[發明專利]外延生長預處理方法以及外延生長預處理工藝腔

有效

• 申請號: 201210484714.5
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102938369A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 嚴利人;劉志弘;周衛;張偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;C23C16/46
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所 11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本發明涉及半導體制作方法以及制作設備，尤其涉及一種外延生長預處理方法以及外延生長預處理工藝腔。

背景技術

在微電子制造中，外延生長是一種重要的單步工藝技術。外延生長是要在原先材料即襯底的表面通過原子向外嚴格有序的延伸排列，而得到一定厚度的外延材料，從而滿足器件或電路設計所需的電阻或厚度等相關設計要求。

如果延伸的材料與原先的襯底材料相同為同質外延，如果不同則為異質外延。在外延生長過程中要求襯底表面原子排列與內部原子的排列情況完全相同，這樣延伸性的生長才能夠順利進行，并且所生長出來的材料方能保持與內部原子相同的有序排列。

由于襯底的表面通常吸附有較多的雜質，表面原子的種類以及排列方式均與襯底內部的不同，故在進行外延生長之前必須進行表面除雜以及規范原子排列等預處理。

現有襯底的表面預處理方法包括以下步驟：

1：對襯底晶圓片施加高溫，通常為1000℃左右；

2：通入高純氫氣(還原性氣氛)，令表面雜質原子與硅原子之間的化學鍵斷裂或者解除吸附；

3：雜質原子進入氣氛中被排出，表面硅原子恢復有序排列。其中部分襯底表面的硅原子的懸掛鍵由氫原子配對。

上述方法存在以下不足：

1：高溫加熱整個襯底，易導致表面雜質向襯底內部擴散，從而影響最終產品的品質；

2：高溫加熱整個襯底，在實際操作過程中需要額外的配置預處理腔，且所述的表面預處理腔內需設置可以提供高溫加熱至上千度的加熱裝置，工藝腔的腔體需要耐高溫，從而工藝腔設計難度大；

3：高溫加熱襯底，操作繁瑣，效率較低。

發明內容

為克服上述問題，本發明提供一種不需高溫加熱步驟，襯底整體在較低溫度下即能完成且不會造成表面雜質因整體高溫向襯底內部擴散、設備設計簡單、制作簡便的外延生長預處理方法以及外延生長預處理工藝腔。

為達上述目的，本發明外延生長預處理方法為使用激光照射襯底，以使所述襯底所需外延生長的表面局部升溫至外延生長預處理所需溫度；

其中，所述襯底位于還原性氣體中。

進一步地，所述外延生長預處理方法包括以下具體步驟：

步驟1：將襯底置于工藝腔體內；

步驟2：對所述工藝腔體抽真空；

步驟3：向工藝腔體充入還原性氣體；

步驟4：用激光照射襯底。

進一步地，所述工藝腔體充入還原性氣體后形成的還原氣壓小于大氣壓。

進一步地，所述還原氣壓大小為0.5-0.9個標準大氣壓。

進一步地，所述激光的波長為248nm-1um。

進一步地，所述激光的光斑大小為1平方毫米至1平方厘米；所述激光的功率為10W-100W。

為達上述目的，本發明外延生長預處理工藝腔，包括工藝腔體；所述工藝體腔上設有進氣口以及出氣口，所述外延生長預處理工藝腔還包括一個用于照射位于所述腔體內的襯底的激光裝置。

優選地，所述激光裝置包括依次連接的激光發射器、能擺動的導光臂以及導光臂驅動。

優選地，所述激光發射器和所述導光臂位于所述工藝腔體的外側；所述腔體上設有用于激光射入的透明窗。

優選地，所述激光發射器位于所述工藝腔體的外側，所述導光臂部分位于所述工藝腔體內。

本發明外延生長預處理方法以及外延生長預處理工藝腔的有益效果：

本發明外延生長預處理方法以及外延生長預處理工藝腔，采用激光照射襯底對需要進行外延生長的表面進行局部加熱方法，取代傳統方法中對襯底整體的高溫加熱，為還原性氣氛中的化學反應以及雜質與襯底原子之間的解吸附或者化學鍵斷裂提供能量。具有以下優點：

1：相對于傳統工藝，本發明襯底僅在需要外延生長的表面局部產生高溫，襯底整體不會產生高溫，避免整個襯底表面的雜質、尤其是不需要外延生長側的雜質的擴散現象加劇，從而避免了因高溫導致雜質向襯底內部擴散導致的產品質量差的問題；

2：不需要高溫加熱，預處理方法所用的工藝腔可以不用耐高溫且不需設置可以提供上千度的高溫加熱裝置，故對工藝腔的設計難度降低，節省了設備成本、簡化了生產設備。

3：避開了操作繁瑣、時間長的高溫加熱，取而代之以簡單、快捷的激光照射，操作簡單、實現方便。

附圖說明

圖1是本發明外延生長預處理方法實施例二所述的流程圖；

圖2是本發明外延生長預處理工藝腔第二實施例所述的結構示意圖；