[发明专利]一种降低半导体设备工艺腔室内金属污染的方法

说明书

本发明公开一种降低半导体设备工艺腔室内金属污染的方法，该包括在工艺腔室的内壁形成介质层的步骤，其中形成介质层的步骤包括：向工艺腔室中通入第一气体和第二气体，并使第一气体和第二气体电离形成等离子体并发生化学反应，以在工艺腔室的内壁上沉积形成不含金属元素的介质层。本发明在工艺腔室的内壁形成介质层，从而起到保护晶圆的作用，使其不会被金属所污染，从而保证了金属污染测试的通过率，进而节省大量的机台闲置时间，提高机台产能，增加了晶圆上芯片元器件的可靠性，提升器件良率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种降低半导体设备工艺腔室内金属污染的方法。

背景技术

随着信息时代的高速发展，半导体制造业也发展迅猛，其相关半导体产品正在向高运行速度以及更微小的尺寸方向发展。半导体器件尺寸的不断缩小以及芯片中的元器件密度不断增加，芯片中存在金属污染元素就会污染半导体器件造成缺陷，从而影响整个芯片的良率。例如：碱金属与重金属(Na，K，Ca，Mg，Ba等)污染可能会导致元器件击穿电压的降低；过渡金属与重金属(Fe，Cr，Ni，Cu，Mn，Pb等)污染会导致元件寿命变短或者是元器件在工作的时候暗电流增大。所以目前半导体芯片制造设备在装机的时候都会对机台设备传输路径的金属含量进行测试。目前的做法为：在金属污染测试之前对腔室进行简单的清洁，目前的常规操作都是通入氯气进入腔室形成等离子自由基去清理腔室中的金属污染成分，反应式如下：M+Cl·-MClx↑。这种方法的主要问题是不能完全清理干净腔室里的金属污染成分，仍然会使晶圆表面被金属所污染，使得金属污染测试没法通过。

因此，期待一种可以有效降低晶圆在腔室传输过程中被金属所污染的方法，从而使金属污染测试成功率大大增加，提高了设备的量产时间。

发明内容

本发明的目的是提出一种降低半导体设备工艺腔室内金属污染的方法，能够防止晶圆在传输中晶圆的金属污染，该方法包括在所述工艺腔室的内壁形成介质层的步骤，其中形成所述介质层的步骤包括：

向所述工艺腔室中通入第一气体和第二气体，并使所述第一气体和所述第二气体电离形成等离子体并发生化学反应，以在所述工艺腔室的内壁上沉积形成不含金属元素的介质层。

可选方案中，所述介质层为硅的化合物。

可选方案中，所述第一气体和所述第二气体分别为四氯化硅和氧气，以生成所述硅的化合物。

可选方案中，形成所述硅的化合物的工艺条件包括：所述工艺腔室的压力范围为10-20毫托,电源功率为1100-1300W，所述四氯化硅的流量为80-120sccm，氧气的流量为150-250sccm，氩气的流量为150-250sccm，静电卡盘的温度大于50-70度，工艺维持时间15-25S。

可选方案中，形成所述介质层的步骤包括：

向所述工艺腔室中通入氧气和三氟化氮，并使所述氧气和三氟化氮形成等离子体；设定时间后，向所述工艺腔室中通入所述四氯化硅和所述氧气，并使所述四氯化硅和氧气形成等离子体，以在所述工艺腔室的内壁形成所述介质层。

可选方案中，在形成所述介质层之前还包括去除金属污染的步骤，所述去除金属污染的步骤包括：向所述工艺腔室内通入含氯气体，并使所述含氯气体电离形成含氯等离子体，以去除所述工艺腔室内的金属污染。

可选方案中，所述含氯气体包括氯气和三氯化硼，所述去除金属污染的步骤的工艺参数为：所述工艺腔室的压力为8-12mTorr，电源功率为1400-1600W，三氯化硼的流量为100-200sccm，氯气的流量为150-250sccm，氩气的流量为150-250sccm，静电卡盘的温度为50-70度，时间为1600-2000秒。

可选方案中，所述去除金属污染的步骤与形成介质层的步骤之间或者所述去除金属污染的步骤之前，还包括第一清理步骤，所述第一清理步骤包括：