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1、(10)申请公布号 CN 102899636 A (43)申请公布日 2013.01.30 CN 102899636 A *CN102899636A* (21)申请号 201210364958.X (22)申请日 2012.09.26 C23C 16/44(2006.01) (71)申请人 中微半导体设备 （上海） 有限公司 地址 201201 上海市浦东新区金桥出口加工 区 （南区） 泰华路 188 号 (72)发明人 尹志尧 杜志游 孟双 汪洋 张颖 许颂临 朱班 泷口治久 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (54) 发明名称 一种原位清洁 。
2、MOCVD 反应腔室的方法 (57) 摘要 本发明实施例提供一种原位清洁 MOCVD 反应 腔室的方法， 所述方法包括 ： 向所述反应腔室内 部通入第一清洁气体， 并将所述第一清洁气体在 所述反应腔室内部转化为第一清洁等离子体以完 全去除所述反应腔室内部的含碳有机物， 其中该 第一清洁气体包括第一含氧气体 ； 向所述反应腔 室内部通入第二清洁气体， 并将所述第二清洁气 体在所述反应腔室内部转化为第二清洁等离子体 以完全去除所述反应腔室内部的金属氧化物 ； 其 中所述第二清洁气体包括第一含卤素气体。本发 明实施例提供的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法 对于反应腔室内部温度相对较低表面的沉积物。
3、具 有良好的清洁效果。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 11 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 11 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 执行步骤 （a） ： 向所述反应腔室内部通入第一清洁气体， 并将所述第一清洁气体在所述反应腔室内部 转化为第一清洁等离子体 ； 和 / 或， 在所述反应腔室外部将所述第一清洁气体转化为所述第一清洁等离子体， 并将所述第 一清洁等离子体通入所述反应腔室内部 ； 和 / 或， 向所述反应腔室内。
4、部通入所述第一清洁气体， 并维持所述反应腔室内部的温度在 200至 500之间 ； 并将所述反应腔室内部的压力保持在第一预定压力范围内第一时间段以完全去除所 述反应腔室内部的含碳有机物并将所述反应腔室内部的金属及其化合物转化为金属氧化 物 ； 其中， 所述第一清洁气体包括第一含氧气体 ； 执行步骤 （b） ： 向所述反应腔室内部通入第二清洁气体， 并将所述第二清洁气体在所述反应腔室内部 转化为第二清洁等离子体 ； 和 / 或， 在所述反应腔室外部将所述第二清洁气体转化为所述第二清洁等离子体， 并将所述第 二清洁等离子体通入所述反应腔室内部 ； 和 / 或， 向所述反应腔室内部通入所述第二清洁气。
5、体， 并维持所述反应腔室内部的温度在 200至 500之间 ； 并将所述反应腔室内部的压力保持在第二预定压力范围内第二时间段以完全去除所 述反应腔室内部的金属氧化物 ； 其中所述第二清洁气体包括第一含卤素气体。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述第一清洁气体还包括 Ar ； 和 / 或， 所 述第二清洁气体还包括 Ar。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述第一清洁气体还包括第二含卤素气 体， 所述第二含卤素气体包括 HCl、 BCl3、 Cl2、 H2/Cl2的混合气体、 HBr 中的一种或者几种的 组合。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特。
6、征在于， 所述第一清洁气体中所述第一含氧气体 的摩尔分数大于所述第二含卤素气体的摩尔分数。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述第二清洁气体还包括第二含氧气体， 所述第二含氧气体包括 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O、 CO 中的一种或者几种的组合。 6. 根据权利要求 5 所述的方法， 其特征在于， 所述第二清洁气体中所述第一含卤素气 体的摩尔分数大于所述第二含氧气体的摩尔分数。 7. 根据权利要求 1-6 任一项所述的方法， 其特征在于， 所述第一含氧气体包括 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O 中的一种或者几种的组合。 8. 根据权利要求 1-6。
7、 任一项所述的方法， 其特征在于， 所述第一含卤素气体包括 HCl、 BCl3、 BCl/O2的混合气体、 H2/Cl2的混合气体、 Cl2、 HBr 中的一种或者几种的组合。 9. 根据权利要求 1-6 任一项所述的方法， 其特征在于， 所述第一时间段大于 5 分钟， 所 述第二时间段大于 3 分钟。 权 利 要 求 书 CN 102899636 A 2 1/11 页 3 一种原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法 技术领域 0001 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 0002 目 前，金 属 有 机 化 合 物 化 学 气 相 沉。
8、 积 （Metal-organic Chemical Vapor Deposition， MOCVD） 技术广泛用于制备第族元素和第族元素的化合物 （如 GaN、 InN、 AlN、 InGaN、 AlGaN、 GaP 等） 。目前工艺水平中， 制备第族元素和第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 制备第族元素和第族元素的化合。
9、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， 进而提高制备第族元素和第族元素的化合物的质量。 0003 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， 采用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、 HC。
10、l、 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。 0004 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。
11、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 0005 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 ： 0006 执行步骤 （a） ： 0007 向所述反应腔室内部通入第一清洁气体， 并将所述第一清洁气体在所述反应腔室 内部转化为第一清洁等离子体 ； 和 / 或， 0008 在所述反应腔室外部将所述第一清洁气体转化为所述第一清洁等离子体， 并将所 述第一清洁等离子体通入所述反应腔室内部 ； 和 / 或， 0009 向所述反应。
12、腔室内部通入所述第一清洁气体， 并维持所述反应腔室内部的温度在 说 明 书 CN 102899636 A 3 2/11 页 4 200至 500之间 ； 0010 并将所述反应腔室内部的压力保持在第一预定压力范围内第一时间段以完全去 除所述反应腔室内部的含碳有机物并将所述反应腔室内部的金属及其化合物转化为金属 氧化物 ； 其中， 所述第一清洁气体包括第一含氧气体 ； 0011 执行步骤 （b） ： 0012 向所述反应腔室内部通入第二清洁气体， 并将所述第二清洁气体在所述反应腔室 内部转化为第二清洁等离子体 ； 和 / 或， 0013 在所述反应腔室外部将所述第二清洁气体转化为所述第二清洁等离。
13、子体， 并将所 述第二清洁等离子体通入所述反应腔室内部 ； 和 / 或， 0014 向所述反应腔室内部通入所述第二清洁气体， 并维持所述反应腔室内部的温度在 200至 500之间 ； 0015 并将所述反应腔室内部的压力保持在第二预定压力范围内第二时间段以完全去 除所述反应腔室内部的金属氧化物 ； 其中所述第二清洁气体包括第一含卤素气体。 0016 优选地， 所述第一清洁气体还包括 Ar ； 和 / 或， 所述第二清洁气体还包括 Ar。 0017 优选地， 所述第一清洁气体还包括第二含卤素气体， 所述第二含卤素气体包括 HCl、 BCl3、 Cl2、 H2/Cl2的混合气体、 HBr 中的一种。
14、或者几种的组合。 0018 优选地， 所述第一清洁气体中所述第一含氧气体的摩尔分数大于所述第二含卤素 气体的摩尔分数。 0019 优选地， 所述第二清洁气体还包括第二含氧气体， 所述第二含氧气体包括 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O、 CO 中的一种或者几种的组合。 0020 优选地， 所述第二清洁气体中所述第一含卤素气体的摩尔分数大于所述第二含氧 气体的摩尔分数。 0021 优选地， 所述第一含氧气体包括 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O 中的一种或者几种的组合。 0022 优选地， 所述第一含卤素气体包括 HCl、 BCl3、 BCl/O2的混合气体、 H2/Cl2。
15、的混合气 体、 Cl2、 HBr 中的一种或者几种的组合。 0023 优选地， 所述第一时间段大于 5 分钟， 所述第二时间段大于 3 分钟。 0024 本发明实施例中， 采用包括第一含氧气体的第一清洁气体和 / 或其等离子体去除 反应腔室内部的含碳有机物、 采用包括第一含卤素气体的第二清洁气体和 / 或其等离子体 去除反应腔室内部的金属及其化合物。本发明实施例提供的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方 法能够去除含有相对稳定的有机物配合基或者关联的聚合物以及金属及其化合物， 从而对 于反应腔室内部温度相对较低表面的沉积物具有良好的清洁效果。 附图说明 0025 为了更清楚地说明本发明实施例或现。
16、有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 图中相同的标记表示相同的部件， 显而易 见地， 下面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出 创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。在全部附图中相同的附图标 记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图， 重点在于示出本发明的主 旨。 说 明 书 CN 102899636 A 4 3/11 页 5 0026 图 1 是本发明实施例一的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法流程图 ； 0027 图 2 是本发明实施例的 MOCVD 反应腔室的结构示意图。
17、 ； 0028 图 3 是本发明实施例二的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法流程图 ； 0029 图 4 是本发明实施例三的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法流程图。 具体实施方式 0030 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0031 为解决现有技术中去除 MOCVD 反应腔室内部温度相对较低的表。
18、面的沉积物的效 果不明显的问题， 本申请的发明人经过研究提出了一种原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法。 以下对该原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法进行详细描述。 0032 实施例一 0033 如图1所示， 本发明实施例一的原位清洁MOCVD反应腔室的方法的流程图， 以下结 合 MOCVD 反应腔室的结构示意图 （即图 2） 对该方法进行详细说明。 0034 步骤S101 ： 向反应腔室10内部通入第一清洁气体， 将第一清洁气体在反应腔室10 内部转化为第一清洁等离子体， 并将反应腔室 10 内部的压力保持在第一预定压力范围内 第一时间段以去除反应腔室10内部的含碳有机物并将反应腔室10内部。
19、的金属转化为金属 氧化物 ； 0035 具体地， 本发明实施例一中的第一清洁气体可以包括第一含氧气体， 其中第一含 氧气体可以是 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O 中的一种或者几种的组合 ； 优选地， 本发明实施例中的第 一含氧气体选择具有强氧化性的气体， 如 O3、 H2O2等。 0036 如果第一清洁气体仅包括一种气体， 则可以通过一条进气管道 （例如进气管道 41 或者 42） 将该气体通入反应腔室 10 内部 ； 如果第一清洁气体包括多种气体， 则可以通过多 条进气管道将这多种气体通入反应腔室 10 内部， 以保证这些气体分别通入反应腔室 10， 即 这些气体在进入反应腔室。
20、 10 内部之后才混合 ； 另外， 如果第一清洁气体包括多种气体， 则 这些气体也可以在通入反应腔室 10 内部之前进行混合， 然后将该混合之后的气体通过进 气管道 41 或者 42 通入反应腔室 10 内部。 0037 本步骤 S101 中的第一清洁气体是在进入反应腔室 10 内部之后转化为等离子体 的。 具体地， 可以在反应腔室10内部的喷淋头11和基座13之间施加一定功率的射频电压， 通过该射频电压在反应腔室 10 内部的反应区 M（例如该反应区可以是喷淋头 11 与基座 13 之间的区域， 其中基座 13 用于安放制备第族元素和第族元素的化合物时所用的基片） 将第一清洁气体转化为第一清。
21、洁等离子体 ； 另外， 也可以在反应腔室 10 内部的反应区之外 的区域将第一清洁气体转化为第一清洁等离子体 ： 具体可以在反应腔室 10 内壁与基座 13 之间施加一定功率的射频电压或者在反应腔室10内壁与喷淋头11之间施加一定功率的射 频电压， 通过该射频电压在反应区 M 以外的区域 （图 2 中反应腔室 10 内部除区域 M 之外的 区域） 将第一清洁气体转化为第一清洁等离子体。当然， 本发明实施例一中将第一清洁气体 转化为等离子体的方式并不局限于这两种， 还可以采用本领域常用的其他方式进行， 在此 说 明 书 CN 102899636 A 5 4/11 页 6 不再赘述。 0038 第。
22、一清洁气体在反应腔室 10 内部转化为第一清洁等离子体之后， 维持反应腔室 内部的压力在第一预定压力 （例如 0.110 托） 范围内第一时间段 （例如大于 5 分钟） 以使第 一步清洁步骤 （即去除反应腔室内部的含碳有机物的步骤） 充分进行， 例如可以维持反应腔 室内部的压力在 0.11 托范围保持 530 分钟。本领域技术人员可以在实际清洁需求的情 况下选择合适的反应腔室压力和反应时间， 在此不做一一列举。 0039 在清洁过程中， 可以保持排气装置 12 一直处于开启状态， 一方面可以将第一清洁 等离子体与反应腔室 10 内部的沉积物发生反应后的气体产物不断排出反应腔室以加速清 洁过程的。
23、进行和提高清洁效果， 另一方面还可以保持反应腔室 10 内部具有一定的压力以 满足清洁过程的需要， 即， 本发明实施例一中还可以通过控制排气装置 12 的开启程度来控 制反应腔室 10 内部的压力， 即通过控制排气装置 12 的排气量控制反应腔室 10 内部的压 力。 0040 本步骤中， 主要利用第一含氧气体 （O2、 H2O2等） 的氧化性能将反应腔室内部的沉积 物中的含碳有机物转化为气态的碳氧化合物从而通过排气装置 12 排出反应腔室 10， 进而 去除反应腔室 10 内部的有机物。另外， 含氧气体还能够将反应腔室 10 内部的沉积物中的 部分金属及其化合物氧化成金属氧化物， 这些金属氧。
24、化物比较容易在后续步骤中去除。 0041 另外， 鉴于反应腔室 10 内部的沉积物一般是含碳有机物和金属及其化合物混合 在一起， 在沉积物较厚时， 仅采用具有氧化性能的第一清洁气体可能无法将沉积物中全部 的含碳有机物转化为气态的含碳化合物， 这是因为沉积物底层的含碳有机物被其上层的金 属及其化合物覆盖， 因此， 为了令沉积物中的含碳有机物充分反应， 本步骤中第一清洁气体 中还可以含有一定量的第二含卤素气体， 此时， 含碳有机物上层的金属及其化合物容易与 第二含卤素气体发生反应生成气态的金属卤化物同时该气态的金属卤化物可以通过排气 装置 12 排出反应腔室 10。例如， MOCVD 反应腔室内部。
25、通常容易残留 GaN、 InN、 AlN 等金属及 其化合物， 反应腔室 10 内部的第二含卤素气体 （例如 Cl2） 的等离子体可以与 GaN、 InN、 AlN 等金属及其化合物反应， 生成气态的 GaCl3、 InCl3、 AlCl3等。 0042 鉴于本步骤 S101 的主要目的是去除反应腔室内部的含碳有机物， 因此， 本步骤中 第一清洁气体中的含氧气体的摩尔分数可以大于第二含卤素气体的摩尔分数， 其中第二含 卤素气体可以包括 HCl、 BCl3、 Cl2、 H2/Cl2的混合气体、 HBr 中的一种或者几种的组合 （本申 请中 “H2/Cl2的混合气体” 表示 “H2与 Cl2的混合。
26、气体” ， 其他类似描述表示类似的含义） 。当 然这只是一个优选的方式， 实际上第一清洁气体中的还原气体的摩尔分数和第二含卤素气 体的摩尔分数的比例可以不受限制。 0043 此外， 为提高清洁效果和清洁速度， 本步骤中的第一清洁气体还可以包括一定量 的 Ar， Ar 在反应腔室 10 内部可以转化为 Ar 等离子体， Ar 等离子体能够加速清洁反应 （包 括还原气体与含碳有机物反应和 / 或含卤素气体与金属及其化合物反应） 的进行。 0044 由第一清洁气体转化而成的等离子体在适当的温度及压力等条件下， 可以使含碳 有机物或聚合物的碳键断裂， 发生反应生成气态的含碳化合物， 从而使反应腔室内部。
27、相对 稳定的有机物配合基及聚合物转变为活性较高的容易去除的物质， 这些物质在特定气流、 压力、 温度等条件下可随气流被泵抽离反应腔室， 从而达到清洁的目的。 0045 需要说明的是， 本发明实施例一中， 可以执行下述步骤S101-A1和步骤S101-A2中 说 明 书 CN 102899636 A 6 5/11 页 7 的任意一个或者两个步骤， 以替代步骤 S101 ： 0046 步骤 S101-A1 ： 在反应腔室 10 外部将第一清洁气体转化为第一清洁等离子体， 并 将第一清洁等离子体通入反应腔室 10 内部 ； 0047 步骤 S101-A2 ： 向反应腔室 10 内部通入第一清洁气体，。
28、 并维持反应腔室 10 内部的 温度在 200至 500之间 ； 0048 其中， 步骤 S101-A1 和步骤 S101-A2 中的第一清洁气体可以与步骤 S101 中的第一 清洁气体具有相同的含义， 该处 “具有相同的含义” 是指该处的第一清洁气体与步骤 S101 中的第一清洁气体具有相同的范围 （如都包含第一含氧气体） ， 但是， 可以选择此范围内不 同种类的气体， 下述内容中的 “具有相同的含义” 的描述与此处类似。 0049 另外， 还可以在执行步骤S101的同时执行步骤S101-A1和步骤S101-A2， 以此进一 步加速清洁反应的速度。 0050 步骤S102 ： 向反应腔室10。
29、内部通入第二清洁气体， 将第二清洁气体在反应腔室10 内部转化为第二清洁等离子体， 并将反应腔室 10 内部的压力保持在第二预定压力范围内 第二时间段以去除反应腔室 10 内部的金属及其化合物 ； 0051 本发明实施例一中的第二清洁气体可以包括第一含卤素气体， 该第一含卤素气体 可以是 HCl、 BCl3、 Cl2、 H2/Cl2的混合气体、 HBr 中的一种或者几种的组合。 0052 具体地， 可以通过进气管道 41 或者 42 向反应腔室 10 内部通入第二清洁气体。经 过步骤S101， 反应腔室10内部的含碳有机物基本已经被清除， 残余的主要是金属 （例如Ga、 Al、 In 等） 及。
30、其化合物， 因此， 本步骤中向反应腔室 10 内部通入包括含卤素气体的第二清洁 气体， 该第二清洁气体可以在射频电压的作用下在反应腔室内部的反应区 M 或者反应区 M 之外的区域转化为等离子体 （参见步骤S101中的描述） ， 该等离子体能够与沉积物中剩余的 金属及其化合物充分反应形成为气态的金属卤化物， 随后这些气态的金属卤化物通过排气 装置 12 排出反应腔室 10。 0053 第二清洁气体在反应腔室 10 内部转化为等离子体之后， 维持反应腔室内部的压 力在第二预定压力 （如 0.110 托） 范围内第二时间段 （例如大于 3 分钟） 以使第二步清洁步 骤 （即去除反应腔室内部的金属及其。
31、化合物） 充分进行， 以完全去除反应腔室内的金属及其 化合物残余， 例如可以将反应腔室的压力在 0.11 托范围内保持 530 分钟。本领域技术 人员可以在实际清洁需求的情况下选择合适的反应腔室内部的压力和反应时间， 在此不做 一一列举。此外， 本步骤中还能将步骤 S101 中产生的少量金属氧化物去除。 0054 具体地， 可以通过控制通入反应腔室 10 的第二清洁气体的流量来控制反应腔室 10 内部的压力， 或者也可以通过控制排气装置 12 的开启程度来控制反应腔室 10 内部的压 力。 0055 在该步骤中， 主要利用转化为等离子体的卤素与反应腔室内部的残余金属及其化 合物以及步骤 S10。
32、1 中产生的金属氧化物反应， 从而将这些残余金属及其化合物以及金属 氧化物转化为气态的金属卤化物排出反应腔室 10。例如， MOCVD 反应腔室内部通常容易残 留 Ga、 In、 Al、 GaN、 InN、 AlN 等金属及其化合物， 反应腔室 10 内部的第二含卤素气体 （例如 Cl2） 的等离子体能够与 Ga、 In、 Al、 GaN、 InN、 AlN 等金属及其化合物反应， 生成气态的 GaCl3、 InCl3、 AlCl3等。 0056 此外， 本步骤S 102中第二清洁气体中还可以含有一定量的第二含氧气体 （如O2） ， 说 明 书 CN 102899636 A 7 6/11 页 。
33、8 该第二含氧气体可以在反应腔室 10 内部转化为等离子体， 然后与可能残留在反应腔室 10 内部的含碳有机物反应， 以全部去除沉积物中的含碳有机物， 进一步提高清洁效果。 0057 鉴于本步骤 S102 的主要目的是去除反应腔室内部的金属及其化合物以及少量金 属氧化物， 因此， 本步骤中第二清洁气体中的第一含卤素气体的摩尔分数可以大于第二含 氧气体的摩尔分数， 当然这只是一个优选的方式， 实际上第二清洁气体中的第一含卤素气 体的摩尔分数和第二含氧气体的摩尔分数的比例可以不受限制。 0058 同时， 为进一步提高清洁效果和清洁速度， 在本步骤中， 第二清洁气体中还可以包 含适量的Ar， Ar在。
34、反应腔室10内部转化为Ar等离子体， Ar等离子体能够加速反应的进行。 0059 需要说明是的， 本发明实施例一中， 可以执行下述步骤S102-B1和步骤S102-B2中 的任意一个或者两个步骤， 以替代步骤 S102 ： 0060 步骤 S102-B1 ： 在反应腔室 10 外部将第二清洁气体转化为第二清洁等离子体， 并 将第二清洁等离子体通入反应腔室 10 内部 ； 0061 步骤 S102-B2 ： 向反应腔室 10 内部通入第二清洁气体， 并维持反应腔室 10 内部的 温度在 200至 500之间 ； 0062 其中， 步骤 S102-B1 和步骤 S102-B2 中的第二清洁气体可以。
35、与步骤 S102 中的第二 清洁气体具有相同的含义。 0063 另外， 还可以在执行步骤S102的同时执行步骤S102-A1和步骤S102-A2， 以此进一 步加速清洁反应的速度。 0064 本发明实施例一提供的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法， 首先向反应腔室内部通 入包括第一含氧气体的第一清洁气体， 在反应腔室内部将第一清洁气体转化为等离子体并 利用其氧化性能去除反应腔室内部的含碳有机物 ； 然后向反应腔室内部通入包括第一含卤 素气体的第二清洁气体， 在反应腔室内部将第二清洁气体转化为等离子体用于去除反应腔 室内部的残余金属及其化合物以及少量金属氧化物， 从而完全除去 MOCVD 反应。
36、腔室内部的 沉积物。 0065 需要说明的是， 本发明实施例一中步骤S101和步骤S102的执行可以连续的， 即执 行完步骤 S101 之后立即执行步骤 S102 ； 步骤 S101 和步骤 S102 的执行也可以是间歇的， 即 执行完步骤 S101 之后隔一段时间再执行步骤 S102， 当然， 在此间歇过程中， 可以保持排气 装置12一直处于排气状态， 这样能够将步骤S101中产生的气态产物全部排出反应腔室， 进 而可以提高步骤 S 102 的清洁效率。 0066 需要说明的是， 本发明实施例一中， 可以适当延长步骤 S101 和 / 或步骤 S102 执行 的时间， 以通过步骤S101完全。
37、去除反应腔室内部的含碳有机物、 通过步骤S102完全去除反 应腔室内部的金属及其化合物， 本领域技术人员可以采用辅助的检测设备监测反应腔室内 部的含碳有机物和 / 或金属及其化合物被完全去除， 鉴于该内容不是本申请的重点， 在此 不再详述。 0067 此外， 本发明实施例中也可以循环重复执行步骤 S101 和步骤 S102， 以进一步提高 清洁效果。 0068 以下以两个具体示例对本发明实施例一的技术方案进行详细说明 ： 0069 示例一 ： 0070 A、 同时向反应腔室 10 内通入 O2、 Cl2和 Ar， 具体地可以通过图 2 所示的进气管道 说 明 书 CN 102899636 A 。
38、8 7/11 页 9 分别向反应腔室 10 内通入 O2、 Cl2和 Ar， O2、 Cl2和 Ar 的流量分别为 250sccm、 250sccm 和 500sccm， 在喷淋头 11 和反应腔室 10 内壁之间加射频电压， 保持射频功率为 2000W、 射频频 率为 13.56MHz， 保持反应腔室内部的压力为 0.72Torr、 等离子体反应时间为 10 分钟 （即第 一时间段为 10 分钟） ； 经过此步骤， 反应腔室内部的沉积物中绝大多数的含碳有机物被去 除 ； 0071 B、 同时向反应腔室 10 内通入 HCl 和 Ar， HCl 和 Ar 的流量均为 500sccm， 在喷淋头。
39、 11 和反应腔室 10 内壁之间加射频电压， 保持射频功率为 2000W、 射频频率为 13.56MHz， 保 持反应腔室内部的压力为 0.68Torr、 等离子体反应时间为 5 分钟 （即第二时间段为 5 分钟） ； 经过此步骤， 反应腔室内部的沉积物均能够被去除。 0072 示例二 ： 0073 A、 同时向反应腔室 10 内通入 O2、 Cl2和 Ar， 具体地可以通过图 2 所示的进气管道 分别向反应腔室 10 内通入 O2、 Cl2和 Ar， O2、 Cl2和 Ar 的流量分别为 250sccm、 250sccm 和 500sccm， 在喷淋头 11 和反应腔室 10 内壁之间加射。
40、频电压， 保持射频功率为 2000W、 射频频 率为 13.56MHz， 保持反应腔室内部的压力为 0.72Torr、 等离子体反应时间为 10 分钟 ； 经过 此步骤， 反应腔室内部的沉积物中的绝大多数的含碳有机物被去除 ； 另外， 本步骤中含氧气 体还能与沉积物中的部分金属及其化合物反应形成金属氧化物 ； 0074 B、 同时向反应腔室 10 内通入 H2、 Cl2和 Ar， H2、 Cl2和 Ar 的流量分别为 250sccm、 250sccm 和 500sccm， 在喷淋头 11 和反应腔室 10 内壁之间加射频电压， 保持射频功率为 2000W、 射频频率为 13.56MHz， 保持。
41、反应腔室内部的压力为 0.68Torr、 等离子体反应时间为 5 分钟 ； 经过此步骤， 反应腔室 10 内部的沉积物中绝大多数的含碳有机物和金属及其化合 物以及金属氧化物均能够被去除 ； 0075 鉴于在MOCVD中制备第族元素和第族元素的化合物时通常需要向MOCVD反应 腔室内部通入 H2和 Cl2， 此步骤中材料采用 H2和 Cl2的混合气体去除沉积物中的金属及其 化合物， 就无需向反应腔室 10 内部添加额外的气体， 因此， 不但能够简化清洁工艺， 还能够 简化 MOCVD 反应腔室的清洁装置 （即无需增加过多的进气管道） 。 0076 需要说明的是， 本发明实施例中， 在原位清洁 M。
42、OCVD 反应腔室的过程 （如步骤 S101、 步骤 S101-A1、 步骤 S102、 步骤 S102-B1 等） 中， 可以对反应腔室 10 加热， 使反应腔室 10 内部保持一定的温度。这样不但能够提高原位清洁的清洁速率， 还能够保证等离子体 与沉积物反应之后的产物为气态， 避免该产物遇到温度较低的表面变成液态或者固态而残 留在反应腔室内部， 例如可以保持反应腔室 10 内部的温度在 70100之间 （如 70、 80 或者 100等） ， 具体可以采用对反应腔室外壁或者内壁加热的方式保持反应腔室内部的温 度。 0077 本发明实施例中的清洁 MOCVD 反应腔室的方法主要通过具有还原性。
43、能的等离子 体与沉积物反应从而将沉积物转变为气态产物， 并通过排气装置将气态产物排出反应腔室 内部。通过本发明实施例一提供的原位清洁方法去除 MOCVD 反应腔室内部的沉积物 （尤其 是温度相对较低的表面的沉积物） 能够实现工艺稳定、 性能提升， 并且能使整个 MOCVD 工艺 自动进行。 0078 需要说明的是， 本发明实施例提供的 MOCVD 反应腔室的原位清洁方法还可以采用 其他方式。 例如， 该清洁等离子体可以在反应腔室内部产生， 也可以在反应腔室外部产生然 说 明 书 CN 102899636 A 9 8/11 页 10 后再通入反应腔室内部。 0079 实施例二 0080 本发明实。
44、施例二的原位清洁 MOCVD 反应腔室的方法与本发明实施例一的方法类 似， 有所不同的是， 本发明实施例二中的等离子体可以在反应腔室 10 的外部产生， 然后再 通过进气管道通入反应腔室内部。为简化起见， 本发明实施例二中仅介绍与本发明实施例 一的不同之处， 本领域技术人员容易从本发明实施例一的相关描述得到本发明实施例二的 其他内容， 在此不再赘述。 0081 步骤 S301 ： 在反应腔室 10 外部将第一清洁气体转化为第一清洁等离子体， 并将第 一清洁等离子体通入反应腔室 10 的内部， 将反应腔室 10 内部的压力保持在第一预定压力 范围内第一时间段以去除反应腔室 10 内部的含碳有机物。
45、并将部分金属及其化合物转化为 金属氧化物 ； 0082 本发明实施例二中的第一清洁气体可以包括第一含氧气体， 其中第一含氧气体可 以是 O2、 O3、 CO2、 H2O2、 N2O 中的一种或者几种的组合 ； 优选地， 本发明实施例中的第一含氧气 体选择具有强氧化性的气体， 如 O3、 H2O2等。 0083 具体地， 第一清洁等离子体可以采用等离子体转化装置转化而成， 例如， 可以首先 向等离子体转化装置内部通入第一含氧气体， 然后在等离子体转化装置内部将第一含氧气 体转化为第一清洁等离子体。 第一清洁等离子体可以通过与反应腔室相连的进气装置通入 反应腔室内部。 0084 第一清洁等离子体通。
46、入反应腔室内部以后， 维持反应腔室压力在第一预定压力范 围内第一时间段， 例如可以维持反应腔室内部的压力在 0.110 托范围 （作为第一预定压力 范围的示例） 内 5 分钟以上 （例如 530 分钟） ， 以使第一清洁等离子体与沉积物中的含碳有 机物反应。 0085 需要说明是的， 本发明实施例二中， 可以执行下述步骤S301-A1和步骤S301-A2中 的任意一个或者两个步骤以替代步骤 S301 ： 0086 步骤 S301-A1 ： 向反应腔室 10 内部通入第一清洁气体， 并将第一清洁气体在反应 腔室 10 内部转化为第一清洁等离子体 ； 0087 步骤 S301-A2 ： 向反应腔室。
47、 10 内部通入第一清洁气体， 并维持反应腔室 10 内部的 温度在 200至 500之间 ； 0088 其中， 步骤 S301-A1 和步骤 S301-A2 中的第一清洁气体可以与步骤 S301 中的第一 清洁气体具有相同的含义。 0089 另外， 还可以在执行步骤S301的同时执行步骤S301-A1和步骤S301-A2， 以进一步 加速清洁反应的速度。 0090 步骤 S302 ： 在反应腔室 10 外部将第二清洁气体转化为第二清洁等离子体， 并将第 二清洁等离子体通入反应腔室 10 内部， 将反应腔室 10 内部的压力保持在第二预定压力范 围内第二时间段以去除反应腔室 10 内部的金属及。
48、其化合物 ； 0091 具体地， 该第一清洁等离子体可以利用等离子体转化装置转化而成， 例如， 可以首 先向等离子体转化装置内部通入第一清洁气体， 然后在等离子体转化装置内部将第一清洁 气体转化为第一清洁等离子体。 0092 第二清洁等离子体通入反应腔室 10 内部以后， 可以维持反应腔室 10 内部的压力 说 明 书 CN 102899636 A 10 9/11 页 11 在 0.1Torr10Torr（作为第二预定压力范围的示例） 之间 3 分钟以上 （如 530 分钟） ， 以使 第二清洁等离子体与沉积物中残留的金属及其化合物充分反应形成气态的金属卤化物并 通过排气装置将这些气态的金属卤。
49、化物排出反应腔室。 0093 本发明实施例二中的第一清洁气体与本发明实施例一中的第一清洁气体具有相 同的含义、 本发明实施例二中的第二清洁气体与本发明实施例一中的第二清洁气体具有相 同的含义。 0094 需要说明的是， 本发明实施例一中的参数 （如压力、 时间、 温度等） 、 气体组分、 含量 等描述同样适用于本发明实施例二中的方案， 为简化起见， 在此不再重复描述， 但是本领域 普通技术人员仍然可以将本发明实施例二中的方案与本发明实施例一中的相应内容相结 合从而获得具体的实现方案， 这些实现方案仍在本发明的保护范围之内。 0095 本发明实施例二中在反应腔室 10 的外部将第一清洁气体转化为第一清洁等离子 体、 将第二清洁气体转化为第二清洁等离子体， 并将第一清洁等离子体通入反应腔室 10 的 内部以完全去除反应腔室 10 内。