[发明专利]MOCVD设备的清洁方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种MOCVD设备的清洁方法。

背景技术

目前，金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)工艺是一种常见的用于形成第III族元素和第V族元素化合物的工艺。MOCVD工艺通常是在一个具有较高温度的MOCVD反应腔内进行，所述MOCVD反应腔内通入有包含第III族元素的第一反应气体和包含有第V族元素的第二反应气体，且所述MOCVD反应腔内的基座上具有基片，所述第一反应气体和第二反应气体在较高温度的基片表面进行反应，在所述基片表面形成第III族元素和第V族元素化合物薄膜。

但是，利用MOCVD工艺在所述基片表面形成薄膜的同时，还会在反应腔的内壁、气体喷淋头表面、基座表面形成残余沉积物。这些残余沉积物会在反应腔内产生杂质，并可能从附着处剥落下来，最终可能落在待处理的基片上，使得所述基片表面生成的薄膜产生缺陷，影响最终形成的半导体器件的电学性能。因而，在经过一段时间的MOCVD薄膜沉积工艺后，必须停止沉积工艺，利用一个反应腔清洁工艺将所述反应腔内的残余沉积物清除掉。

目前，业内常用的反应腔清洁工艺通常为“手工清洁”，具体包括：停止MOCVD工艺，将反应腔内部温度降低到一定的温度；打开反应腔，移除基片；利用刷子将附着在反应腔的内壁、气体喷淋头表面的残余沉积物从其附着表面刷下来，并移除反应腔；将附着有残余沉积物的基座从反应腔内取出，并置换上新的、干净的基座。但是利用所述清洁方法必须要停止原薄膜沉积工艺，等到反应腔内的温度下降到适合于手工清理的温度时才能打开反应腔进行清洁，且在清洁工艺完成后所述反应腔还需要升温至特定的反应温度用于进行MOCVD工艺。由于MOCVD设备在手工清洁时不能沉积薄膜，而所述降温、升温过程又需要耗费大量的时间，使得MOCVD设备的生产效率和产能不能最大化的利用。且由于所述清洁方法为手工清洁，不仅需要操作人员亲自动手清除残余沉积物，增加了操作人员的工作强度，而且每次清洁的程度都不一致，可能因为操作人员的失误使得残余沉积物未清理干净，残余沉积物最终可能会落在后续待处理的基片上，使得对应基片表面生成的薄膜产生缺陷，影响最终形成的半导体器件的电学性能。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种MOCVD设备的清洁方法，能自动地清洁MOCVD反应腔顶部的残余沉积物，且不会对MOCVD反应腔内壁的材料造成损耗。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种MOCVD设备的清洁方法，所述MOCVD设备包括反应腔、等离子体处理装置，所述清洁方法包括：

向所述反应腔通入清洁气体，所述清洁气体至少包括Ar，利用所述等离子体处理装置将所述清洁气体等离子体化；

在所述反应腔顶部形成负偏压，使得所述清洁气体的等离子体被加速并轰击所述反应腔顶部，从而除去位于所述反应腔顶部的残余沉积物。

可选的，所述清洁气体还包括He、Ne、Kr、Xe、Rn、N₂其中的一种或几种。

可选的，Ar占所述清洁气体的摩尔百分比含量大于等于10％。

可选的，Ar占所述清洁气体的摩尔百分比含量大于等于30％。

可选的，所述等离子体处理装置为电容耦合等离子体处理装置或电感耦合等离子体处理装置。

可选的，所述电容耦合等离子体处理装置包括第一电极，所述第一电极位于所述反应腔顶部，且射频信号施加在所述第一电极上，在反应腔内形成高频电场，所述高频电场使所述反应腔内的清洁气体形成等离子体，且所述第一电极感应产生负的自偏压，所述负的自偏压使所述清洁气体的等离子体被加速并轰击所述反应腔顶部。

可选的，将所述射频信号施加在所述第一电极上的同时，还将负偏压施加在所述第一电极上。

可选的，所述射频信号的功率范围为1kW～5kW。

可选的，所述反应腔顶部具有气体喷淋头，所述气体喷淋头作为所述电容耦合等离子体处理装置的第一电极，所述清洁气体的等离子体轰击所述气体喷淋头表面以除去所述气体喷淋头表面的残余沉积物。

可选的，所述电感耦合等离子体处理装置包括位于所述反应腔侧壁的电感线圈，将射频信号施加在所述电感线圈上，使得反应腔内形成高频电场，所述高频电场使所述反应腔内的清洁气体形成等离子体。

可选的，将负偏压施加在所述反应腔的顶部，使得所述清洁气体的等离子体被加速并轰击所述反应腔顶部。