[发明专利]外延生长预处理方法以及外延生长预处理工艺腔

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作方法以及制作设备，尤其涉及一种外延生长预处理方法以及外延生长预处理工艺腔。

背景技术

在微电子制造中，外延生长是一种重要的单步工艺技术。外延生长是要在原先材料即衬底的表面通过原子向外严格有序的延伸排列，而得到一定厚度的外延材料，从而满足器件或电路设计所需的电阻或厚度等相关设计要求。

如果延伸的材料与原先的衬底材料相同为同质外延，如果不同则为异质外延。在外延生长过程中要求衬底表面原子排列与内部原子的排列情况完全相同，这样延伸性的生长才能够顺利进行，并且所生长出来的材料方能保持与内部原子相同的有序排列。

由于衬底的表面通常吸附有较多的杂质，表面原子的种类以及排列方式均与衬底内部的不同，故在进行外延生长之前必须进行表面除杂以及规范原子排列等预处理。

现有衬底的表面预处理方法包括以下步骤：

1：对衬底晶圆片施加高温，通常为1000℃左右；

2：通入高纯氢气(还原性气氛)，令表面杂质原子与硅原子之间的化学键断裂或者解除吸附；

3：杂质原子进入气氛中被排出，表面硅原子恢复有序排列。其中部分衬底表面的硅原子的悬挂键由氢原子配对。

上述方法存在以下不足：

1：高温加热整个衬底，易导致表面杂质向衬底内部扩散，从而影响最终产品的品质；

2：高温加热整个衬底，在实际操作过程中需要额外的配置预处理腔，且所述的表面预处理腔内需设置可以提供高温加热至上千度的加热装置，工艺腔的腔体需要耐高温，从而工艺腔设计难度大；

3：高温加热衬底，操作繁琐，效率较低。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种不需高温加热步骤，衬底整体在较低温度下即能完成且不会造成表面杂质因整体高温向衬底内部扩散、设备设计简单、制作简便的外延生长预处理方法以及外延生长预处理工艺腔。

为达上述目的，本发明外延生长预处理方法为使用激光照射衬底，以使所述衬底所需外延生长的表面局部升温至外延生长预处理所需温度；

其中，所述衬底位于还原性气体中。

进一步地，所述外延生长预处理方法包括以下具体步骤：

步骤1：将衬底置于工艺腔体内；

步骤2：对所述工艺腔体抽真空；

步骤3：向工艺腔体充入还原性气体；

步骤4：用激光照射衬底。

进一步地，所述工艺腔体充入还原性气体后形成的还原气压小于大气压。

进一步地，所述还原气压大小为0.5-0.9个标准大气压。

进一步地，所述激光的波长为248nm-1um。

进一步地，所述激光的光斑大小为1平方毫米至1平方厘米；所述激光的功率为10W-100W。

为达上述目的，本发明外延生长预处理工艺腔，包括工艺腔体；所述工艺体腔上设有进气口以及出气口，所述外延生长预处理工艺腔还包括一个用于照射位于所述腔体内的衬底的激光装置。

优选地，所述激光装置包括依次连接的激光发射器、能摆动的导光臂以及导光臂驱动。

优选地，所述激光发射器和所述导光臂位于所述工艺腔体的外侧；所述腔体上设有用于激光射入的透明窗。

优选地，所述激光发射器位于所述工艺腔体的外侧，所述导光臂部分位于所述工艺腔体内。

本发明外延生长预处理方法以及外延生长预处理工艺腔的有益效果：

本发明外延生长预处理方法以及外延生长预处理工艺腔，采用激光照射衬底对需要进行外延生长的表面进行局部加热方法，取代传统方法中对衬底整体的高温加热，为还原性气氛中的化学反应以及杂质与衬底原子之间的解吸附或者化学键断裂提供能量。具有以下优点：

1：相对于传统工艺，本发明衬底仅在需要外延生长的表面局部产生高温，衬底整体不会产生高温，避免整个衬底表面的杂质、尤其是不需要外延生长侧的杂质的扩散现象加剧，从而避免了因高温导致杂质向衬底内部扩散导致的产品质量差的问题；

2：不需要高温加热，预处理方法所用的工艺腔可以不用耐高温且不需设置可以提供上千度的高温加热装置，故对工艺腔的设计难度降低，节省了设备成本、简化了生产设备。

3：避开了操作繁琐、时间长的高温加热，取而代之以简单、快捷的激光照射，操作简单、实现方便。

附图说明

图1是本发明外延生长预处理方法实施例二所述的流程图；

图2是本发明外延生长预处理工艺腔第二实施例所述的结构示意图；