化學氣相沉積設備保養后復機方法
【專利摘要】本發明揭示了一種化學氣相沉積設備保養后復機方法，包括：將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中；對所述虛擬晶圓淀積一硅層；對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層。采用本發明的化學氣相沉積設備保養后復機方法，在進行正常的工藝沉積時，即在所述化學氣相沉積設備中放入產品晶圓，在所述產品晶圓上淀積鍺薄膜或鍺化硅薄膜時，可以降低所述化學氣相沉積設備中剝落缺陷的發生，使得化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
【專利說明】化學氣相沉積設備保養后復機方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造【技術領域】，特別是涉及一種化學氣相沉積設備保養后復機方法。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積(chemical vapor deposit1n,簡稱CVD),是大規模集成電路(LSI)和超大規模集成電路(VLSI)以及半導體光電器件工藝領域里的主要工藝之一，CVD工藝主要用于半導體薄膜的制備。CVD設備大致可以分為以下幾類:低壓化學氣相沉積(lowpressure chemical vapor deposit1n,簡稱 LPCVD)、常壓化學氣相沉積(atmosphericpressure chemical vapor deposit1n,簡稱APCVD)、等離子體增強化學氣相沉積法(plasma enhanced chemical vapor deposit1n,簡稱PECVD)和金屬有機化學氣相沉積法(metal-organic chemical vapor deposit1n,簡稱 M0CVD)。LPCVD 技術因為可以調高沉積薄膜的質量，使膜層具有均勻性好、缺陷密度低、臺階覆蓋性好等優點，已經成為制備半導體薄膜的主要方法。
[0003]微機電系統(Micro-Electro-MechanicalSystems,簡稱 MEMS)技術是一個全新的【技術領域】和產業，主要包括微型機構、微型傳感器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分。MEMS技術具有高精度、高效能等優點，所以，現有技術將MEMS技術應用于LPCVD淀積工藝，得到了 MEMS LPCVD Furnace (爐管)工藝，主要用于淀積鍺或鍺化硅，以提高低壓化學氣相沉積工藝的效率與穩定性。
[0004]圖1為現有技術中微機電系統低壓化學氣相沉積設備的示意圖，低壓化學氣相沉積設備100包括石英管110、碳化硅內管120、碳化硅晶舟130、進氣管(Nozzle) 140、熱電偶150以及基座160。碳化硅內管120位于石英管110內，碳化硅晶舟130用于放置晶圓131，并位于碳化硅內管120內。熱電偶150位于碳化硅內管120和石英管110之間，基座160用于支撐石英管110、碳化硅內管120以及碳化硅晶舟130，進氣管140用于向晶圓131提供反應氣體，以在晶圓131上生長沉積薄膜。
[0005]然而，在晶圓131上生長沉積薄膜時，由于在原理上不能使所有的反應氣體在晶圓131上反應，所以，在低壓化學氣相沉積設備100的部件(例如石英管110、碳化硅內管120、碳化硅晶舟130、進氣管140、熱電偶150以及基座160等)上會附著副產物。長期生產后，該副產物會以微粒(particle)的形式影響薄膜的生長，妨礙良好品質的薄膜的形成。其中，石英管110、進氣管140以及熱電偶150等石英部件上的副產物更容易產生剝落缺陷(peeling defect),從而產生微粒。為此，必須定期的對低壓化學氣相沉積設備100進行保養(Preventive Maintenance,簡稱 PM)。
[0006]由于MEMS LPCVD Furnace是一門新興的技術，因此業界沒有專門的一個保養后復機(recover)標準或者流程。因此，保養后順利的復機并保證微粒處于可控范圍成為一個重要的課題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于，提供一種化學氣相沉積設備保養后復機方法，能夠保正化學氣相沉積設備進行保養并復機后，化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供一種化學氣相沉積設備保養后復機方法包括:
[0009]步驟一:將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中；
[0010]步驟二:對所述虛擬晶圓淀積一娃層；
[0011]步驟三:對所述虛擬晶圓淀積一鍺化娃層。
[0012]進一步的，在所述步驟一之前，還包括:更換所述化學氣相沉積設備的石英部件。
[0013]進一步的，在所述步驟一之前，還包括:清洗所述化學氣相沉積設備的碳化硅部件以及金屬部件。
[0014]進一步的，在所述步驟三之后，還包括:對所述虛擬晶圓淀積一鍺層。
[0015]進一步的，在所述對所述虛擬晶圓淀積一鍺層的步驟中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°c。
[0016]進一步的，在所述對所述虛擬晶圓淀積一鍺層的步驟中，對所述虛擬晶圓淀積所述鍺層的程式與對產品晶圓淀積鍺的程式相同。
[0017]進一步的，所述鍺層的厚度為2 μ m?5 μ m。
[0018]進一步的，在所述步驟二中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于 100。。。
[0019]進一步的，在所述步驟二中，對所述虛擬晶圓淀積所述硅層的程式與對產品晶圓淀積硅薄膜的程式相同。
[0020]進一步的，所述硅層的厚度為0.2μπι?Ιμπι。
[0021]進一步的，在所述步驟三中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于 100。。。
[0022]進一步的，在所述步驟三中，對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化硅層的程式與對產品晶圓淀積鍺化硅薄膜的程式相同。
[0023]進一步的，所述鍺化娃層的厚度為5 μ m?30 μ m。
[0024]與現有技術相比，本發明提供的化學氣相沉積設備保養后復機方法具有以下優占-
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[0025]本發明提供的化學氣相沉積設備保養后復機方法，該化學氣相沉積設備保養后復機方法先將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中，再對所述虛擬晶圓淀積一硅層，之后對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層，與現有技術相比，對所述虛擬晶圓淀積一硅層時，所述化學氣相沉積設備的石英部件同時也淀積一副硅層，所述副硅層與所述石英部件具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副硅層能很好地生長在所述石英部件的表面，而不會脫落；之后對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層，所述副硅層上同時也淀積一副鍺化硅層，所述副硅層與所述副鍺化硅層具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副鍺化硅層能很好地生長在所述副硅層的表面，而不會脫落；之后，在進行正常的工藝沉積時，即在所述化學氣相沉積設備中放入產品晶圓，在所述產品晶圓上淀積鍺薄膜或鍺化硅薄膜時，所述副鍺化娃層上同時也淀積一副鍺薄膜或副鍺化娃薄膜，由于副鍺薄膜或副鍺化娃薄膜與所述副鍺化硅層具有較好的晶格匹配度，副鍺薄膜或副鍺化硅薄膜能很好地生長在所述鍺化硅層的表面，而不會脫落，從而降低剝落缺陷的發生，使得化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為現有技術中微機電系統低壓化學氣相沉積設備的示意圖；
[0027]圖2為本發明一實施例中化學氣相沉積設備保養后復機方法的流程圖；
[0028]圖3a至圖3c為本發明一實施例中化學氣相沉積設備保養后復機方法各步驟中石英部件表面結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合示意圖對本發明的化學氣相沉積設備保養后復機方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。
[0030]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0031]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0032]本發明的核心思想在于，提供一種化學氣相沉積設備保養后復機方法，該化學氣相沉積設備保養后復機方法先將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中，再對所述虛擬晶圓淀積一硅層，之后對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層，在進行正常的工藝沉積時，即在所述化學氣相沉積設備中放入產品晶圓，在所述產品晶圓上淀積鍺薄膜或鍺化硅薄膜時，降低所述化學氣相沉積設備中剝落缺陷的發生，使得化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
[0033]以下結合圖2和圖3a至圖3c來具體說明本發明的化學氣相沉積設備保養后復機方法，圖2為本發明一實施例中化學氣相沉積設備保養后復機方法的流程圖，圖3a至圖3c為本發明一實施例中化學氣相沉積設備保養后復機方法各步驟中石英部件表面結構的示意圖。
[0034]在本實施例中，進行步驟S01之前，還包括更換所述化學氣相沉積設備的石英部件，其中，所述石英部件包括石英管、進氣管以及熱電偶等石英部件。但并不限于更換所述化學氣相沉積設備的石英部件，還可以清洗所述化學氣相沉積設備的石英部件，由于在進行保養之前，所述化學氣相沉積設備的石英部件上已經沉積由大量的副產物，所以，在保養時需要將所述石英部件上的副產物清除掉，直接更換所述化學氣相沉積設備的石英部件可以保證所述石英部件非常干凈，從而提高保養的質量。
[0035]在本實施例中，進行步驟S01之前，還包括清洗所述化學氣相沉積設備的碳化硅部件以及金屬部件，例如，碳化硅內管、碳化硅晶舟130等碳化硅部件及基座、蓋板等金屬部件，一般，不需要對所述化學氣相沉積設備的碳化硅部件以及金屬部件進行更換，但如果所述碳化硅部件以及金屬部件的質量出現問題時，可以更換所述碳化硅部件以及金屬部件。
[0036]接著，進行步驟S01，參見圖2，將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中，在本實施例中，所述化學氣相沉積設備為微機電系統低壓化學氣相沉積設備，所以將所述虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的晶舟中。
[0037]然后，進行步驟S02,對所述虛擬晶圓淀積一娃層。在對所述虛擬晶圓淀積所述娃層時，所述化學氣相沉積設備的石英部件211同時也淀積一副硅層212，可以將所述石英部件211表面的一些微小peeling固定，如圖3a所示。所述副娃層212與所述石英部件211具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副硅層212能很好地生長在所述石英部件211的表面，而不會脫落。
[0038]較佳的，在步驟S02中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°C，例如，在本實施例中，所述微機電系統低壓化學氣相沉積設備的晶舟的正常溫度約為350°C，則對所述虛擬晶圓淀積所述硅層的溫度可以選擇為400°C，以防止所述副硅層212產生peeling defect。優選的，對所述虛擬晶圓淀積所述娃層的程式(recipe)與對產品晶圓淀積硅薄膜的程式相同，可以使得所述化學氣相沉積設備的反應腔的環境與生產(run)產品晶圓時反應腔的環境更接近。其中，所述硅層的厚度為0.2μπι?Ιμπι，如0.5 μ m、0.8 μ m,使得所述副娃層212的厚度也約為0.2 μ m?1 μ m。但所述娃層的厚度并不限于為0.2μπ--Ιμ--，還可以為2μπ?等，亦在本發明的思想范圍之內。
[0039]之后，進行步驟S03，對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層。在對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化硅層時，所述副硅層212上同時也淀積一副鍺化硅層213，以為產品淀積時良好的微粒控制做準備，如圖3b所示。所述副硅層212與所述副鍺化硅層213具有較好的晶格匹配度，從而使得副鍺化硅層213能很好地生長在所述副硅層212的表面，而不會脫落。并且，在此過程中，可以監控(monitor)所述副鍺化硅層213的參數(比如膜厚)，以了解保養后所述化學氣相沉積設備的溫度、壓力、流量對于厚度、濃度等一系列參數的變化。
[0040]較佳的，在步驟S03中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°C，例如，在本實施例中，所述微機電系統低壓化學氣相沉積設備的晶舟的正常溫度約為350°C，則對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化硅層的溫度可以選擇為420°C，以防止所述副鍺化娃層213產生peeling defect。優選的,對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化娃層的程式(recipe)與對產品晶圓淀積鍺化硅薄膜的程式相同，可以使得所述化學氣相沉積設備的反應腔的環境與生產(run)產品晶圓時反應腔的環境更接近。其中，所述鍺化硅層的厚度為5 μ m?30 μ m,如10 μ m、20 μ m,使得所述副娃層212的厚度也約為5 μ m?30 μ m。但所述硅層的厚度并不限于為5 μ m?30 μ m，還可以為40 μ m等，亦在本發明的思想范圍之內。[0041 ] 在本實施例中，在進行步驟S03之后，還包括對所述虛擬晶圓淀積一鍺層。在對所述虛擬晶圓淀積所述鍺層時，所述副鍺化硅層213上同時也淀積一副鍺層214，如圖3c所示。所述副鍺化硅層213與所述副鍺層214具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副鍺層214能很好地生長在所述副鍺化硅層213的表面，而不會脫落。并且，在此過程中，可以監控(monitor)所述副鍺層214的參數(比如膜厚)，以了解保養后所述化學氣相沉積設備的溫度、壓力、流量對于厚度、濃度等一系列參數的變化。
[0042]較佳的，在對所述虛擬晶圓淀積所述鍺層的步驟中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°c，例如，在本實施例中，所述微機電系統低壓化學氣相沉積設備的晶舟的正常溫度約為350°c，則對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化硅層的溫度可以選擇為440°C,以防止所述副鍺層214產生peeling defect。優選的，對所述虛擬晶圓淀積所述鍺層的程式(recipe)與對產品晶圓淀積鍺層薄膜的程式相同，可以使得所述化學氣相沉積設備的反應腔的環境與生產(run)產品晶圓時反應腔的環境更接近。其中，所述鍺層的厚度為2μηι?5μηι,如3μ m、4 μ m,使得所述副鍺層214的厚度也約為2 μ m?5 μ m。但所述硅層的厚度并不限于為2 μ m?5 μ m，還可以為8 μ m等，亦在本發明的思想范圍之內。
[0043]之后，在進行正常的工藝沉積時，即在所述化學氣相沉積設備中放入產品晶圓，在所述產品晶圓上淀積鍺薄膜或鍺化硅薄膜時，所述副鍺化硅層213(或所述副鍺層214)上同時也淀積一副鍺薄膜或副鍺化娃薄膜，由于副鍺薄膜或副鍺化娃薄膜與所述副鍺化娃層213 (或所述副鍺層214)具有較好的晶格匹配度，副鍺薄膜或副鍺化硅薄膜能很好地生長在所述副鍺化硅層213(或所述副鍺層214)的表面，而不會脫落，從而降低剝落缺陷的發生，使得化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
[0044]綜上所述，本發明提供一種化學氣相沉積設備保養后復機方法，該化學氣相沉積設備保養后復機方法先將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中，再對所述虛擬晶圓淀積一硅層，之后對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層。與現有技術相比，本發明提供的化學氣相沉積設備保養后復機方法具有以下優點:
[0045]對所述虛擬晶圓淀積一硅層時，所述化學氣相沉積設備的石英部件同時也淀積一副硅層，所述副硅層與所述石英部件具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副硅層能很好地生長在所述石英部件的表面，而不會脫落；之后對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層，所述副硅層上同時也淀積一副鍺化硅層，所述副硅層與所述副鍺化硅層具有較好的晶格匹配度，從而使得所述副鍺化硅層能很好地生長在所述副硅層的表面，而不會脫落；之后，在進行正常的工藝沉積時，即在所述化學氣相沉積設備中放入產品晶圓，在所述產品晶圓上淀積鍺薄膜或鍺化娃薄膜時，所述副鍺化娃層上同時也淀積一副鍺薄膜或副鍺化娃薄膜，由于副鍺薄膜或副鍺化硅薄膜與所述副鍺化硅層具有較好的晶格匹配度，副鍺薄膜或副鍺化硅薄膜能很好地生長在所述鍺化硅層的表面，而不會脫落，從而降低剝落缺陷的發生，使得化學氣相沉積設備中的微粒處于可控范圍。
[0046]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種化學氣相沉積設備保養后復機方法,包括: 步驟一:將虛擬晶圓放入所述化學氣相沉積設備的反應腔中； 步驟二:對所述虛擬晶圓淀積一娃層； 步驟三:對所述虛擬晶圓淀積一鍺化硅層。
2.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟一之前，還包括:更換所述化學氣相沉積設備的石英部件。
3.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟一之前，還包括:清洗所述化學氣相沉積設備的碳化硅部件以及金屬部件。
4.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟三之后，還包括:對所述虛擬晶圓淀積一鍺層。
5.如權利要求4所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述對所述虛擬晶圓淀積一鍺層的步驟中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100。。。
6.如權利要求4所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述對所述虛擬晶圓淀積一鍺層的步驟中，對所述虛擬晶圓淀積所述鍺層的程式與對產品晶圓淀積鍺的程式相同。
7.如權利要求4所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，所述鍺層的厚度為2 μ m?5 μ m0
8.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°C。
9.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟二中，對所述虛擬晶圓淀積所述硅層的程式與對產品晶圓淀積硅薄膜的程式相同。
10.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，所述娃層的厚度為0.2 μ m?I μ m。
11.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述化學氣相沉積設備的反應腔的溫度變化小于等于100°C。
12.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，在所述步驟三中，對所述虛擬晶圓淀積所述鍺化硅層的程式與對產品晶圓淀積鍺化硅薄膜的程式相同。
13.如權利要求1-7中任意一項所述的化學氣相沉積設備保養后復機方法，其特征在于，所述鍺化娃層的厚度為5 μ m?30 μ m。
【文檔編號】C23C16/44GK104250727SQ201310261364
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】沈建飛 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司