[发明专利]真空处理装置及控制制程颗粒沉积路径的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空处理装置及控制制程颗粒沉积路径的方法。

背景技术

金属有机化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,简称MOCVD)是制备半导体薄膜器件的一种关键工艺，包括各种微电子器件、薄膜光伏电池、发光二极管等器件的加工生产，都离不开MOCVD工艺。MOCVD工艺在一真空处理装置中进行，其基本工艺过程是，将制程气体从气源引入反应腔室，利用以加热器加热的基座引发化学反应，从而在基片上生成单晶或多晶薄膜。在MOCVD过程中，薄膜生长所需要的反应物依靠气体运输(流动和扩散)到达生长表面，在运输过程的同时还发生着化学反应，最终生长粒子通过吸附和表面反应，结合进薄膜晶格。MOCVD工艺采用的前驱物为金属有机化合物，其适用范围广泛、工艺过程易于控制。

真空处理装置在长时间的运行后，容易由于无法预知的因素，比如制程气体泄漏、制程气体在进入反应腔室前发生混合反应等，造成喷淋头下表面、反应腔室侧壁上沉积了大量的制程气体的制程颗粒，例如GaN制程颗粒，制程颗粒的过多沉积甚至会改变反应腔室的物理形态，给MOCVD工艺带来难以预期的干扰。

现有技术中，一般专门增加一个反应腔室清洗步骤来清洗这些制程颗粒，美国专利“用于真空反应腔室的腔盖和腔门以及预处理方法”(美国专利号5762748)公开了一种针对反应腔室的预处理步骤，它依次包括化学清洗步骤、喷珠处理步骤、超声波清洗步骤以及干燥和包装步骤。

反应腔室清洗工艺需要占用生产时间并带来专门的开销，因此设计一种不需采用专门的反应腔室清洗步骤的、并能有效减少制程颗粒在喷淋头下表面和反应腔室侧壁上沉积的真空处理装置及控制制程颗粒沉积路径的方法是本领域的一个研发焦点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种真空处理装置，它在金属有机化学气相沉积工艺过程中在喷淋头和基座之间通过超声波发射面板施加以功率密度可变的超声波，使反应腔室内的制程颗粒受到超声波的震动影响向下运动并与基座上的基片进行制程反应，从而有效减少制程颗粒在喷淋头下表面和反应腔室侧壁上沉积、且不再需要采用专门的反应腔室清洗步骤。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种真空处理装置，用于对放置在其中的基片通过化学气相沉积反应进行加工处理，包括：基座、反应腔室、喷淋头，基座和喷淋头分别位于反应腔室内的下部和上部，喷淋头用于向反应腔室供给金属有机化学气相沉积反应所用的制程气体，基片放置在基座上，该真空处理装置还包括一个超声波发生单元，其在反应腔室中产生超声波，使得反应腔室内的制程颗粒向下运动，与基片进行制程反应。

优选地，超声波发生单元为一块超声波发射面板，超声波发射面板呈无底面的圆筒形，环绕反应腔室。

优选地，超声波发射面板的顶端高度大于等于喷淋头的高度，其底端高度小于等于基座的高度。

优选地，超声波发生单元为功率密度可调节的超声波发生单元。

优选地，本发明的真空处理装置还包括一个超声波反馈调节单元，其接收超声波发生单元发出的超声波信号，根据反应腔室内的制程颗粒的浓度，输出反馈控制信号调节超声波发生单元发出的超声波的功率密度。

本发明的另一个目的在于在金属有机化学气相沉积工艺过程中，控制制程颗粒向下运动，使其不在喷淋头下表面和反应腔室侧壁上沉积而在基座的基片上沉积，从而不再需要专门的反应腔室清洗步骤。

对此，本发明公开了一种控制制程颗粒沉积路径的方法，用于金属有机化学气相沉积工艺中，包括下列操作步骤：a)、将基片安装在基座上；b)、用加热器加热该基片；c)、向反应腔室供给制程气体，并施以射频能量激发制程气体，同时在喷淋头和基座之间施加超声波，以使反应腔室内的制程颗粒受到超声波的震动影响向下运动，与放置在基座上的基片进行制程反应。

优选地，超声波的功率密度为0.5-3瓦/cm²。

优选地，超声波的频率为20-100KHZ。

本发明提供的真空处理装置及控制制程颗粒沉积路径的方法，在金属有机化学气相沉积工艺过程中在喷淋头和基座之间施加超声波，使制程颗粒受到超声波的震动影响向下运动并与基座上的基片进行制程反应，避免了制程颗粒在喷淋头下表面和反应腔室侧壁上的沉积，从而不再需要专门的反应腔室清洗工艺，提高了生产效率、节省了开销。

附图说明

图1为本发明第一实施例的真空处理装置纵向剖面结构示意图。

具体实施方式