[发明专利]在半导体基板上的层的形成

说明书

这里描述的是用于在基板上形成外延III‑V层的技术。在预清洁室中，通过用氢等离子体(或等离子体分解产物)处理基板，可以用钝化层代替天然氧层。在沉积室中，基板的温度可以升高到低于700℃的温度。在基板温度升高的同时，组V前体可以流入沉积室，以便将钝化层的氢封端(Si‑H)表面转变成砷封端(Si‑As)表面。在基板已经冷却之后，可以使组III前体和组V前体流动以形成成核层。最后，在升高的温度下，可以使组III前体和组V前体流动以形成体III‑V层。

技术领域

本发明涉及用于在基板上形成层的方法和系统，特别是在基板上形成外延III-V层，并且还涉及形成外延III-V层而不将基板加热到700℃以上。

背景技术

在任何处理之前，由于暴露于环境空气中的氧气，基板(例如，半导体晶片)通常将具有自然氧化物层。当在基板上沉积外延III-V层(即，包括来自周期表的组III和组V元素的层)时，不希望在天然氧化物层上沉积III-V层。下面，讨论用于在自然氧化物层最初存在于基板的表面上的背景下在基板上形成III-V层的技术。

发明内容

根据本发明的一个实施例，例如使用等离子体(例如，氢等离子体)，可以在预清洁室中从基板移除自然氧化物层。等离子体处理可以用钝化层(例如，氢封端的表面)代替自然氧化物层，并且可以在高于室温的第一温度T₁下进行。然后可以将基板从预清洁室输送到沉积室，例如在转移模块的无氧环境中，以防止自然层在基板的表面上重新形成。在转移模块中，基板可以从T₁冷却到第二温度T₂。

在沉积室中，基板可以从T₂加热到第三温度T₃，然后从T₃冷却到第四温度T₄。当基板处于升高的温度(即，高于T₂或T₄)时，组V前体可以流入沉积室以将氢封端的(Si-H)表面转变成砷封端的(Si-As)表面，从而移除钝化层。在T₄，可以在保持组V前体的流动的同时开始组III前体的流动。组III和组V前体的流动可以在基板的表面上形成III-V成核层。在形成III-V成核层之后，可以停止组III前体的流动并且可以将基板加热至第五温度T₅。在T₅，可以重新开始组III前体的流动，同时保持组V前体的流动。组III和组V前体的流动可以形成体III-V层(例如，厚度为500nm的量级)。在形成体III-V层之后，可以停止组III前体，之后可以将基板温度从T₅冷却至第六温度T₆。当基板温度达到T₆时，可以停止组V前体的流动。

结合下面的附图更全面地描述了本发明的这些和其他实施例。

附图说明

图1描绘了描述根据本发明一个实施例用于预处理基板的表面和在预处理表面上生长外延III-V层的过程的流程图。

图2描绘了描述根据本发明一个实施例用于在基板的预处理表面上生长外延III-V层的过程的流程图。

图3描绘了根据本发明的一个实施例在基板位于沉积室中时基板温度相对时间的图，并且其中覆盖有指示在其期间可以将组III和组V前体注入沉积室的时间段的条。

图4描绘了根据本发明一个实施例的包括预清洁室、转移模块、沉积室和控制器的处理装置。

图5描绘了计算机系统的组件，其中可以存储和执行实例化本发明的方法的计算机可读指令。

具体实施方式

在以下优选实施例的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。与任何一个附图相关联的描述可以应用于包含相似或相似组件/步骤的不同附图。虽然序列图各自以特定顺序呈现一系列步骤，但是可以改变一些步骤的顺序。