CN105448653A - 减少晶圆外延工艺缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少晶圆外延工艺缺陷的方法，包括步骤：使用氯化氢气体清理外延工艺的一反应腔室内残余的覆盖层；向反应腔室内通入氢气并对其作烘烤，去除氯化氢气体吸收的杂质气体；提供半导体晶圆，将晶圆装载进入反应腔室内；在晶圆的表面上生长外延层；待反应腔室和晶圆冷却，并将晶圆卸载退出反应腔室。本发明对于使用氯化氢气体作为反应腔室清洁剂的外延工艺，在清洁反应腔室和晶圆装载进入的步骤之间，在高温下通入大流量的氢气并且作烘烤。通过使用这种方法，利用氢气很强的还原性，释放并去除了氯化氢气体中固化的水汽和氧气等杂质气体，显著地改善了外延工艺产品的缺陷表现，并且提高了最终产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种减少晶圆外延工艺缺陷的方法。
背景技术
在目前的外延工艺中，每一片晶圆在外延(epitaxy)生长之前，一般都需要用到氯化氢(HCL)气体来清理反应腔室(chamber)壁上残余的覆盖层(coating)。这些多余的覆盖层是由上一片晶圆在生长外延层时带来的。通过使用这样的方法可以延长反应腔室和一些其他部件的使用寿命。
图1为现有技术中的一种晶圆外延工艺的方法流程图。如图1所示，该方法流程包括：首先，使用氯化氢气体清理外延工艺的一反应腔室内残余的覆盖层；其次，提供半导体晶圆，将晶圆装载进入反应腔室内；然后，在晶圆的表面上生长外延层；最后，将反应腔室和晶圆冷却，并将晶圆卸载退出反应腔室。
但是，由于氯化氢气体特性较活泼，容易吸收杂质，特别是水汽(H2O)和氧气(O2)。而水汽和氧气会在外延生长时破坏单晶硅的晶格结构，形成位错，从而影响产品的良率(yield)。
因此，通常在业界，氯化氢气瓶的首、尾10％的气体是不允许使用的，因为首、尾10％的氯化氢气体并不清洁，是最脏的。并且在严重影响产品良率的情况下，需要更换氯化氢气体的整套管路。这样会造成极大的浪费，以及机台正常工作时间(up-time)的损失。
所以，需要研究一种方法，来避免氯化氢气体中的水汽和氧气等杂质气体对产品良率的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种减少晶圆外延工艺缺陷(defect)的方法，能够去除用于清理反应腔室的氯化氢气体中的水汽和氧气等杂质气体，提高产品的良率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种减少晶圆外延工艺缺陷的方法，包括步骤：
使用氯化氢气体清理所述外延工艺的一反应腔室内残余的覆盖层；
向所述反应腔室内通入氢气并对其作烘烤，去除所述氯化氢气体吸收的杂质气体；
提供半导体晶圆，将所述晶圆装载进入所述反应腔室内；
在所述晶圆的表面上生长外延层；以及
将所述反应腔室和所述晶圆冷却，并将所述晶圆卸载退出所述反应腔室。
可选地，向所述反应腔室内通入氢气的环境温度为1000摄氏度至1200摄氏度。
可选地，所述氢气通入的流量为10升至200升。
可选地，所述杂质气体包括水汽和氧气。
可选地，所述烘烤的时间长度为10秒至120秒。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
在本发明中，对于使用氯化氢气体作为反应腔室清洁剂的外延工艺，在使用氯化氢气体清洁反应腔室和晶圆装载进入的步骤之间，在高温下通入大流量的氢气并且作烘烤。通过使用这种方法，利用氢气很强的还原性，释放并去除了氯化氢气体中固化的水汽和氧气等杂质气体，显著地改善了外延工艺产品的缺陷表现(defectperformance)，并且很大地提高了最终产品的良率。
另外，由于高温通入大量的氢气是在晶圆装载进入反应腔室之前，所以不会对产品有任何负面影响。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为现有技术中的一种晶圆外延工艺的方法流程图；
图2为本发明一个实施例的能够减少缺陷的晶圆外延工艺的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图2为本发明一个实施例的能够减少缺陷的晶圆外延工艺的方法流程图。如图2所示，该方法流程包括如下动作：
执行步骤S201，使用氯化氢(HCL)气体清理外延工艺的一反应腔室内残余的覆盖层。
执行步骤S202，向反应腔室内通入氢气(H2)并对其作烘烤，去除氯化氢气体吸收的杂质气体。
在本实施例中，向反应腔室内通入氢气的环境温度优选为高温，具体可以是1000摄氏度至1200摄氏度。而为了保证杂质气体的去除效率，该氢气通入的量优选是大流量的，该流量例如为10升至200升。至于烘烤的时间长度可以根据具体的工艺要求来确定，例如为10秒至120秒中的某个时间。
一般地，氢气可以作为外延生长过程中使用的载气，在外延反应过程中，载气携带反应气体进入反应腔室，在外延反应过程结束后排出。而氢气有很强的还原性，高温下能过活化(释放)氯化氢气体中固化的如水汽和氧气等杂质气体，并使之随着氢气气流排出反应腔室。本发明利用了这一理论基础。
执行步骤S203，提供半导体晶圆，将晶圆装载进入反应腔室内。
执行步骤S204，在晶圆的表面上生长外延层。
执行步骤S205，将反应腔室和晶圆冷却，并将晶圆卸载退出反应腔室。
在本发明中，对于使用氯化氢气体作为反应腔室清洁剂的外延工艺，在使用氯化氢气体清洁反应腔室和晶圆装载进入的步骤之间，在高温下通入大流量的氢气并且作烘烤。通过使用这种方法，利用氢气很强的还原性，释放并去除了氯化氢气体中固化的水汽和氧气等杂质气体，显著地改善了外延工艺产品的缺陷表现，并且很大地提高了最终产品的良率。
另外，由于高温通入大量的氢气是在晶圆装载进入反应腔室之前，所以不会对产品有任何负面影响。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种减少晶圆外延工艺缺陷的方法，包括步骤：
使用氯化氢气体清理所述外延工艺的一反应腔室内残余的覆盖层；
向所述反应腔室内通入氢气并对其作烘烤，去除所述氯化氢气体吸收的杂质气体；
提供半导体晶圆，将所述晶圆装载进入所述反应腔室内；
在所述晶圆的表面上生长外延层；以及
将所述反应腔室和所述晶圆冷却，并将所述晶圆卸载退出所述反应腔室。
2.根据权利要求1所述的减少晶圆外延工艺缺陷的方法，其特征在于，向所述反应腔室内通入氢气的环境温度为1000摄氏度至1200摄氏度。
3.根据权利要求2所述的减少晶圆外延工艺缺陷的方法，其特征在于，所述氢气通入的流量为10升至200升。
4.根据权利要求3所述的减少晶圆外延工艺缺陷的方法，其特征在于，所述杂质气体包括水汽和氧气。
5.根据权利要求4所述的减少晶圆外延工艺缺陷的方法，其特征在于，所述烘烤的时间长度为10秒至120秒。
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2014
- 2014-09-01 CN CN201410439919.0A patent/CN105448653A/zh active Pending
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