蓋層的厚度為

本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁具有覆蓋層，所述覆蓋層能吸附反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔為化學(xué)氣相沉積工藝的反應(yīng)腔。

優(yōu)選的，所述覆蓋層采用化學(xué)氣相沉積工藝形成。

優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積工藝中的反應(yīng)物包括四二甲基胺鈦、三甲基鎵、三乙酰丙酮銥或二乙酰丙酮鉑。

優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積工藝的溫度范圍為350℃~400℃，壓力范圍為1托~5托，反應(yīng)時間為0~300秒。

優(yōu)選的，所述覆蓋層含有有機成分，所述有機成分具有極性共價鍵，能吸附反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒。

優(yōu)選的，所述覆蓋層含有C、H元素，形成C-H極性共價鍵。

優(yōu)選的，所述覆蓋層的厚度為

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

用化學(xué)氣相沉積工藝在襯底形成薄膜之前，在反應(yīng)腔的內(nèi)壁形成覆蓋層，所述覆蓋層富含有機成分，而所述有機成份中的C、H等元素，容易和腔內(nèi)雜質(zhì)形成共價鍵將雜質(zhì)吸附，從而能有效吸收后續(xù)在腔體內(nèi)進行化學(xué)氣相沉積過程中形成的副產(chǎn)物雜質(zhì)，所述雜質(zhì)來自反應(yīng)物在熱反應(yīng)過程中分解產(chǎn)生的副產(chǎn)物或者其他處理過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，從而有效降低反應(yīng)過程中反應(yīng)腔內(nèi)的雜質(zhì)顆粒的含量，減少化學(xué)氣相沉積工藝形成的薄膜表面的顆粒雜質(zhì)等缺陷，提高形成的薄膜的質(zhì)量。

進一步的，由于現(xiàn)有的化學(xué)氣相沉積（CVD）設(shè)備進行CVD反應(yīng)過程中不對反應(yīng)腔作清潔處理，腔體內(nèi)的組件在反應(yīng)過程中會對產(chǎn)生的副產(chǎn)物等雜質(zhì)具有一定的吸附能力，但是這種吸附能力隨著沉積次數(shù)的增加而顯著下降，而形成的薄膜中雜質(zhì)含量則會逐漸提高，影響薄膜的質(zhì)量。直到對CVD設(shè)備進行保養(yǎng)，更換設(shè)備組件才能使這種吸附能力得到恢復(fù)。為了獲得高質(zhì)量的沉積薄膜，就需要頻繁的對設(shè)備進行保養(yǎng)，更換設(shè)備組件，這對于沉積效率影響很大。而形成有這種覆蓋層的CVD設(shè)備，對于腔內(nèi)雜質(zhì)吸附能力明顯增強，從而可以降低設(shè)備保養(yǎng)的頻率，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

附圖說明