本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種外延爐腔體的金屬含量控制方法。

背景技術(shù)：

1、外延爐利用三氯氫硅或氯化硅等與氫氣的還原反應(yīng)，在單晶襯底硅片上生長(zhǎng)出單晶外延，隨著生產(chǎn)外延片數(shù)的增加，外延爐的反應(yīng)腔室需停機(jī)清洗保養(yǎng)，在更換配件的過(guò)程中，金屬污染物由外部引入，造成外延爐腔內(nèi)的金屬污染物含量升高，即使?jié)舛群艿?，也?huì)降低外延片的質(zhì)量，最終導(dǎo)致器件性能的降低?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)反應(yīng)腔的清潔方法主要是通過(guò)往腔體內(nèi)通入氯化氫氣體，刻蝕腔內(nèi)殘留的氧化硅后再通過(guò)尾氣處理排出，改善腔內(nèi)環(huán)境。

2、傳統(tǒng)的清潔方法對(duì)金屬含量的改善效果較差，不能將基底表面殘留的金屬雜質(zhì)去除，使金屬雜質(zhì)滲入外延片，導(dǎo)致外延片的金屬超標(biāo)，從而降低了外延片的質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)元器件的性能產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種外延爐腔體的金屬含量控制方法，通過(guò)優(yōu)化方案中的刻蝕工藝和涂覆工藝，改善外延片金屬超標(biāo)的問(wèn)題，從而提高外延片的質(zhì)量。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方法：一種外延爐腔體的金屬含量控制方法，包括以下階段：

3、s100、第一階段清潔，去除腔體內(nèi)殘留物質(zhì)；先在腔體內(nèi)通入氣體去除灰塵和雜質(zhì)殘留，然后加熱元件逐漸升高至一定溫度用于去除基底表面的有機(jī)物和水分，待基底表面的有機(jī)物和水分完全蒸發(fā)后，使用刻蝕氣體去除基底表面的殘留物質(zhì)；

4、s200、第二階段涂覆，在基座表面生長(zhǎng)一層厚度可控的硅層；先在腔體內(nèi)通入氣體去除表面殘留物質(zhì)，接著使用溫度和壓力檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)溫度和壓力，確保腔體內(nèi)溫度和壓力的穩(wěn)定，然后使用反應(yīng)氣體進(jìn)行涂覆，使基座表面生成一層厚度可控的硅層；

5、s300、第三階段冷卻，確保腔體溫度在25℃；先在腔體內(nèi)通入氣體去除表面殘留物質(zhì)，然后將基底溫度降至25℃。

6、在本方案中，首先通過(guò)第一階段清潔，可以有效去除基底表面的殘留物質(zhì)；接著通過(guò)第二階段涂覆，在基座表面形成厚度可控的一層硅層，硅層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與金屬材料之間具有良好的粘附性，減少了附著在基底表面的金屬污染物向外擴(kuò)散。

7、優(yōu)選地，所述第一階段清潔具體包括如下步驟：

8、s110、吹掃，使用惰性氣體作為清潔氣體，通過(guò)噴嘴移動(dòng)清潔，確保腔體內(nèi)無(wú)可見(jiàn)的灰塵和雜質(zhì)殘留，然后使用光學(xué)顯微鏡檢查腔體內(nèi)表面，確認(rèn)無(wú)殘留顆粒；

9、s120、升溫，通過(guò)加熱元件逐漸升高溫度，從室溫升至1000℃，在整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)確保溫度分布均勻；

10、s130、烘烤，在溫度逐漸升高至1000℃時(shí)，然后保持恒溫烘烤，待基底表面的有機(jī)物和水分完全蒸發(fā)，表面呈現(xiàn)干燥狀態(tài)時(shí)，使用檢測(cè)裝置檢測(cè)基底表面，確認(rèn)無(wú)有機(jī)物和水分殘留；

11、s140、穩(wěn)定，烘烤完成后，保持外延腔體內(nèi)的溫度和壓力穩(wěn)定，使用溫度和壓力監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)溫度和壓力，確保腔體內(nèi)的環(huán)境條件的穩(wěn)定；

12、s150、刻蝕，使用刻蝕氣體進(jìn)行刻蝕，并使用顯微鏡檢查基底表面，確認(rèn)

13、無(wú)殘留物質(zhì)。

14、在本階段中，通過(guò)對(duì)外延爐腔體的吹掃，去除了表面的灰塵和雜質(zhì)；通過(guò)高溫烘烤處理，去除了基底表面的有機(jī)物和水分；通過(guò)刻蝕氣體可以有效去除殘留物質(zhì)；在烘烤處理后還進(jìn)行了對(duì)腔體內(nèi)溫度和壓力的穩(wěn)定處理，為蝕刻步驟的實(shí)現(xiàn)提供了適合的環(huán)境條件。

15、優(yōu)選地，所述刻蝕步驟的時(shí)間為36s至53s，將刻蝕時(shí)間延長(zhǎng)，可以使基座表面的殘留物質(zhì)能徹底去除。

16、優(yōu)選地，所述刻蝕步驟中使用的氣體為氯化氫，刻蝕速率為0.25μm/s，可以有效去除基座表面的殘留物質(zhì)。

17、優(yōu)選地，所述第二階段涂覆具體包括如下步驟：

18、s210、吹掃，使用惰性氣體作為清潔氣體，通過(guò)噴嘴移動(dòng)清潔，確保腔體內(nèi)無(wú)可見(jiàn)的灰塵和雜質(zhì)殘留，然后使用光學(xué)顯微鏡檢查腔體內(nèi)表面，確認(rèn)無(wú)殘留顆粒；

19、s220、穩(wěn)定，保持外延腔體內(nèi)的溫度和壓力穩(wěn)定，使用溫度和壓力監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)溫度和壓力，確保腔體內(nèi)的環(huán)境條件的穩(wěn)定；

20、s230、涂覆，使用反應(yīng)氣體進(jìn)行涂覆，使基座表面生長(zhǎng)一層厚度可控的硅層，并使用厚度測(cè)量裝置測(cè)量硅層的厚度，確保其均勻性和厚度控制。

21、在本階段中，外延爐腔體內(nèi)部進(jìn)行吹掃，可以去除表面的殘留物；對(duì)腔體內(nèi)溫度和壓力進(jìn)行了穩(wěn)定處理，為后續(xù)的涂覆步驟創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件；另外，在涂覆步驟中基座表面生長(zhǎng)出的厚度可控的硅層，起著保護(hù)膜的作用，可有效阻擋金屬污染物向外延片的擴(kuò)散。

22、優(yōu)選地，所述涂覆步驟中硅層的厚度為1-2μm。將硅層的厚度增加，可以減少金屬污染物對(duì)外延片的影響，但是硅層過(guò)厚，又會(huì)導(dǎo)致基座與外部支撐基座的銷粘連在一起，綜合兩者的優(yōu)缺點(diǎn)后，將硅層的厚度控制在1-2μm之間。

23、優(yōu)選地，所述涂覆步驟中使用的反應(yīng)氣體為三氯氫硅和氫氣，用以在基座表面生長(zhǎng)一層厚度可控的硅層，硅層起到了保護(hù)膜的作用。

24、優(yōu)選地，所述涂覆步驟的時(shí)間為45s至125s，延長(zhǎng)了涂覆步驟的時(shí)間，可以使基座表面的硅層厚度增加，進(jìn)而有效地阻擋基底表面的金屬污染物向外延層擴(kuò)散。

25、優(yōu)選地，所述涂覆步驟中引入氬氣作為載流子，所述氬氣占總氣體流量的10%至30%，使涂覆步驟得到進(jìn)一步優(yōu)化，確保了保護(hù)膜的均勻性和厚度控制。

26、優(yōu)選地，所述第三階段冷卻具體包括如下步驟：

27、s310、吹掃，使用惰性氣體作為清潔氣體，通過(guò)噴嘴移動(dòng)清潔，確保腔體內(nèi)無(wú)可見(jiàn)的灰塵和雜質(zhì)殘留，然后使用光學(xué)顯微鏡檢查腔體內(nèi)表面，確認(rèn)無(wú)殘留顆粒；

28、s320、冷卻，先將基底溫度降至室溫，并使用溫度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)溫度，確保溫度穩(wěn)定至25℃。

29、完成第一階段清潔和第二階段涂覆后，外延爐腔體仍處于高溫狀態(tài)，因此，本階段的主要目的是降溫。

30、本發(fā)明具有以下有益效果：

31、1、通過(guò)多階段的清潔、涂覆和冷卻步驟，有效減少了外延片的金屬含量，提高了外延片的純凈度和質(zhì)量，不僅延長(zhǎng)了外延片的使用壽命，還提高了外延片的性能和可靠性，適用于高性能半導(dǎo)體器件的制造。

32、2、通過(guò)清潔步驟，包括吹掃、升溫、烘烤、穩(wěn)定和刻蝕，徹底去除了腔體內(nèi)的灰塵、雜質(zhì)、有機(jī)物和水分，以及基底表面的殘留物質(zhì)，確保了腔體的清潔度，還為后續(xù)的外延生長(zhǎng)提供了純凈的環(huán)境，減少了外延片的污染風(fēng)險(xiǎn)。

33、3、在刻蝕步驟中，使用氯化氫氣體進(jìn)行刻蝕，刻蝕時(shí)間延長(zhǎng)至預(yù)設(shè)時(shí)間，確保基底表面的殘留物質(zhì)被徹底去除，確認(rèn)基底表面無(wú)殘留物質(zhì)，提高了基底表面的潔凈度，為后續(xù)的外延生長(zhǎng)提供了優(yōu)質(zhì)的基底。

34、4、涂覆步驟中，通過(guò)吹掃、穩(wěn)定和涂覆，在基座表面生成一層厚度為1-2μm的硅層，使用三氯氫硅和氫氣作為反應(yīng)氣體，涂覆時(shí)間延長(zhǎng)至預(yù)設(shè)時(shí)間，確保硅層的均勻生長(zhǎng)和厚度控制，此外，引入氬氣作為載流子，進(jìn)一步提高了反應(yīng)氣體的傳輸效率，確保硅層的均勻性和厚度控制，有效阻擋了基底表面的金屬污染物向外延層的擴(kuò)散，通過(guò)冷卻步驟，將基底溫度降至預(yù)設(shè)溫度，確保了腔體溫度的穩(wěn)定，為后續(xù)工藝提供了可靠的環(huán)境，提高了外延片的質(zhì)量和可靠性。