[发明专利]在III-V衬底上沉积高粘附性薄膜的机台及其工艺

说明书

本发明涉及一种在III‑V衬底上沉积高粘附性薄膜的机台及其工艺，包括主腔室，在主腔室的顶部设置支撑座，主腔室的底部安装升降装置，升降装置与支撑座相对设置，且在升降装置与支撑座相对的位置安装载片台；支撑座呈U型，在其U型凹槽内嵌设催化丝，主腔室的一侧分别开设第一进气口和抽气口，其中第一进气口用于通入反应气体，抽气口与泵体连接相通；主腔室的另一侧开设第二进气口，其与远程等离子发生气模块连通；本发明装置可以保证工艺质量的同时，提高腔室的洁净度。

技术领域

本发明涉及一种在III-V衬底上沉积高粘附性薄膜的机台及其工艺，属于半导体制造领域。

背景技术

III-V材料，如InP、GaAs等，在光通讯、5G方面应用非常火热，但是在其衬底上沉积介质薄膜（氧化硅、氮化硅）等受到挑战，主要问题是PECVD制备的薄膜粘附性太差，最后在器件切割时无法通过蓝膜工序，就是说会导致粘在蓝色切割膜的氧化硅、氮化硅等会被撕下来。

目前使用PECVD方式，在200-300℃和200mTorr腔压下慢速沉积氧化硅、氮化硅介质薄膜（几个A/min），目的是基于硅烷、氨气、笑气等气体充分反应形成氧化硅、氮化硅，减少其薄膜中的氢含量和悬挂键数量使薄膜足够致密；另一个原因是，III-V化合物表面形成的自然氧化层降低粘附性；但是因为是用低速沉积薄膜，一般要沉积300-500nm厚的膜需要，大概20-30分钟的工艺时间，所以对产能的影响很大，同时，一般在PECVD工序之前会加稀盐酸、稀硫酸等进行清洗，而液体化学液清洗是常温常压下做的，无法跟氧气彻底隔离，样品在干燥过程中容易被再次氧化。

发明内容

本发明提供一种在III-V衬底上沉积高粘附性薄膜的机台及其工艺，可以保证工艺质量的同时，提高腔室的洁净度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种在III-V衬底上沉积高粘附性薄膜的机台，包括主腔室，在主腔室的顶部设置支撑座，主腔室的底部安装升降装置，升降装置与支撑座相对设置，且在升降装置与支撑座相对的位置安装载片台；

前述的支撑座呈U型，在其U型凹槽内嵌设催化丝，催化丝为钨丝或者石墨丝；

主腔室的一侧分别开设第一进气口和抽气口，其中第一进气口用于通入反应气体，抽气口与泵体连接相通；

主腔室的另一侧开设第二进气口，其与远程等离子发生气模块连通；

作为本发明的进一步优选，前述的泵体为连通的分子泵与干泵；

在主腔室内壁上还安装工艺规，搭配各种阀门用于控制主腔室内部的压力稳定在工艺所需值；

作为本发明的进一步优选，

包括薄膜沉积工艺和腔室清洗工艺，

其中薄膜沉积工艺包括

第11步，启动升降装置，载片台通过生升降装置进行下降，使载片台远离支撑座以后，将III-V样品放置在载片台上，

第12步，完全闭合主腔室以后，先后开启干泵和分子泵，对主腔室进行抽真空至工艺真空，载片台一直维持在工艺所需预设温度，

第13步，通过第一进气口向主腔室内通入氢气和氨气，

第14步，启动催化丝加热，

第15步，载片台的温度稳定在工艺温度以后，通过第一进气口向主腔室内通入硅烷，到达预设工艺时间后关闭通入硅烷，同时关闭催化丝加热，最后关闭通入氢气和氨气，

第16步，对主腔室使用氮气吹扫若干次，

第17步，往主腔室内充入高纯氮气至一个大气压，最后打开主腔室取出III-V样品；

其中清洗工艺包括

第21步，通过第一进气口向主腔室内通入少量氮气，启动升降装置，将载片台提升至与支撑座无缝接触，在支撑座与载片台之间存留氮气并在后续清洗工艺中对外保持正压，

第22步，先后开启干泵和分子泵，将主腔室内剩余气体经过分子泵抽出，此时支撑座与载片台之间的压强大于主腔室内其他部分，