在半导体器件表面生成钝化层的方法和装置与流程

本公开的实施例总体涉及半导体制造领域，并且更具体地，涉及一种在半导体器件表面生成钝化层的方法和装置。

背景技术：

1、半导体晶圆表面生长钝化层在芯片、器件制备及太阳能电池领域都有广泛的应用。钝化层的主要作用为增强器件对外部离子污染的阻挡能力，控制及稳定半导体表面电学性质，控制固定正电荷及表面复合速度，保护器件内部互联及防止器件受到机械及化学损伤，提高器件性能的稳定性及可靠性，提高电池效率。常用的在半导体器件表面生成钝化层的方法可分为湿法和干法，其中包括铬酸钝化技术、双氧水钝化技术、硝酸及pecvd钝化技术等。然而，铬酸钝化技术所使用的铬酸试剂对环境污染大，需要对废液进行额外的处理；而槽式钝化技术需消耗大量化学品试剂(例如，去离子水、双氧水、硝酸)，且钝化后的半导体器件表面的电阻率及膜厚不稳定。

2、综上，传统的用于在半导体器件表面生成钝化层的方案存在的不足之处包括：化学品试剂消耗量大、所产生的废液对环境污染大、操作步骤繁琐且耗时、所生成的钝化层的电学特性不理想等。

技术实现思路

1、针对上述问题，本公开提供了一种在半导体器件表面生成钝化层的方法和装置，能够减少钝化过程中化学品试剂的消耗，避免生成有害废液，并且能够简化操作，生成具有稳定电学特性的钝化层。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种在半导体器件表面生成钝化层的方法。该方法包括：针对半导体器件表面进行预处理；将含臭氧的第一气体和预定气体进行混合，生成第一混合气体；以及将第一混合气体提供至经预处理的半导体器件表面，利用第一混合气体对半导体器件表面进行初次钝化，以在半导体器件表面生成钝化层，其中预定气体至少用于改善所生成的钝化层的结构特性。

3、在一些实施例中，该方法还包括：将含氧气的第二气体和预定气体进行混合，以便生成第二混合气体；以及将第二混合气体提供至经由第一混合气体钝化的半导体器件表面，利用第二混合气体对半导体器件表面进行进一步钝化，使得半导体器件表面生成目标钝化层。

4、在一些实施例中，将第二混合气体提供至经由第一混合气体钝化的半导体器件表面包括：在利用第一混合气体对经预处理的半导体器件表面进行钝化之后，将第二混合气体提供至经过第一混合气体钝化的半导体器件表面，其中半导体器件表面为单晶硅表面、碳化硅表面、氮化硅表面、多晶硅表面的一种。

5、在一些实施例中，该方法还包括：将含氧气的第二气体和预定气体进行混合，以便生成第二混合气体；以及将第二混合气体与第一混合气体一起提供至半导体器件表面，以便利用第一混合气体和第二混合气体对半导体器件表面进行钝化，使得半导体器件表面生成目标钝化层。

6、在一些实施例中，该方法还包括通过调整以下至少一项以便控制目标钝化层的生成：调节第一混合气体中臭氧的占比和/或流速；调节第二混合气体中氧气的占比和/或流速；调节提供第一混合气体的持续时间；以及调节提供第二混合气体的持续时间。

7、在一些实施例中，控制目标钝化层的生成还包括：通过控制第一混合气体或第二混合气体中的预定气体的浓度，减少所生成的目标钝化层的结构缺陷，以提高所生成的目标钝化层的电学特性。

8、在一些实施例中，该方法还包括：对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行二次清洗，以去除目标钝化层表面所残留的混合气体和/或反应副产物。

9、在一些实施例中，对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行二次清洗包括：利用惰性气体对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行吹扫。

10、在一些实施例中，该方法还包括：在第一预定时间间隔内，基于含氧气的第二气体，经由臭氧生成器生成含臭氧的第一气体，并将所生成的含臭氧的第一气体提供至容纳有预定气体的混合室用以生成第一混合气体；以及在第二预定时间间隔内，将含氧气的第二气体提供至容纳有预定气体的混合室用以生成第二混合气体。

11、在一些实施例中，针对半导体器件表面进行预处理包括：利用腐蚀气体对半导体器件表面进行清洗或腐蚀；利用惰性气体对半导体器件表面进行吹扫。

12、在一些实施例中，半导体器件表面为含硅表面，腐蚀气体为氟化氢蒸汽，惰性气体为氮气，预定气体包括氨气、硝酸蒸汽、丙酮蒸汽、异丙醇蒸汽中的至少一种。

13、根据本公开的第二方面，提供了一种用于实现本公开的第一方面的方法的装置。该装置包括：处理腔室，被配置为用于容纳半导体器件和对半导体器件表面进行处理；臭氧生成器，被配置为生成臭氧；以及混合室，混合室经由第一连接通道与臭氧生成器连接，并且被配置为将预定气体与由臭氧生成器生成的含臭氧的第一气体进行混合，以便生成第一混合气体，并且混合室还经由第二连接通道与处理腔室连接，被配置为将第一混合气体提供至处理腔室内的半导体器件表面。

14、在一些实施例中，第一连接通道的第一端与臭氧生成器的输出端相连接，第一连接通道的第二端的端口位于混合室中所容纳的预定试剂的液面上方，第二连接通道的第一端的端口位于混合室中的预定试剂的液面上方，第二连接通道的第二端与处理腔室的进口相连接，其中第二连接通道的第一端的端口高于第一连接通道的第二端的端口，并且其中预定试剂分解或挥发出预定气体，以使得混合室中的预定试剂的液面上方包括预定气体。

15、在一些实施例中，混合室还被配置为：将预定气体与含氧气的第二气体进行混合，以便生成第二混合气体；以及将第二混合气体提供至处理腔室内的半导体器件表面。

16、在一些实施例中，处理腔室包括第一腔室和第二腔室，其中第一腔室包括承载台，其中承载台用于放置半导体器件，并且承载台上设置有个多个通孔，以便第一混合气体和/或第二混合气体通过多个通孔进入处理腔室内部并接触半导体器件表面。

17、在一些实施例中，该装置还被配置为：在第一预定时间间隔内，使得臭氧生成器处于第一状态，以便所提供的含氧气的第二气体经由臭氧生成器生成含臭氧的第一气体，并将含臭氧的第一气体提供至混合室；在第二预定时间间隔内，使得臭氧生成器处于第二状态，以便使所提供的含氧气的第二气体通过臭氧生成器并提供至混合室。

18、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种在半导体器件表面生成钝化层的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第二混合气体提供至经由所述第一混合气体钝化的半导体器件表面包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，还包括：调整以下至少一项，以便控制所述目标钝化层的生成：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，控制所述目标钝化层的生成还包括：

7.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行二次清洗包括：

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述半导体器件表面进行预处理包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述半导体器件表面为含硅表面，所述腐蚀气体为氟化氢蒸汽，所述惰性气体为氮气，所述预定气体包括氨气、硝酸蒸汽、丙酮蒸汽、异丙醇蒸汽中的至少一种。

12.一种用于实现根据权利要求1-11中任一所述的方法的装置，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述混合室还被配置为：

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理腔室包括：第一腔室和第二腔室，

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还被配置为：

技术总结
本公开的实施例涉及一种在半导体器件表面生成钝化层的方法和装置。该方法包括：针对半导体器件表面进行预处理；将含臭氧的混合气体和预定气体进行混合，以便生成第一混合气体；以及将第一混合气体提供至经预处理的半导体器件表面，以便利用第一混合气体对半导体器件表面进行钝化，以在半导体器件表面生成钝化层，其中预定气体至少用于改善所生成的钝化层的结构特性。同时，能够减少对半导体器件表面进行钝化的过程中化学品试剂的消耗，避免在器件表面留下有害废液，并且能够使操作简单化，以确保生成的钝化层具有稳定电学特性。

技术研发人员：孙富成,温子瑛,张冲宇
受保护的技术使用者：无锡华瑛微电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14