[发明专利]用于清洁INGAAS(或III-V族)基板的方法和解决方案

说明书

本文所述的实施方式大体涉及针对在III‑V族沟道材料的外延生长之前清洁基板的改善的方法和解决方案。使用第一处理气体以从基板表面移除原生氧化物层，第一处理气体包括惰性气体和氢源。随后使用第二处理气体Ar/Cl₂/H₂以在基板表面上产生反应性表面层。最后，使用第三处理气体进行氢烘烤(hydrogen bake)以从基板表面移除反应性层，第三处理气体包括氢源和胂源。

本申请是申请日为2016年11月1日申请的申请号为201680070844.0，并且发明名称为“用于清洁INGAAS(或III-V族)基板的方法和解决方案”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容的实施方式大体涉及半导体装置的制造。更具体而言，描述针对在外延生长之前清洁基板表面的改善的方法和解决方案。

背景技术

外延生长广泛用于制造半导体装置、显示装置和其他装置。在将外延层沉积在基板上之前，执行表面清洁处理以从沉积表面移除原生氧化物和/或其他杂质，并且提高所形成的外延层的品质。

III-V族元素的沉积在基于硅的装置的某些应用中可能是有利的。举例而言，由于低接触电阻、优异的电子迁移率和较低的操作电压，III-V族元素可用作亚7纳米(nm)互补金属氧化物半导体(CMOS)装置的沟道或鳍(fin)材料。然而，存在于III-V族上生长III-V族材料的主要挑战，诸如晶格不匹配、价数差异(valence difference)、热性质差异、导电性差异和反相缺陷(anti-phase defect)。

当前的湿式或干式清洁处理可能不适用于具有III-V族材料(诸如InP、InAs、GaAs和InGaAs)的下一代装置的可靠制造，因为这些湿式或干式清洁处理是高功率、高温(＞600℃)处理。此外，这些湿式或干式清洁处理并不适合在非常小的特征结构(＜7nm)内清洁材料，且这些湿式或干式清洁处理产生损坏的表面层。

因此，在本领域中存在对于III-V族沟道材料的外延生长之前清洁InGaAs或III-V族基板的改善的方法和解决方案的需求。

发明内容

本文所述的实施方式大致上提供清洁基板表面的方法。所述方法包括将基板定位在腔室中的支撑件上，所述基板上具有原生氧化物层。可将第一处理气体引入腔室中，第一处理气体包括惰性气体(noble gas)和氢源。可活化第一处理气体。可将基板的原生氧化物层与活化的第一处理气体接触，以活化所述原生氧化物层或部分移除所述原生氧化物层。在活化所述原生氧化物层或部分移除所述原生氧化物层之后，可将第二处理气体(Ar/Cl₂/H₂)引入腔室中。可活化第二处理气体。可将基板与第二处理气体接触，以产生反应性表面层。可将第三处理气体引入腔室中，第三处理气体包括氢源和胂(arsine)源。最后，可将基板与第三处理气体接触，以移除反应性表面层。

在另一个实施方式中，提供清洁基板表面的方法。所述方法包括将基板定位在第一腔室中的支撑件上，所述基板上具有原生氧化物层。可将第一处理气体引入第一腔室中，第一处理气体包括惰性气体和氢源。可活化第一处理气体。可将基板的原生氧化物层与活化的第一处理气体接触，以活化所述原生氧化物层或部分移除所述原生氧化物层。在活化所述原生氧化物层或部分移除所述原生氧化物层之后，可将第二处理气体(Ar/Cl₂/H₂)引入第一腔室中。可活化第二处理气体。可将基板与第二处理气体接触，以产生反应性表面层。可将基板传送至第二腔室。可将第三处理气体引入第二腔室中，第三处理气体包括氢源和胂源。最后，可将基板与第三处理气体接触，以移除反应性表面层。