CN104250727A - 化学气相沉积设备保养后复机方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种化学气相沉积设备保养后复机方法，包括：将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中；对所述虚拟晶圆淀积一硅层；对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层。采用本发明的化学气相沉积设备保养后复机方法，在进行正常的工艺沉积时，即在所述化学气相沉积设备中放入产品晶圆，在所述产品晶圆上淀积锗薄膜或锗化硅薄膜时，可以降低所述化学气相沉积设备中剥落缺陷的发生，使得化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

Description

化学气相沉积设备保养后复机方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种化学气相沉积设备保养后复机方法。

背景技术

化学气相沉积(chemical vapor deposition，简称CVD)，是大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)以及半导体光电器件工艺领域里的主要工艺之一，CVD工艺主要用于半导体薄膜的制备。CVD设备大致可以分为以下几类：低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，简称LPCVD)、常压化学气相沉积(atmospheric pressure chemical vapor deposition，简称APCVD)、等离子体增强化学气相沉积法(plasma enhanced chemical vapordeposition，简称PECVD)和金属有机化学气相沉积法(metal-organic chemicalvapor deposition，简称MOCVD)。LPCVD技术因为可以调高沉积薄膜的质量，使膜层具有均匀性好、缺陷密度低、台阶覆盖性好等优点，已经成为制备半导体薄膜的主要方法。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS)技术是一个全新的技术领域和产业，主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分。MEMS技术具有高精度、高效能等优点，所以，现有技术将MEMS技术应用于LPCVD淀积工艺，得到了MEMS LPCVD Furnace(炉管)工艺，主要用于淀积锗或锗化硅，以提高低压化学气相沉积工艺的效率与稳定性。

图1为现有技术中微机电系统低压化学气相沉积设备的示意图，低压化学气相沉积设备100包括石英管110、碳化硅内管120、碳化硅晶舟130、进气管(Nozzle)140、热电偶150以及基座160。碳化硅内管120位于石英管110内，碳化硅晶舟130用于放置晶圆131，并位于碳化硅内管120内。热电偶150位于碳化硅内管120和石英管110之间，基座160用于支撑石英管110、碳化硅内管120以及碳化硅晶舟130，进气管140用于向晶圆131提供反应气体，以在晶圆131上生长沉积薄膜。

然而，在晶圆131上生长沉积薄膜时，由于在原理上不能使所有的反应气体在晶圆131上反应，所以，在低压化学气相沉积设备100的部件(例如石英管110、碳化硅内管120、碳化硅晶舟130、进气管140、热电偶150以及基座160等)上会附着副产物。长期生产后，该副产物会以微粒(particle)的形式影响薄膜的生长，妨碍良好品质的薄膜的形成。其中，石英管110、进气管140以及热电偶150等石英部件上的副产物更容易产生剥落缺陷(peeling defect)，从而产生微粒。为此，必须定期的对低压化学气相沉积设备100进行保养(Preventive Maintenance，简称PM)。

由于MEMS LPCVD Furnace是一门新兴的技术，因此业界没有专门的一个保养后复机(recover)标准或者流程。因此，保养后顺利的复机并保证微粒处于可控范围成为一个重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种化学气相沉积设备保养后复机方法，能够保正化学气相沉积设备进行保养并复机后，化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

为解决上述技术问题，本发明提供一种化学气相沉积设备保养后复机方法包括：

步骤一：将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中；

步骤二：对所述虚拟晶圆淀积一硅层；

步骤三：对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层。

进一步的，在所述步骤一之前，还包括：更换所述化学气相沉积设备的石英部件。

进一步的，在所述步骤一之前，还包括：清洗所述化学气相沉积设备的碳化硅部件以及金属部件。

进一步的，在所述步骤三之后，还包括：对所述虚拟晶圆淀积一锗层。

进一步的，在所述对所述虚拟晶圆淀积一锗层的步骤中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

进一步的，在所述对所述虚拟晶圆淀积一锗层的步骤中，对所述虚拟晶圆淀积所述锗层的程式与对产品晶圆淀积锗的程式相同。

进一步的，所述锗层的厚度为2μm～5μm。

进一步的，在所述步骤二中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

进一步的，在所述步骤二中，对所述虚拟晶圆淀积所述硅层的程式与对产品晶圆淀积硅薄膜的程式相同。

进一步的，所述硅层的厚度为0.2μm～1μm。

进一步的，在所述步骤三中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

进一步的，在所述步骤三中，对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层的程式与对产品晶圆淀积锗化硅薄膜的程式相同。

进一步的，所述锗化硅层的厚度为5μm～30μm。

与现有技术相比，本发明提供的化学气相沉积设备保养后复机方法具有以下优点：

本发明提供的化学气相沉积设备保养后复机方法，该化学气相沉积设备保养后复机方法先将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中，再对所述虚拟晶圆淀积一硅层，之后对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层，与现有技术相比，对所述虚拟晶圆淀积一硅层时，所述化学气相沉积设备的石英部件同时也淀积一副硅层，所述副硅层与所述石英部件具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副硅层能很好地生长在所述石英部件的表面，而不会脱落；之后对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层，所述副硅层上同时也淀积一副锗化硅层，所述副硅层与所述副锗化硅层具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副锗化硅层能很好地生长在所述副硅层的表面，而不会脱落；之后，在进行正常的工艺沉积时，即在所述化学气相沉积设备中放入产品晶圆，在所述产品晶圆上淀积锗薄膜或锗化硅薄膜时，所述副锗化硅层上同时也淀积一副锗薄膜或副锗化硅薄膜，由于副锗薄膜或副锗化硅薄膜与所述副锗化硅层具有较好的晶格匹配度，副锗薄膜或副锗化硅薄膜能很好地生长在所述锗化硅层的表面，而不会脱落，从而降低剥落缺陷的发生，使得化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

附图说明

图1为现有技术中微机电系统低压化学气相沉积设备的示意图；

图2为本发明一实施例中化学气相沉积设备保养后复机方法的流程图；

图3a至图3c为本发明一实施例中化学气相沉积设备保养后复机方法各步骤中石英部件表面结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的化学气相沉积设备保养后复机方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种化学气相沉积设备保养后复机方法，该化学气相沉积设备保养后复机方法先将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中，再对所述虚拟晶圆淀积一硅层，之后对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层，在进行正常的工艺沉积时，即在所述化学气相沉积设备中放入产品晶圆，在所述产品晶圆上淀积锗薄膜或锗化硅薄膜时，降低所述化学气相沉积设备中剥落缺陷的发生，使得化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

以下结合图2和图3a至图3c来具体说明本发明的化学气相沉积设备保养后复机方法，图2为本发明一实施例中化学气相沉积设备保养后复机方法的流程图，图3a至图3c为本发明一实施例中化学气相沉积设备保养后复机方法各步骤中石英部件表面结构的示意图。

在本实施例中，进行步骤S01之前，还包括更换所述化学气相沉积设备的石英部件，其中，所述石英部件包括石英管、进气管以及热电偶等石英部件。但并不限于更换所述化学气相沉积设备的石英部件，还可以清洗所述化学气相沉积设备的石英部件，由于在进行保养之前，所述化学气相沉积设备的石英部件上已经沉积由大量的副产物，所以，在保养时需要将所述石英部件上的副产物清除掉，直接更换所述化学气相沉积设备的石英部件可以保证所述石英部件非常干净，从而提高保养的质量。

在本实施例中，进行步骤S01之前，还包括清洗所述化学气相沉积设备的碳化硅部件以及金属部件，例如，碳化硅内管、碳化硅晶舟130等碳化硅部件及基座、盖板等金属部件，一般，不需要对所述化学气相沉积设备的碳化硅部件以及金属部件进行更换，但如果所述碳化硅部件以及金属部件的质量出现问题时，可以更换所述碳化硅部件以及金属部件。

接着，进行步骤S01，参见图2，将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中，在本实施例中，所述化学气相沉积设备为微机电系统低压化学气相沉积设备，所以将所述虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的晶舟中。

然后，进行步骤S02，对所述虚拟晶圆淀积一硅层。在对所述虚拟晶圆淀积所述硅层时，所述化学气相沉积设备的石英部件211同时也淀积一副硅层212，可以将所述石英部件211表面的一些微小peeling固定，如图3a所示。所述副硅层212与所述石英部件211具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副硅层212能很好地生长在所述石英部件211的表面，而不会脱落。

较佳的，在步骤S02中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃，例如，在本实施例中，所述微机电系统低压化学气相沉积设备的晶舟的正常温度约为350℃，则对所述虚拟晶圆淀积所述硅层的温度可以选择为400℃，以防止所述副硅层212产生peeling defect。优选的，对所述虚拟晶圆淀积所述硅层的程式(recipe)与对产品晶圆淀积硅薄膜的程式相同，可以使得所述化学气相沉积设备的反应腔的环境与生产(run)产品晶圆时反应腔的环境更接近。其中，所述硅层的厚度为0.2μm～1μm，如0.5μm、0.8μm，使得所述副硅层212的厚度也约为0.2μm～1μm。但所述硅层的厚度并不限于为0.2μm～1μm，还可以为2μm等，亦在本发明的思想范围之内。

之后，进行步骤S03，对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层。在对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层时，所述副硅层212上同时也淀积一副锗化硅层213，以为产品淀积时良好的微粒控制做准备，如图3b所示。所述副硅层212与所述副锗化硅层213具有较好的晶格匹配度，从而使得副锗化硅层213能很好地生长在所述副硅层212的表面，而不会脱落。并且，在此过程中，可以监控(monitor)所述副锗化硅层213的参数(比如膜厚)，以了解保养后所述化学气相沉积设备的温度、压力、流量对于厚度、浓度等一系列参数的变化。

较佳的，在步骤S03中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃，例如，在本实施例中，所述微机电系统低压化学气相沉积设备的晶舟的正常温度约为350℃，则对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层的温度可以选择为420℃，以防止所述副锗化硅层213产生peeling defect。优选的，对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层的程式(recipe)与对产品晶圆淀积锗化硅薄膜的程式相同，可以使得所述化学气相沉积设备的反应腔的环境与生产(run)产品晶圆时反应腔的环境更接近。其中，所述锗化硅层的厚度为5μm～30μm，如10μm、20μm，使得所述副硅层212的厚度也约为5μm～30μm。但所述硅层的厚度并不限于为5μm～30μm，还可以为40μm等，亦在本发明的思想范围之内。

在本实施例中，在进行步骤S03之后，还包括对所述虚拟晶圆淀积一锗层。在对所述虚拟晶圆淀积所述锗层时，所述副锗化硅层213上同时也淀积一副锗层214，如图3c所示。所述副锗化硅层213与所述副锗层214具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副锗层214能很好地生长在所述副锗化硅层213的表面，而不会脱落。并且，在此过程中，可以监控(monitor)所述副锗层214的参数(比如膜厚)，以了解保养后所述化学气相沉积设备的温度、压力、流量对于厚度、浓度等一系列参数的变化。

较佳的，在对所述虚拟晶圆淀积所述锗层的步骤中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃，例如，在本实施例中，所述微机电系统低压化学气相沉积设备的晶舟的正常温度约为350℃，则对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层的温度可以选择为440℃，以防止所述副锗层214产生peeling defect。优选的，对所述虚拟晶圆淀积所述锗层的程式(recipe)与对产品晶圆淀积锗层薄膜的程式相同，可以使得所述化学气相沉积设备的反应腔的环境与生产(run)产品晶圆时反应腔的环境更接近。其中，所述锗层的厚度为2μm～5μm，如3μm、4μm，使得所述副锗层214的厚度也约为2μm～5μm。但所述硅层的厚度并不限于为2μm～5μm，还可以为8μm等，亦在本发明的思想范围之内。

之后，在进行正常的工艺沉积时，即在所述化学气相沉积设备中放入产品晶圆，在所述产品晶圆上淀积锗薄膜或锗化硅薄膜时，所述副锗化硅层213(或所述副锗层214)上同时也淀积一副锗薄膜或副锗化硅薄膜，由于副锗薄膜或副锗化硅薄膜与所述副锗化硅层213(或所述副锗层214)具有较好的晶格匹配度，副锗薄膜或副锗化硅薄膜能很好地生长在所述副锗化硅层213(或所述副锗层214)的表面，而不会脱落，从而降低剥落缺陷的发生，使得化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

综上所述，本发明提供一种化学气相沉积设备保养后复机方法，该化学气相沉积设备保养后复机方法先将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中，再对所述虚拟晶圆淀积一硅层，之后对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层。与现有技术相比，本发明提供的化学气相沉积设备保养后复机方法具有以下优点：

对所述虚拟晶圆淀积一硅层时，所述化学气相沉积设备的石英部件同时也淀积一副硅层，所述副硅层与所述石英部件具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副硅层能很好地生长在所述石英部件的表面，而不会脱落；之后对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层，所述副硅层上同时也淀积一副锗化硅层，所述副硅层与所述副锗化硅层具有较好的晶格匹配度，从而使得所述副锗化硅层能很好地生长在所述副硅层的表面，而不会脱落；之后，在进行正常的工艺沉积时，即在所述化学气相沉积设备中放入产品晶圆，在所述产品晶圆上淀积锗薄膜或锗化硅薄膜时，所述副锗化硅层上同时也淀积一副锗薄膜或副锗化硅薄膜，由于副锗薄膜或副锗化硅薄膜与所述副锗化硅层具有较好的晶格匹配度，副锗薄膜或副锗化硅薄膜能很好地生长在所述锗化硅层的表面，而不会脱落，从而降低剥落缺陷的发生，使得化学气相沉积设备中的微粒处于可控范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种化学气相沉积设备保养后复机方法，包括：

步骤一：将虚拟晶圆放入所述化学气相沉积设备的反应腔中；

步骤二：对所述虚拟晶圆淀积一硅层；

步骤三：对所述虚拟晶圆淀积一锗化硅层。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：更换所述化学气相沉积设备的石英部件。

3.如权利要求1所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：清洗所述化学气相沉积设备的碳化硅部件以及金属部件。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤三之后，还包括：对所述虚拟晶圆淀积一锗层。

5.如权利要求4所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述对所述虚拟晶圆淀积一锗层的步骤中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

6.如权利要求4所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述对所述虚拟晶圆淀积一锗层的步骤中，对所述虚拟晶圆淀积所述锗层的程式与对产品晶圆淀积锗的程式相同。

7.如权利要求4所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，所述锗层的厚度为2μm～5μm。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

9.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤二中，对所述虚拟晶圆淀积所述硅层的程式与对产品晶圆淀积硅薄膜的程式相同。

10.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，所述硅层的厚度为0.2μm～1μm。

11.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述化学气相沉积设备的反应腔的温度变化小于等于100℃。

12.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，在所述步骤三中，对所述虚拟晶圆淀积所述锗化硅层的程式与对产品晶圆淀积锗化硅薄膜的程式相同。

13.如权利要求1-7中任意一项所述的化学气相沉积设备保养后复机方法，其特征在于，所述锗化硅层的厚度为5μm～30μm。