用于执行原位清洁的半导体处理系统及相关方法与流程

本公开总体涉及半导体处理系统的领域。更具体地，本公开涉及配置成执行原位清洁的半导体处理系统和用于表面清洁的相关方法。

背景技术：

1、外延层的质量关键取决于初始衬底表面的清洁度。常规的表面清洁技术可以在升高的温度下进行，例如约1050°c。然而，这种高温方法可能需要高能耗，并且它们可能超过衬底上的某些材料的热预算，从而导致不期望的效果，例如不稳定性、增加的表面粗糙度和/或对衬底和在其上生长的层的损坏。此外，随着越来越严格的器件要求，外延层需要在较低温度下生长，通常低于800°c。这种减少的热预算对衬底表面清洁的有效性施加了显著的限制。

2、在本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)仅出于提供本公开的背景的目的而包括在本公开中，并且不应被视为承认任何或所有讨论在做出本发明时是已知的或以其他方式构成现有技术。

技术实现思路

1、本 技术实现要素： 以简化的形式介绍了一些概念，这些概念将在下面进一步详细描述。本发明内容不旨在必须标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、在一方面，所提供的各种实施例包括一种半导体处理系统，其包括反应室和气体输送组件。气体输送组件连接到反应室，并且包括气体源、气体导管和电感耦合等离子体发生器。气体导管包括连接到气体源并由不锈钢制成的第一段和邻近于第一段并由石英材料制成的第二段。电感耦合等离子体发生器联接到气体导管的第二段，并且配置成向反应室提供反应性物质用于执行原位清洁。

3、在一些实施例中，反应室是配置用于沉积材料的外延层的外延反应室。

4、在一些实施例中，气体源包括氮(n2)、氢(h2)、卤素或其组合。

5、在一些实施例中，气体源包括氯(cl2)和氮(n2)。

6、在一些实施例中，反应性物质包括氮离子、氮自由基、氮的受激物质、氢离子、氢自由基、氢的受激物质、卤素离子、卤素自由基、卤素的受激物质或其组合。在一些实施例中，反应性物质包括氯离子、氯自由基和氯的受激物质。

7、在一些实施例中，电感耦合等离子体发生器包括感应线圈以及rf电源和匹配网络。感应线圈联接到第二段并围绕第二段缠绕。rf电源和匹配网络电连接到感应线圈，并配置成使激励电流流过感应线圈，以将来自气体源的清洁气体激励成反应性物质。

8、在一些实施例中，气体导管还包括邻近于第二段并连接到反应室的第三段，其中第三段包括衬有绝缘涂层的不锈钢。

9、在一些实施例中，第三段具有比第一段更短的长度。

10、在一些实施例中，绝缘涂层包括聚四氟乙烯(ptfe)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)、全氟烷氧基(pfa)、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(petg)和聚酰胺基共聚物中的至少一种。

11、在一些实施例中，外延反应室包括：石英组件，其包括上壁和下壁，上壁在注入室凸缘和纵向相对的排气室凸缘之间纵向延伸，下壁在上壁下方并相对于上壁平行；以及衬底支撑件，其位于外延反应室内并配置成支撑衬底。

12、在一方面，所提供的各种实施例包括一种表面清洁方法，包括：提供反应室；以及通过气体导管供应清洁气体，其中气体导管包括：第一段，其连接到气体源并由不锈钢制成，以及第二段，其邻近于第一段并由石英材料制成。该方法还包括使用联接到气体导管的第二段的电感耦合等离子体发生器从清洁气体产生反应性物质；以及将反应性物质引入到反应室中以执行原位清洁。

13、在一些实施例中，反应室是配置用于沉积材料的外延层的外延反应室。

14、在一些实施例中，该方法还包括在产生反应性物质之前将衬底定位在布置在外延反应室内的衬底支撑件上，其中原位清洁包括去除衬底上的表面层。

15、在一些实施例中，原位清洁包括形成挥发性氯化硅物质。

16、在一些实施例中，原位清洁去除外延反应室的内壁上的寄生沉积。

17、在一些实施例中，外延反应室的内壁由石英材料制成。

18、在一些实施例中，原位清洁的温度在300°c和800°c之间。

19、在一些实施例中，该方法还包括，在原位清洁之后：将前体引入到外延反应室中用于执行外延沉积。

20、在一些实施例中，从清洁气体产生反应性物质包括：将电感耦合等离子体发生器的感应线圈联接到第二段；以及使激励电流流过感应线圈，以通过电连接到感应线圈的rf电源和匹配网络将清洁气体激励成反应性物质。

21、在一些实施例中，反应性物质通过邻近于气体导管的第二段的第三段引入到外延反应室中，其中第三段包括衬有绝缘涂层的不锈钢。

22、出于概述本发明和相对于现有技术所实现的优点的目的，上文已经描述了本发明的某些目的和优点。当然，应当理解，根据本发明的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以实现或优化本文所教导或建议的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现本文可能教导或建议的其他目的或优点。

23、所有这些实施例旨在落入本文公开的本发明的范围内。本领域技术人员将从以下参考附图对某些实施例的详细描述中很容易地看出这些及其他实施例，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

1.一种半导体处理系统，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述反应室是外延反应室，其配置用于沉积材料的外延层。

3.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述气体源包括氮(n2)、氢(h2)、卤素或其组合。

4.根据权利要求3所述的半导体处理系统，其中，所述气体源包括氯(cl2)和氮(n2)。

5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其中，所述反应性物质包括氯离子、氯自由基和氯的受激物质。

6.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述电感耦合等离子体发生器包括：

7.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中，所述气体导管还包括邻近于所述第二段并连接到所述反应室的第三段，其中，第三段包括衬有绝缘涂层的不锈钢。

8.根据权利要求7所述的半导体处理系统，其中，所述第三段具有比所述第一段短的长度。

9.根据权利要求8所述的半导体处理系统，其中，所述绝缘涂层包括聚四氟乙烯(ptfe)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)、全氟烷氧基(pfa)、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物(petg)和聚酰胺基共聚物中的至少一种。

10.根据权利要求2所述的半导体处理系统，其中，所述外延反应室包括：石英组件，其包括上壁和下壁，上壁在注入室凸缘和纵向相对的排气室凸缘之间纵向延伸，下壁在上壁下方并相对于上壁平行；以及衬底支撑件，其位于外延反应室内并配置成支撑衬底。

11.一种表面清洁方法，包括：

12.根据权利要求11所述的表面清洁方法，其中，所述反应室是配置用于沉积材料的外延层的外延反应室。

13.根据权利要求12所述的表面清洁方法，还包括：

14.根据权利要求13所述的表面清洁方法，其中，所述原位清洁包括形成挥发性氯化硅物质。

15.根据权利要求12所述的表面清洁方法，其中，所述原位清洁去除所述外延反应室的内壁上的寄生沉积。

16.根据权利要求15所述的表面清洁方法，其中，所述外延反应室的内壁由石英材料制成。

17.根据权利要求11所述的表面清洁方法，其中，所述原位清洁的温度在300°c和800°c之间。

18.根据权利要求11所述的表面清洁方法，还包括，在所述原位清洁之后：

19.根据权利要求11所述的表面清洁方法，其中，从所述清洁气体产生反应性物质包括：

20.根据权利要求12所述的表面清洁方法，其中，所述反应性物质通过邻近于所述气体导管的第二段的第三段引入到所述外延反应室中，其中，第三段包括衬有绝缘涂层的不锈钢。