防止mocvd反應室部件上沉積有反應物及其副產物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體設備設計和制造領域，尤其是指一種防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的方法。
【背景技術】
[0002]能源是人類社會發展的重要基礎資源。由于世界能源資源產地與能源消費中心相距較遠，特別是隨著世界經濟的發展、世界人口的劇增和人民生活水平的不斷提高，世界能源需求量持續增大。由此導致對能源資源的爭奪日趨激烈、環境污染加重和環保壓力加大，使得能源問題成為當今國際政治、經濟、軍事、外交關注的焦點。發展可再生能源已成為全球實現低碳能源轉型的戰略目標，也成為我國可持續生態化發展的重大需求。同時，化石能源對環境的污染和全球氣候的影響將日趨嚴重。面對以上挑戰，世界能源供應和消費將向多元化、清潔化、高效化、全球化和市場化趨勢發展。
[0003]鑒于國情，我國應特別注意依靠科技進步和政策引導，提高能源利用效率，尋求能源的清潔化利用，積極倡導能源、環境和經濟的可持續發展，并積極借鑒國際先進經驗，建立和完善我國能源安全體系。
[0004]目前，國內外各種高新技術取得了迅猛的發展。以太陽能電池、LED、低損耗開關等為代表的半導體芯片在電能的獲取、傳輸、使用過程中發揮了巨大的作用，成為解決能源問題的核心手段。但是半導體芯片生產過程中，存在很多不必要的損耗，必須通過工藝技術升級提高原材料利用率、減少維護周期，來降低成本。眾所周知，在半導體生產過程中會在M0CVD反應室中產生反應物及其副產物沉積，而隨著反應物和副產物沉積量的增加，對半導體芯片的性能會產生一定的影響，因此，必須進行周期性的清洗維護。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于消除M0CVD外延中產生的反應物和副產物在反應室腔壁和托盤等部件上的沉積，提供一種能有效防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的方法，從而降低半導體芯片在生產過程中的能耗和成本，從工藝角度來優化半導體生產技術和設備，提高生產效率、減少維護時間，非常有利于提高M0CVD性能和產能。
[0006]為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為:防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的方法，該方法主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的M0CVD反應室部件的相應部位表面采用耐高溫的催化反應層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應層上，而該催化反應層又附著在M0CVD反應室部件的相應部位表面，此時沉積上的石墨烯膜層將作為反應阻止層，把催化反應層和需要保護的M0CVD反應室部件的部位與反應氣體隔絕，由于石墨烯與反應物及其副產物晶格差別大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應物及其副產物，從而達到防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的目的；其包括以下步驟:
[0007]1)將要保護的M0CVD反應室部件的部位使用電化學拋光處理方法去除表面雜質及沾污顆粒；
[0008]2)使用磁控濺射或者電子束蒸發或者電鍍方式在經步驟1)處理后的M0CVD反應室部件的相應部位上沉積一層耐高溫、厚度為300-1000nm的催化反應層，同時，在需進行安裝組配的地方使用錫紙或高溫膠帶進行保護，防止沉積上催化反應層；其中所述催化反應層中的材料為Ni/Cu合金、Pt/Ni合金、Pt/Re合金、Ir/Re/Pt合金、Pt/Au合金、Cu/Pt合金、Ni/Re合金、Cu/Re合金中的一種；
[0009]3)利用化學氣相沉積法在催化反應層上沉積一層石墨烯膜層作為沉積阻止層，此石墨烯膜層為單層石墨烯或多層石墨烯；其中沉積溫度為800-1000°C，沉積氣體為氬氣和氫氣，氬氣作為反應的稀釋氣體，也作為反應的載氣，氫氣起到保護的作用，在反應過程中與M0CVD反應室中的氧氣反應，保護催化劑和石墨稀不被氧化，同時抑制石墨稀片層之間多層的出現，以提高石墨烯的質量，碳源氣體為烴類化學物，沉積時間為5-30分鐘。
[0010]在步驟3)中，使用水平管式爐生長，氬氣流量為400sccm-1000sccm，氫氣流量為80-400sccm ;烴類化學物流量為30-100sccm，升溫速率為5°C每分鐘；操作時，首先不通入烴類化學物，待溫度升高至反應溫度，保持氫氣和氬氣氛圍10分鐘，以還原催化反應層表面，接著通入烴類化學物，保持20分鐘，進行反應生成石墨烯，最后進行降溫處理，降溫速率為3°C每分鐘，等溫度降到300°C時，關閉烴類化學物和氫氣，等溫度降到150°C時關閉所有氣體，取出樣品。
[0011]在步驟3)中，使用垂直快速CVD生長，氬氣流量為800sccm-1000sccm，氫氣流量為30-200sccm ;烴類化學物流量為10-40sccm，升溫速率為200°C每分鐘；操作時，首先不通入烴類化學物，待溫度升高至反應溫度，保持氫氣和氬氣氛圍3分鐘，以還原催化反應層表面，接著通入烴類化學物，保持3分鐘，進行反應生成石墨烯，最后進行降溫處理，降溫速率為150°C每分鐘，等溫度降到300°C時，關閉烴類化學物和氫氣，等溫度降到150°C時關閉所有氣體，取出樣品。
[0012]所述烴類化學物為甲烷或乙炔。
[0013]本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果:
[0014]本發明提出的覆蓋石墨烯作為沉積阻止層的方法可以有效的解決M0CVD在生產過程中，M0CVD反應室腔壁和托盤等部件上沉積反應副產物的問題。通過催化反應層在不能沉積石墨烯的M0CVD反應室部件表面，作為過渡層，將石墨烯沉積在催化反應層上，催化反應層又附著在部件表面。石墨烯作為反應阻止層，把催化反應層和需要保護的部件與反應氣體隔絕，而石墨烯作為一種具有特別晶格的晶體材料，表面很難有成核點，從而在石墨稀表面無法沉積反應物。而石墨稀在無氧氣的惰性氣體或者還原性氣體氛圍內，穩定度很尚。由于石墨稀的晶格很小，最小的氣原子都無法通過。表面覆蓋石墨稀的部件，在尚溫環境下也也無法揮發雜質原子到M0CVD反應室內，從而使用本發明方法，也可以避免部件對外延工藝的影響。眾所周知，石墨烯的熱傳導率很高，由于非常高的熱傳導率，會在保護的部件上形成溫度統一的溫度場，使用本發明方法的M0CVD反應室內部溫度會更加均勻，具有廣泛的應用前景。
【具體實施方式】
[0015]下面結合兩個具體實施例對本發明作進一步說明。
[0016]實施例1
[0017]本實施例所述的防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的方法，主要是采用石墨烯材料進行表面鍍膜保護處理，在不能沉積石墨烯材料的M0CVD反應室部件(如M0CVD反應室腔壁和托盤等部件)的相應部位表面采用耐高溫的催化反應層作為過渡層，將石墨烯材料沉積在該催化反應層上，而該催化反應層又附著在M0CVD反應室部件的相應部位表面，此時沉積上的石墨烯膜層將作為反應阻止層，把催化反應層和需要保護的M0CVD反應室部件的部位與反應氣體隔絕，由于石墨烯與反應物及其副產物晶格差別很大，無法形成成核點，因而在石墨烯表面是無法沉積反應物及其副產物，從而達到防止M0CVD反應室部件上沉積有反應物及其副產物的目的。其包括以下步驟:
[0018]1)將要保護的M0CVD反應室部件的部位使用電化學拋光處理方法去除表面雜質及沾污顆粒；如果不進行表面處理，雜質及沾污顆粒有可能影響催化反應層和石墨烯的沉積，例如有顆粒附著在部件上，由于催化反應層和石墨烯只有幾百到一千nm，很容易在鍍膜層上形成空洞之類的缺陷，造成這一部分無法被石墨烯所保護。
[0019]2)使用磁控濺射或者電子束蒸發或者電鍍方式在經步驟1)處理后的M0C