[发明专利]一种原位清洁MOCVD反应腔室的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种原位清洁MOCVD反应腔室的方法。

背景技术

目前，金属有机化合物化学气相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）技术广泛用于制备第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物（如GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、GaP等）。目前工艺水平中，制备第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物之后的MOCVD反应腔室存在的一个主要问题是每个反应步骤之后会在反应腔室内部形成多余的固态副产品沉积物（如含碳有机物或者金属及其化合物等），这些沉积物沉积在反应腔室内部（如喷淋头、基座及内壁等处），造成工艺偏差（process drift）、性能下降，并且容易在制备第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物的过程中在基片表面形成颗粒等杂质，这些杂质会影响后续工艺，因此，在使用过程中，需要对MOCVD的反应腔室进行清洁，以去除反应腔室内部的沉积物，进而提高制备第Ⅲ族元素和第Ⅴ族元素的化合物的质量。

现有技术中，去除MOCVD反应腔室内部的沉积物一般采用手动去除的方式，即打开MOCVD反应腔室、然后手动去除喷淋头等处的沉积物。但是，这种清洁方法生产率低、可重复性差、清洁效率不高。为此，现有技术中有一些采用原位去除MOCVD反应腔室内部沉积物的方法，这些方法主要将含有卤化物（halide chemistries）（如Cl₂、HCl、HBr等）的气体通入MOCVD反应腔室内部以对沉积物进行原位去除。这种清洁方法无需打开MOCVD反应腔室、可重复性好、清洁效率高、生产率高。

但是，在温度相对较低的表面（如采用水冷的喷淋头表面或者反应腔室内壁表面），由于金属有机化合物前驱反应物（precursors）的不完全分解，这些多余的沉积物通常主要包含相对稳定的有机物配合基（organic ligands）或者关联的聚合物以及金属及其化合物，其中这些相对稳定的有机物配合基（organic ligands）或者关联的聚合物主要是高浓度的含碳有机物，此时，这种基于简单的卤化物（如Cl₂、HCl、HBr等）的原位清洁方法对去除温度相对较低表面的沉积物不起作用。

发明内容

为去除MOCVD反应腔室内部温度相对较低的表面的沉积物，本发明实施例提供一种原位清洁MOCVD反应腔室内部沉积物的方法，所述方法包括：

保持所述反应腔室内部的压力在预定压力范围内，并将清洁等离子体在所述反应腔室内部维持预定时间段以完全去除所述反应腔室内部的沉积物，其中所述清洁等离子体采用如下方法产生：

向所述反应腔室内部通入清洁气体，并将所述清洁气体在所述反应腔室内部转化为所述清洁等离子体；和/或，

在所述反应腔室外部将所述清洁气体转化为所述清洁等离子体，并将所述清洁等离子体通入所述反应腔室内部；

其中所述清洁气体包括含氧气体和含卤素气体。

优选地，所述清洁气体还包括Ar。

优选地，所述方法还包括：

在所述预定时间段内，对所述反应腔室加热使所述反应腔室内部的温度保持在70℃至80℃之间。

优选地，所述含氧气体包括O₂、O₃、CO₂、CO、H₂O₂及N₂O中的一种或者几种的组合。

优选地，所述含卤素气体包括HCl、BCl₃、Cl₂、H₂/Cl₂的混合气体、HBr中的一种或者几种的组合。

优选地，所述清洁气体包括：H₂/Cl₂/CO₂的混合气体、H₂/Cl₂/O₂的混合气体、HCl/O₂的混合气体、HCl/CO₂的混合气体、BCl₃/O₂的混合气体中的一种或者几种的组合。

优选地，所述预定压力范围为0.1~10托，所述预定时间段大于3分钟。

此外，本发明实施例还提供一种原位清洁MOCVD反应腔室的方法，所述方法包括：

向所述反应腔室内部通入清洁气体，所述清洁气体包括含氧气体和含卤素气体；