氮化鎵器件介質生長方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氮化鎵GaN器件介質生長方法及系統(tǒng)，氮化鎵器件介質生長過程中的高溫感應耦合等離子體刻蝕工藝、遠程等離子體修飾工藝及沉積工藝之間的轉移通過集簇式封閉傳送系統(tǒng)進行傳送，從而能夠在無氧傳送環(huán)境中在各種工藝系統(tǒng)之間轉移，有效避免材料表面的氧化、碳化、酸堿沾污等問題，同時無氧傳輸環(huán)境中的刻蝕工藝采用高溫感應耦合等離子體刻蝕，有利于形成低界面態(tài)的器件。
【專利說明】
氮化鎵器件介質生長方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種氮化鎵器件介質生長方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]氮化鎵(GaN)作為寬禁帶化合物半導體材料器件，具有輸出功率高、耐高溫的特點。GaN材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，并與SIC、金剛石等半導體材料一起，被譽為是繼第一代Ge、Si半導體材料、第二代GaAs、InP化合物半導體材料之后的第三代半導體材料。
[0003]在第三代半導體氮化鎵(GaN)器件制造領域，界面態(tài)問題是長期困擾業(yè)界的共性問題，是氮化鎵電子器件研制迫切需要解決的難點和瓶頸。為了解決界面態(tài)這一 GaN難點問題，國內外研究者開展了多種方式的探索，主要集中在介質生長方式和介質前表面預處理等方面。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下技術問題:氮化鎵器件的制造過程中由于諸多工藝分布在不同的單項系統(tǒng)中，由此存在工藝銜接或轉移過程中的氧化等污染問題。另外，一些氮化鎵器件的制造過程中需要進行刻蝕，現(xiàn)有的常溫下的刻蝕使得形成的器件界面態(tài)不理想。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供的氮化鎵器件介質生長方法及系統(tǒng)，能夠在無氧傳送環(huán)境中在各種工藝系統(tǒng)之間轉移，有效避免材料表面的氧化、碳化、酸堿沾污等問題，同時無氧傳輸環(huán)境中的刻蝕工藝有利于形成低界面態(tài)的器件。
[0006]第一方面，本發(fā)明提供一種氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0007]高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)，用于對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕，在對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕時，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C ;
[0008]遠程等離子體修飾系統(tǒng)，用于對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理，實現(xiàn)高均勻低損傷表面預處理；
[0009]沉積系統(tǒng)，用于在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層；
[0010]集簇式封閉傳送系統(tǒng)，與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)及所述沉積系統(tǒng)氣密連通，用于將晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)傳送至所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，再傳送至所述沉積系統(tǒng)。
[0011 ]可選地，上述集簇式封閉傳送系統(tǒng)包括:
[0012]氣密腔體；
[0013]設于所述氣密腔體內的可活動機械臂；
[0014]設于所述可活動機械臂前端的片托，由所述可活動機械臂支撐；
[0015]設于所述氣密腔體內的裝載臺，配置為將晶片加載到所述片托上；以及
[0016]與所述氣密腔體連通的多個傳送通道，分別與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)氣密連通，
[0017]其中，所述可活動機械臂被配置為能夠活動從而伸入或退出各傳送通道。
[0018]可選地，在所述傳送通道與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)之間設有開閉可控的氣密閥。
[0019]可選地，所述沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。
[0020]可選地，在所述脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)中，所述介質層的沉積溫度在600°C-850°C之間，壓強在100mTorr-500Torr之間。
[0021 ]可選地，所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)的載片臺具有溫度超過300°C的加熱功能。
[0022]可選地，還包括與所述氣密腔體內部連通的真空栗或氮氣源。
[0023]第二方面，本發(fā)明提供一種利用上述所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)進行氮化鎵GaN器件介質生長的方法，所述方法包括:
[0024]將設有GaN材料的晶片放入集簇式封閉傳送系統(tǒng)的所述氣密腔體內；
[0025]將高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)及所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)內抽成真空環(huán)境或充入氮氣，使各系統(tǒng)腔體內達到相同的腔壓；
[0026]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)將所述晶片送入所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)，對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C;
[0027]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)取出，并送入所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理；
[0028]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)取出，并送入所述沉積系統(tǒng)，在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層。
[0029]可選地，所述沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。
[0030]可選地，在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層時采用脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)，將所述介質層的沉積溫度控制在600°C-850°C之間，壓強控制在I OOmTorr-SOOTorr 之間。
[0031]可選地，在對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理時，將所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)的載片臺加熱到300°C以上。
[0032]本發(fā)明實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)、以及利用該系統(tǒng)進行氮化鎵GaN器件介質生長的方法，氮化鎵器件介質生長過程中的高溫感應耦合等離子體刻蝕工藝、遠程等離子體修飾工藝及沉積工藝之間的轉移通過集簇式封閉傳送系統(tǒng)進行傳送，從而能夠在無氧傳送環(huán)境中在各種工藝系統(tǒng)之間轉移，有效避免材料表面的氧化、碳化、酸堿沾污等問題，同時無氧傳輸環(huán)境中的刻蝕工藝采用高溫感應耦合等離子體刻蝕，有利于形成低界面態(tài)的器件。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)結構示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明一實施例氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)的集簇式封閉傳送系統(tǒng)的結構示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明一實施例提供的集簇式封閉傳送系統(tǒng)與高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的連接結構示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明另一實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]本發(fā)明提供一種氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括:
[0039]高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11，用于對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕，在對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕時，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C ;
[0040]遠程等離子體修飾系統(tǒng)12，用于對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理；
[0041 ]沉積系統(tǒng)13，用于在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層；
[0042]集簇式封閉傳送系統(tǒng)14，與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)及所述沉積系統(tǒng)氣密連通，用于將晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)傳送至所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，再傳送至所述沉積系統(tǒng)。
[0043]本發(fā)明實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)、以及利用該系統(tǒng)進行氮化鎵GaN器件介質生長的方法，氮化鎵器件介質生長過程中的高溫感應耦合等離子體刻蝕工藝、遠程等離子體修飾工藝及沉積工藝之間的轉移通過集簇式封閉傳送系統(tǒng)進行傳送，從而能夠在無氧傳送環(huán)境中在各種工藝系統(tǒng)之間轉移，有效避免材料表面的氧化、碳化、酸堿沾污等問題，同時無氧傳輸環(huán)境中的刻蝕工藝采用高溫感應耦合等離子體刻蝕，有利于形成低界面態(tài)及低體材料損傷的器件。
[0044]可選地，所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)14包括:
[0045]氣密腔體；
[0046]設于所述氣密腔體內的可活動機械臂；
[0047]設于所述可活動機械臂前端的片托，由所述可活動機械臂支撐；
[0048]設于所述氣密腔體內的裝載臺，配置為將晶片加載到所述片托上；以及
[0049]與所述氣密腔體連通的多個傳送通道，分別與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11、遠程等離子體修飾系統(tǒng)12、沉積系統(tǒng)13氣密連通，其中，所述可活動機械臂被配置為能夠活動從而伸入或退出各傳送通道。
[0050]可選地，在所述傳送通道與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11、遠程等離子體修飾系統(tǒng)12、沉積系統(tǒng)13之間設有開閉可控的氣密閥。
[0051]可選地，所述沉積系統(tǒng)13為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。
[0052]可選地，在所述脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)中，所述介質層的沉積溫度在600°C-850°C之間，壓強在100mTorr-500Torr之間。
[0053 ]可選地，所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)12的載片臺具有溫度超過300 0C的加熱功能。
[0054]可選地，還包括與所述氣密腔體內部連通的真空栗或氮氣源。
[0055]圖2示出了本發(fā)明實施例提供的集簇式封閉傳送系統(tǒng)的俯視圖。如圖2所示，該集簇式封閉傳送系統(tǒng)14可以包括由腔壁141限定的氣密腔體142。腔壁141可以包括各種合適的材料，如鋼。為了從外部訪問腔體內或者從腔體內訪問外部，在腔壁141上可以開有多個開口(例如，143-1、143-2、143-3、144和145)。為了保證腔體142的氣密性，在這些開口上可以設有氣密閥。備選地，當開口連接到其他設備時，可以在其他設備與該開口相接處設置氣密閥。優(yōu)選地，在開口與其他設備相連接處均設有氣密閥，這些氣密閥的開閉可通過控制信號來控制。例如，閥門可以帶有驅動機構，驅動機構可以驅動閥門開啟或閉合?？梢韵蝌寗訖C構提供適當?shù)碾娍刂菩盘枺愿鶕?jù)設備操作需要來驅動閥門。在腔體142內，可以設有可活動的機械臂146 ο例如，機械臂146可以在腔體142內繞軸147旋轉。當然，機械臂146的活動不限于旋轉，機械臂146也可以進行平移等運動(例如，連同軸147—起平移)。此外，機械臂146還可以伸縮，即改變其從軸147延伸出的長度。圖2中以虛線形式示出了相對于實線所示的機械臂146轉動且伸長后的機械臂。在機械臂146的前端，可以設有片托148。片托148可以用于放置待處理的晶片149(例如，GaN晶片)。片托148可以與機械臂146—體形成。在腔體142內，還可以設有裝載臺1410。裝載臺1410上可以放置有多個待處理的晶片149，并可以將晶片149逐一加載到片托148上(當機械臂146轉動到使得片托148與裝載臺1410的晶片加載機構對準時)。此外，片托148上的晶片處理完畢后，可以通過晶片卸載機構而將晶片從片托148上卸載到晶片架上。晶片卸載機構可以與晶片加載機構一起實施在例如裝載臺1410中，或者晶片卸載機構可以與裝載臺1410分離實現(xiàn)?？梢酝ㄟ^控制信號來控制晶片的加載、卸載。為了向裝載臺中放入待處理的晶片以及從裝載臺中(或從分離實現(xiàn)的晶片架)取出處理完畢的晶片，可以在腔壁141與之相對應的位置處設置晶片通道145。如上所述，可以在晶片通道145處設置開閉可控的氣密閥。當需要向裝載臺放入晶片或從裝載臺取出晶片時，可以控制氣密閥打開，而在對晶片進行處理期間，可以控制氣密閥關閉。
[0056]該集簇式封閉傳送系統(tǒng)14還可以包括與腔體142連通的多個傳送通道143-1、143_2和143-3。這些傳送通道可以連接到不同的工藝處理系統(tǒng)，如連接到上述所述的高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)U、遠程等離子體修飾系統(tǒng)12及所述沉積系統(tǒng)氣13。在圖2中，將這些傳送通道示出為腔壁141上的開口。但是，本公開不限于此。例如，傳送通道還可以從腔壁141向外延伸(例如，呈管道狀)，以便連接到較遠位置處的工藝設備。傳送通道本身也是氣密性的，以避免破壞腔體142內的氣密環(huán)境。
[0057]圖2中還示出了腔壁141上的氣氛通道144。該氣氛通道144可用于確保腔體142中的所需氣氛(例如，真空或非反應性氣體)。例如，氣氛通道144可以連接至真空栗，以便通過真空栗將腔體142內抽真空;或者，氣氛通道144可以連接至氮氣源，以便將腔體142內充入氮氣。這種真空栗或氮氣源可以與集簇式封閉傳送系統(tǒng)14 一體設置，例如附于腔壁141上。氣氛通道144處甚至可以不設置氣密閥，或者設置的氣密閥即使在對晶片處理期間也可以保持打開，以便真空栗可以持續(xù)對腔體142內抽真空或者持續(xù)向腔體142內充入氮氣。
[0058]此外，該集簇式封閉傳送系統(tǒng)14還可以包括控制裝置(未示出)，用以控制各組成部件。例如，控制裝置可以包括微處理器、存儲器和輸入/輸出設備等。備選地，該集簇式封閉傳送系統(tǒng)14可以包括控制接口(未示出)，用于與外部控制設備(例如，通用計算機)相連?？刂平涌诳梢耘c集簇式封閉傳送系統(tǒng)14中各動作部件(例如，機械臂、氣密閥、裝載臺、真空栗或氮氣源等)的驅動裝置相連，以便驅動這些部件進行相應的動作(例如，機械臂的轉動/伸縮、氣密閥的開啟/關閉、裝載臺的晶片加載、卸載、真空栗或氮氣源的啟動、停止等)。
[0059]圖3示意出了集簇式封閉傳送系統(tǒng)14與高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11相連接的結構示意圖，集簇式封閉傳送系統(tǒng)14可以通過傳送通道143-1與高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11相連，機械臂146可以將在裝載臺1410處加載的晶片輸送到高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)。具體地，機械臂146可以從對準于裝載臺1410處加載待處理的晶片，旋轉到對準于傳送通道143-1，在傳送通道143-1處，可以設有氣密閥111，此時氣密閥開啟，從而機械臂146可以伸展通過傳送通道143-1，將置于片托上的待處理晶片149送入高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔體112中，具體地把該待處理晶片加載到高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔體內的晶片片拖上。在該高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔體中對晶片進行高溫感應耦合等離子體刻蝕，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C，通過高溫感應耦合等離子體刻蝕，避免等離子體刻蝕在氮化鎵材料表面和體材料帶來的損傷，實現(xiàn)GaN表面低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕制備。在進行處理時，機械臂146可以縮回腔體142中，且氣密閥111可以關閉。待處理完畢后，氣密閥111開啟，機械臂146可以再次伸入腔體112中，以接收高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11的片托上經(jīng)處理的晶片149，并收縮至腔體142內。然后，可以關閉氣密閥111。
[0060]之后，機械臂146轉動，經(jīng)過另一傳送通道143-2將經(jīng)過高溫感應耦合等離子體刻蝕過的晶片傳送給遠程等離子體修飾系統(tǒng)12，遠程等離子體修飾系統(tǒng)12實現(xiàn)氮化鎵材料表面高均勻和低損傷的表面改性，遠程等離子體修飾系統(tǒng)12采用的等離子體是遠程等離子體，即等離子產(chǎn)生后經(jīng)過空間輸運到目標器件的反應面，且采用的反應面(即載片臺)具有高溫加熱功能，且加熱溫度可超過300°C。
[0061]之后，機械臂146轉動，經(jīng)過另一傳送通道143-3將經(jīng)過遠程等離子體修飾過的晶片傳送給沉積系統(tǒng)13，沉積系統(tǒng)13為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。當沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)時，所述介質層的沉積溫度在600°C-850°C之間，壓強在100mTorr-500Torr之間。從而實現(xiàn)在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種電介質層，實現(xiàn)實現(xiàn)低界面態(tài)、低固定電荷介質的淀積。之后，機械臂146轉動，將經(jīng)處理的晶片送入裝載臺以便取出。在整個過程中，腔體142內可以一直保持無氧狀態(tài)，例如通過一直對腔體142抽真空或者一直向腔體142內充入氮氣。
[0062]本發(fā)明實施例還提供一種利用上述所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)進行氮化鎵GaN器件介質生長的方法，所述方法包括:
[0063]將設有GaN材料的晶片放入集簇式封閉傳送系統(tǒng)的所述氣密腔體內；
[0064]將高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)及所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)內抽成真空環(huán)境或充入氮氣，使各系統(tǒng)腔體內達到相同的腔壓；
[0065]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)將所述晶片送入所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)，對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C;
[0066]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)取出，并送入所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理，實現(xiàn)高均勻低損傷表面的預處理。
[0067]通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)取出，并送入所述沉積系統(tǒng)，在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層。
[0068]本發(fā)明實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長的方法，氮化鎵器件介質生長過程中的高溫感應耦合等離子體刻蝕工藝、遠程等離子體修飾工藝及沉積工藝之間的轉移通過集簇式封閉傳送系統(tǒng)進行傳送，從而能夠在無氧傳送環(huán)境中在各種工藝系統(tǒng)之間轉移，有效避免材料表面的氧化、碳化、酸堿沾污等問題，同時無氧傳輸環(huán)境中的刻蝕工藝采用高溫感應耦合等離子體刻蝕，有利于形成低界面態(tài)及低體材料損傷的器件。
[0069]可選地，所述沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。
[0070]可選地，在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層時采用脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)，將所述介質層的沉積溫度控制在600°C-850°C之間，壓強控制在I OOmTorr-SOOTorr 之間。
[0071]可選地，在對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理時，將所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)的載片臺加熱到300°C以上。
[0072]具體地，圖4示意出了本發(fā)明實施例提供的氮化鎵GaN器件介質生長的方法，所述方法包括:
[0073]步驟S401:將晶片送入集簇式封閉傳送系統(tǒng)14。具體地，可以將晶片放入集簇式封閉傳送系統(tǒng)14中的裝載臺上。例如，參考圖2，可以打開晶片通道145，將待處理的(多個)晶片放置到裝載臺1410上。
[0074]步驟S402:集簇式封閉傳送系統(tǒng)抽真空或充氮氣。封閉集簇式封閉傳送系統(tǒng)14的腔體，并使腔體內成為所需氣氛，例如實質上的無氧狀態(tài)。例如，可以關閉晶片通道145以及傳送通道143-1、143-2和143-3(例如，通過關閉這些通道上設置的氣密閥)，然后經(jīng)氣氛通道144，將腔體142內抽成一定壓力的真空狀態(tài)(通過真空栗)或在抽成真空環(huán)境之后充入一定壓力的氮氣(通過氮氣源)。此外，高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11、遠程等離子體修飾系統(tǒng)12及沉積系統(tǒng)13也可以抽真空或充氮氣，使得高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11、遠程等離子體修飾系統(tǒng)12及沉積系統(tǒng)13到達相同的腔壓。這樣，隨后在將部件連通(特別是將集簇式封閉傳送系統(tǒng)與各系統(tǒng)連通)時，可以實現(xiàn)平穩(wěn)的操作。
[0075]步驟S403:通過集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將晶片送入高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11。用于對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C ;
[0076]步驟S404:通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)11取出，并送入所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)12，用于對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理，實現(xiàn)高均勻低損傷表面預處理。
[0077]步驟S405:通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)取出，并送入所述沉積系統(tǒng)。用于在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層。
[0078]步驟S406:通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述沉積系統(tǒng)取出，并送入裝載臺1410，以便取出。
[0079]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，包括: 高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)，用于對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷的刻蝕，在對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷的刻蝕時，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C ; 遠程等離子體修飾系統(tǒng)，用于對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理； 沉積系統(tǒng)，用于在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層； 集簇式封閉傳送系統(tǒng)，與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)及所述沉積系統(tǒng)氣密連通，用于將晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)傳送至所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，再傳送至所述沉積系統(tǒng)。2.根據(jù)權利要求1所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)包括: 氣密腔體； 設于所述氣密腔體內的可活動機械臂； 設于所述可活動機械臂前端的片托，由所述可活動機械臂支撐； 設于所述氣密腔體內的裝載臺，配置為將晶片加載到所述片托上；以及與所述氣密腔體連通的多個傳送通道，分別與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)氣密連通， 其中，所述可活動機械臂被配置為能夠活動從而伸入或退出各傳送通道。3.根據(jù)權利要求2所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，在所述傳送通道與所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)之間設有開閉可控的氣密閥。4.根據(jù)權利要求3所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，所述沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。5.根據(jù)權利要求4所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，在所述脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)中，所述介質層的沉積溫度在600°C-850°C之間，壓強在100mTorr-500Torr之間。6.根據(jù)權利要求5所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)的載片臺具有溫度超過300 °C的加熱功能。7.根據(jù)權利要求6所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述氣密腔體內部連通的真空栗或氮氣源。8.—種利用權利要求1-7中任一項所述的氮化鎵GaN器件介質生長系統(tǒng)進行氮化鎵GaN器件介質生長的方法，其特征在于，包括: 將設有GaN材料的晶片放入集簇式封閉傳送系統(tǒng)的所述氣密腔體內； 將高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)、遠程等離子體修飾系統(tǒng)、沉積系統(tǒng)及所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)內抽成真空環(huán)境或充入氮氣，使各系統(tǒng)腔體內達到相同的腔壓； 通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)將所述晶片送入所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)，對晶片上的GaN材料表面進行低界面態(tài)和低體材料損傷的刻蝕，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)的腔壁溫度大于200°C，所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)內裝載所述晶片的片拖的溫度大于200°C; 通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述高溫感應耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)取出，并送入所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)，對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理； 通過所述集簇式封閉傳送系統(tǒng)，將所述晶片從所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)取出，并送入所述沉積系統(tǒng)，在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層。9.根據(jù)權利要求8所述的氮化鎵GaN器件介質生長的方法，其特征在于，所述沉積系統(tǒng)為脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)或原子層沉積系統(tǒng)。10.根據(jù)權利要求9所述的氮化鎵GaN器件介質生長的方法，其特征在于， 在經(jīng)改性處理的GaN材料表面上淀積一種或多種介質層時采用脈沖熱化學氣相沉積系統(tǒng)，將所述介質層的沉積溫度控制在600°C_850°C之間，壓強控制在100mTorr-500Torr之間。11.根據(jù)權利要求10所述的氮化鎵GaN器件介質生長的方法，其特征在于，在對經(jīng)低界面態(tài)和低體材料損傷刻蝕的GaN材料表面進行改性處理時，將所述遠程等離子體修飾系統(tǒng)的載片臺加熱到300 °C以上。
【文檔編號】H01L21/67GK105957824SQ201610513019
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】劉新宇, 康玄武, 王鑫華, 黃森, 魏珂, 王文武, 侯瑞兵
【申請人】中國科學院微電子研究所