在半导体器件表面生成钝化层的方法和装置与流程

1.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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.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。
20.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。
21.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。
附图说明
22.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
23.图1示意性示出了根据本公开的实施例的用于实现在半导体器件表面生成钝化层的方法的装置的示意图。
24.图2示出了根据本公开的实施例的在半导体器件表面生成钝化层的方法的流程图。
25.图3示出了根据本公开的实施例的在半导体器件表面生成钝化层的方法的流程图。
26.图4a示出了根据本公开一实施例的用于在晶圆表面生成钝化层的装置的示意图。
27.图4b示出了根据本公开一实施例的用于在晶圆表面生成钝化层的装置中的承载台的示意图。
28.图5示出了根据本公开一实施例的用于在晶圆表面生成钝化层的方法500的流程图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
30.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
31.如前文所描述，常用的在半导体器件表面生成钝化层的方法包括例如铬酸钝化技术、槽式双氧水钝化技术、硝酸及pecvd钝化技术等。对于铬酸钝化技术，可以使用稀铬酸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，然而由于铬酸对环境污染大，需要对所产生的废液进行收集和特殊处理，使得钝化过程的操作繁琐且增加了废液处理成本。对于槽式双氧水钝化技术，除了需要使用例如甩干机对半导体器件表面进行干燥之外，所生成的钝化层质量不佳，经常需要重复处理等缺点。此外，在使用槽式双氧水钝化技术对半导体表面进行钝化的过程中，需要消耗大量的去离子水对半导体器件表面进行冲洗，并且经钝化处理后的半导体器件表面的电阻率不稳定，致使半导体器件后续在例如汞探针c-v(电容-电压)测试中的结果不理想。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：所产生的废液对环境污染大、化学品试剂消耗量大、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。
32.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种在半导体器件表面生成钝化层的方案。在本公开的方案中，在针对半导体器件表面进行预处理之后，通过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；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，在半导体器件表面生成钝化层，减少了钝化过程中化学品试剂的消耗，同时避免生成有害废液。并且，通过使用预定气体至少能够改善所生成的钝化层的结构特性，能够使得所生成的钝化层具有稳定电学特性。另外，本公开的方案操作简单，可大大缩短半导体器件表面的处理时间。
33.以下将结合图1描述根据本公开的实施例的用于实现在半导体器件表面生成钝化层的方法的装置的示意图。
34.图1示意性示出了根据本公开的实施例的用于实现在半导体器件表面生成钝化层的方法的装置100的示意图。如图1所示，装置100包括：处理腔室110、臭氧生成器120和混合室130，其中，混合室130经由第一连接通道140与臭氧生成器120连接，并经由第二连接通道150与处理腔室110连接。
35.关于处理腔室110，其可以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。例如，处理腔室110可以是密封腔室，以避免用于对半导体器件表面进行处理的试剂和/或气体泄漏。
36.根据本公开的一实施例，处理腔室110可以包括第一腔室和第二腔室，例如通过将第一腔室和第二腔室设置为可上下开合，以使得半导体器件可以放置在处理腔室中。在一实施例中，处理腔室110的第二腔室可以包括承载台(未示出)，以用于放置要进行表面处理的半导体器件。
37.关于承载台，其上可以设置有多个通孔，以便用于半导体器件表面处理的试剂和/或气体可以经由该多个通孔提供至半导体器件表面。例如，用于半导体器件表面处理的试剂和/或气体通过多个通孔进入处理腔室110内部并接触半导体器件表面。
38.关于臭氧生成器120，其可以被配置为生成臭氧。例如，可以将含氧气的气体提供至臭氧生成器120中，以便所提供的含氧气的气体经由臭氧生成器120生成含臭氧的气体。
39.关于混合室130，其可以容纳有预定试剂以及由该预定试剂分解或挥发出的预定气体，并且混合室130可以被配置为将其中的预定气体与提供至该混合室130的气体进行混合，以便生成混合气体。根据本公开的实施例，例如，混合室130可以被配置为将预定气体和含臭氧的第一气体进行混合，以便生成第一混合气体。混合室130还可以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。
40.关于第一连接通道140，其可以连接臭氧生成器120和混合室130，使得由臭氧生成器120输出的气体被提供至混合室130。根据本公开的实施例，第一连接通道140的第一端可以与臭氧生成器120的输出端相连接，第一连接通道140的第二端可以与混合室130的进气口相连接，并且第一连接通道140的第二端的端口位于混合室130中所容纳的预定试剂的液面上方。
41.例如，在本公开的实施例中，可以经由第一连接通道140将混合室130与臭氧生成器120连接，以便由臭氧生成器120生成的含臭氧的第一气体从臭氧生成器120的输出端经
由第一连接通道140提供至混合室130，以便含臭氧的第一气体与混合室130中所容纳的预定试剂的液面上方的预定气体混合。在一些实施例中，还可以将所提供的含氧气的第二气体经由第一连接通道140提供至混合室130，以便氧气与混合室130中所容纳的预定试剂的液面上方的预定气体混合。在这些实施例中，由于含臭氧的第一气体和/或含氧气的第二气体可以在混合室130中直接与预定气体混合而无需首先通过混合室130中的预定试剂，避免所生成的混合气体包括过多水汽，减少水蒸气对过程反应的影响，更利于后续对半导体器件表面的钝化。
42.关于第二连接通道150，其可以连接混合室130和处理腔室110，使得在混合室130中生成的混合气体被提供至处理腔室110。根据本公开的实施例，第二连接通道150的第一端可以与混合室130的出气口相连接，并且第二连接通道150的第一端的端口位于混合室130中的预定试剂的液面上方。第二连接通道150的第二端可以与处理腔室110的进口相连接。
43.例如，在本公开的实施例中，可以经由第二连接通道150将混合室130与处理腔室110连接，以便将在混合室130中生成的第一混合气体和/或第二混合气体提供至处理腔室110内的半导体器件表面。如前所述，处理腔室110可以包括设置有多个通孔的承载台(未示出)，在这种情况下，第一混合气体和/或第二混合气体经由第二连接通道150并通过承载台的多个通孔进入处理腔室110内并接触半导体器件表面。
44.进一步如图1所示，根据本公开的实施例，第二连接通道150的第一端的端口高于第一连接通道140的第二端的端口。如上所述，第一连接通道140被配置为将由臭氧生成器120输出的气体提供至混合室130以生成混合气体，而第二连接通道150被配置为将混合室130中生成的混合气体提供至处理腔室110。因此，通过将第二连接通道150的第一端的端口设置为高于第一连接通道140的第二端的端口，能够使得经由第一连接通道140提供至混合室130的气体与混合室130中的预定气体尽可能充分混合，并且使得混合气体能够经由第二连接通道150提供至处理腔室110。
45.下面将结合图2至图3详细描述根据本发明的实施例的在半导体器件表面生成钝化层的方法。图2示出了根据本公开的实施例的在半导体器件表面生成钝化层的方法200的流程图。方法200可以在由如图1所示的装置100或由图4a所示的装置400处执行。应当理解，方法200还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本发明的范围在此方面不受限制。
46.在步骤202处，在处理腔室110处，针对半导体器件表面进行预处理。
47.关于半导体器件表面，其可以是需要进行钝化处理的任意半导体器件表面，例如，单晶硅表面、碳化硅表面、氮化硅表面、多晶硅表面，本公开对此不作限制。
48.关于预处理，其是为了在对半导体器件表面进行钝化之前，去除半导体器件表面自然形成的覆盖物，例如，半导体器件表面上的自然氧化物、吸附在半导体器件表面的污物(诸如空气中的杂质、颗粒等)。例如，可以通过腐蚀性的气体和/或溶液去除半导体器件表面上的自然氧化物，以及可以通过吹扫或冲洗的方式去除吸附在半导体器件表面的污物。
49.在本公开的实施例中，针对半导体器件表面进行预处理可以包括：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等。
50.关于腐蚀性气体，针对不同的半导体器件表面，可以选择不同的腐蚀气体。例如，
当半导体器件表面为含硅表面，由于所要去除的自然氧化物主要包括硅氧化物，可以利用诸如氟化氢蒸汽对半导体器件表面进行清洗。
51.关于惰性气体，其可以是不易与半导体器件表面反应的气体，诸如氮气、氦气等。例如，在如上所述的半导体器件表面为含硅表面的示例中，可以利用氮气对半导体器件表面进行吹扫。
52.在本公开的实施例中，氟化氢蒸汽、氮气、氦气等可以经由处理腔室110中的承载台上的多个通孔提供至半导体器件表面。
53.在步骤204处，在混合室130处，将含臭氧的第一气体和预定气体进行混合，以便生成第一混合气体。
54.在步骤206处，经由第二连接通道150，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。
55.关于含臭氧的第一气体，由于臭氧具有强氧化性，可以在较低的温度下与半导体器件表面发生氧化反应。然而，利用臭氧的强氧化性进行钝化，反应速度快，使得半导体器件表面生成的钝化层太薄(9-13埃)。并且，由于臭氧的氧化速率快，使得所生成的钝化层易具有结构缺陷，致密度不高，诸如氧空位，从而导致生成的钝化层不均匀。因此，本公开的实施例中，将含臭氧的第一气体与预定气体进行混合以生成第一混合气体，再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具有良好结构特性的钝化层。
56.关于预定气体，其可以至少用于提高所生成的钝化层的结构特性。预定气体的气体分子可以具有例如特定的尺寸或特定的分子结构，以填补所生成的钝化层中的结构缺陷。此外，预定气体还可以例如催化臭氧与硅反应生成更厚的钝化层。在本公开的一实施例中，当半导体器件表面为含硅表面，预定气体可以包括氨气、硝酸蒸汽、丙酮蒸汽、异丙醇蒸汽中的至少一种。
57.综上，本发明通过将含臭氧的第一气体和预定气体进行混合以生成第一混合气体，并利用该第一混合气体对半导体器件表面进行钝化，使得能够在半导体器件表面生成具有良好结构特性的钝化层，从而使得所生成的钝化层具有稳定的电学特性。
58.应当理解，利用臭氧的强氧化性进行的钝化反应速度快，使得所生成的钝化层在靠近半导体器件表面的一侧具有较多的氧空位。基于扩散原理，可以通过增加所生成的钝化层在远离半导体器件表面的一侧的氧浓度，促进钝化层中的氧原子向半导体器件表面方向扩散，使得氧空位减少，从而进一步提高钝化层的结构特性。因此，在本公开的其他实施中，还可以对半导体器件表面进行两步钝化，以使得所生成的钝化层的电学特性更稳定。
59.图3示出了根据本公开的又一实施例的在半导体器件表面生成钝化层的方法300的流程图。方法300可以在由如图1所示的装置100或由图4a所示的装置400处执行。应当理解，方法300还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本发明的范围在此方面不受限制。
60.在步骤302处，在处理腔室110处，针对半导体器件表面进行预处理。
61.在步骤304处，在混合室130处，将含臭氧的第一气体和预定气体进行混合，以便生成第一混合气体。
62.在步骤306处，经由第二连接通道150，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。
63.关于步骤302、304和306，其与上述关于图2的步骤202、204和206的描述类似，这里不再赘述。
64.参照图3，在利用第一混合气体对所述半导体器件表面进行钝化之后，在步骤308处，在混合室130处，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。
65.在步骤310处，经由第二连接通道150，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，以便利用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。
66.关于预定气体，其可以是与步骤304中的预定气体相同，以促进预定气体向半导体器件表面方向扩散，从而能够更好地填补钝化层中的结构缺陷，使得所生成目标钝化层的电学特性更稳定。
67.关于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，其可以是在利用第一混合气体对半导体器件表面进行钝化之后，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。由此，第二混合气体可以促进第一混合气体向界面扩散，这里，界面是指半导体器件表面与在步骤306处生成的钝化层的界面。
68.综上，本发明在利用第一混合气体对半导体器件表面进行钝化并在半导体器件目标生成钝化层之后，通过将含氧气的第二气体和预定气体进行混合以生成第二混合气体，并利用该第二混合气体对经由第一混合气体钝化的半导体器件表面进行钝化，使得能够在半导体器件表面生成具有更稳定的电学特性的目标钝化层。
69.在又一些实施例中，替代地，可以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。
70.根据本公开的实施例，基于前述描述，还可以通过调整第一混合气体和第二混合气体来控制目标钝化层的生成。例如，可以通过调节第一混合气体中臭氧的占比和/或流速、第二混合气体中氧气的占比和/或流速、提供第一混合气体的持续时间、提供第二混合气体的持续时间等，以控制目标钝化层的生成，使得所生成的目标钝化层具有理想的结构特性和电学特性，诸如合适的厚度和良好的电阻率。
71.根据本公开的实施例，还可以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，使得所生成的目标钝化层具有良好的电阻率。
72.回到图3，根据本公开的实施例，在步骤310处生成目标钝化层之后，在步骤312处，还可以在处理腔室110处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/或中间物。
73.关于对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行二次清洗，其可以是例如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。例如，可以利用氮气、氦气等对已生成目标钝化层的半导体器件表面进行吹扫，以去除残留在目标钝化层表面的第一混合气体和/或第二混合气体(包括臭氧、氧气、氨气等)，或者钝化过程在目标钝化层表面产生的杂质颗粒等。此外，还可以利用惰性气体去除处理腔室110内的杂质气体。
74.综上，本发明通过将含臭氧的第一气体和预定气体进行混合以生成第一混合气体，并利用该第一混合气体对半导体器件表面进行钝化；以及在利用第一混合气体对半导体器件表面进行钝化之后，将含氧气的第二气体和预定气体进行混合以生成第二混合气体，并利用该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能够生成具有改善的结构特性且电学特性更稳定的目标钝化层。
75.下面将结合图4a、图4b和图5描述根据本公开的实施例的当半导体器件为晶圆时在晶圆表面生成钝化层的方法。图4a示出了用于在晶圆表面生成钝化层的装置400的示意图。
76.如图4a所示，装置400包括处理腔室410、臭氧生成器420和混合室430，其中，处理腔室410包括第一腔室412和第二腔室414。进一步地，处理腔室410的第二腔室414包括承载台416，用于放置要进行钝化处理的晶圆。装置400还包括用于连接臭氧生成器420和混合室430第一连接通道440，以及用于连接混合室430和处理腔室410的第二连接通道450。
77.关于承载台416，如上所述，其上可以设置有多个通孔。图4b示出了根据本公开一实施例的承载台416的示意图。
78.如图4b所示，承载台416上设置有9个通孔，其中在承载台416的中心位置处设置有1个通孔416a，该中心位置与将放置在承载台416上的晶圆的中心对应，并且在距离承载台416的中心位置预定距离的圆周处均匀设置有8个通孔416b。在一些示例中，预定距离可以是承载台416的半径的二分之一。例如，当承载台416半径为r，则在距离承载台416中心1/2r的圆周处均匀设置有8个通孔416b。因此，用于晶圆表面处理的试剂和/或气体然后可以经由通孔416a和416b提供至晶圆表面，并沿着晶圆表面向晶圆的边缘处扩散。如图4b所示，可选地，承载台416的边缘处还均匀设置有排气孔416c，以使得进入处理腔室410的用于晶圆表面处理的试剂和/或气体在完成对晶圆表面的处理后可以经由这些排气孔416c排出处理腔室，并进入到诸如废气废液回收室(未示出)。
79.关于臭氧生成器420，其可以具有第一状态和第二状态，并且可以被配置为在第一状态和第二状态之间切换。
80.根据本公开的实施例，关于臭氧生成器420的第一状态，其可以是指能够使得氧气转换为臭氧的状态。关于臭氧生成器420的第二状态，其可以是指能够使氧气直接通过臭氧生成器420而不发生氧化反应的状态。因此，当臭氧生成器420处于第一状态时，臭氧生成器420可以将提供至其中的氧气转换为臭氧。例如，当臭氧生成器420处于第一状态时，所提供的含氧气的第二气体经由臭氧生成器420生成含臭氧的第一气体，以便能够经由第一连接通道440将含臭氧的第一气体提供至混合室430。当臭氧生成器420处于第二状态时，提供至臭氧生成器420中的氧气不会被转换为臭氧，而是仍旧以氧气的形式从臭氧生成器420输出，并被提供至混合室420。例如，当臭氧生成器420处于第二状态时，所提供的含氧气的第二气体通过臭氧生成器420并被提供至混合室420
81.关于混合室430，其可以容纳有氨水溶液，并且氨水的液面上方包括由氨水蒸发而形成的氨气。在本公开的另一些实施例中，混合室430中可以包括能够蒸发形成或分解出氨气的其他试剂，例如，四甲基氢氧化铵。
82.如图4a所示，装置400还包括第三连接通道460，以便将用于对晶圆表面进行预处理的气体提供至处理腔室410。可选地，装置400还包括第四连接通道470，以便将用于对已
生成目标钝化层的晶圆表面进行二次清洗的气体提供至处理腔室410。
83.关于装置400的各部分的详细描述，可参照如上关于图1的装置100的相应描述，这里不再赘述。
84.图5示出了用于在晶圆表面生成钝化层的方法500的流程图。方法500可以在由如图4a所示的装置400处执行。应当理解，方法500还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本发明的范围在此方面不受限制。
85.在步骤502处，在处理腔室410处，利用氟化氢蒸汽对晶圆表面进行清洗。
86.关于氟化氢蒸汽，其可以是由氟化氢液体蒸发形成的氟化氢蒸汽。
87.根据本公开的一实施例，氟化氢蒸汽可以在一定持续时间内以特定流速经由第三连接通道460提供至处理腔室410内，以对晶圆表面进行清洗。例如，可以使氟化氢蒸汽持续例如10s(或以上)经由第三连接通道460提供至处理腔室410内，以去除晶圆表面的自然氧化物。
88.在步骤504处，在处理腔室410处，利用氮气对晶圆表面进行吹扫。
89.根据本公开的一实施例，氮气可以在一定持续时间内以特定流速经由第三连接通道460提供至处理腔室410内，以对晶圆表面进行吹扫。例如，可以使氮气持续例如5s(或以上)以不大于150l/min的流速经由第三连接通道460提供至处理腔室410内，以去除吸附在晶圆表面的污物。
90.在步骤506处，在混合室430处，将含臭氧的第一气体和氨气进行混合，以便生成第一混合气体。
91.关于含臭氧的第一气体，其可以是在第一预定时间间隔内由处于第一状态的臭氧生成器410所生成，并提供至混合室430处。例如，在第一预定时间间隔内，基于所提供的含氧气的第二气体，经由臭氧生成器420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氨气的混合室430以生成第一混合气体。
92.在步骤508处，经由第二连接通道450，将第一混合气体提供至经清洗和吹扫的晶圆表面，以便利用第一混合气体对晶圆表面进行钝化，以在晶圆表面生成钝化层。
93.关于将第一混合气体提供至经清洗和吹扫的晶圆表面，其可以是在一定持续时间内以特定流速将第一混合气体提供至经清洗和吹扫的晶圆表面，以对晶圆表面进行钝化。例如，可以使第一混合气体持续例如1-300s以例如4l/min的流速经由第二连接通道450提供至处理腔室410内，以对晶圆表面进行钝化并在其上生成钝化层。
94.在步骤510处，在混合室430处，将含氧气的第二气体和氨气进行混合，以便生成第二混合气体。
95.关于含氧气的第二气体，其可以是在第二预定时间间隔内提供至混合室430处。例如，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氨气的混合室430用以生成所述第二混合气体。根据本公开的实施例，还可以在第二预定时间间隔内，使含氧气的第二气体通过处于第二状态的臭氧生成器410并经由第一连接通道440提供至容纳有氨气的混合室430处以生成第二混合气体。
96.在步骤512处，经由第二连接通道450，将第二混合气体提供至经由第一混合气体钝化的晶圆表面，以便利用第二混合气体对晶圆表面进行钝化，使得晶圆表面生成目标钝化层。
97.关于将第二混合气体提供至经第一混合气体钝化的晶圆表面，其可以是在一定持续时间内以特定流速将第二混合气体提供至经第一混合气体钝化的晶圆表面，以使晶圆表面生成目标钝化层。例如，可以使第二混合气体持续例如0-300s以例如5g/m3的流速经由第二连接通道450提供至处理腔室410内，以使得晶圆表面生成目标钝化层。
98.在步骤514处，在处理腔室410处，利用氮气对已生成目标钝化层的晶圆表面进行吹扫。
99.根据本公开的一实施例，氮气可以在一定持续时间内以特定流速经由第四连接通道470提供至处理腔室410内，以对已生成目标钝化层的晶圆表面进行吹扫。例如，可以使氮气持续例如0-120s以不大于150l/min的流速经由第四连接通道460提供至处理腔室410内，以去除残留在目标钝化层表面的第一混合气体和/或第二混合气体等。
100.在又一些实施例中，氮气也可以经由第三连接通道460提供至处理腔室410内，以对已生成目标钝化层的晶圆表面进行吹扫。
101.此外，根据本公开的一些实施例，在经由第二连接通道450向处理腔室410提供第一混合气体和/或第二混合气体时，可以同时保持使氮气经由第三连接通道460提供至处理腔室410，以避免出现反流的情况。
102.综上，通过使用由含臭氧的第一气体和氨气混合得到的第一混合气体以及由含氧气的第二气体和氨气混合得到的第二混合气体对晶圆表面进行钝化，能够使得在晶圆表面生成的目标钝化层具有良好的结构特性和稳定电学特性。同时，该钝化过程中所使用的化学试剂环境友好且消耗量小，并且操作简单，可提高晶圆表面处理的成本和时间。
103.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

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：针对所述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，以便生成第一混合气体；以及将所述第一混合气体提供至经预处理的半导体器件表面，以便利用所述第一混合气体对所述半导体器件表面进行钝化，以在所述半导体器件表面生成钝化层，其中所述预定气体至少用于改善所生成的钝化层的结构特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将含氧气的第二气体和所述预定气体进行混合，以便生成第二混合气体；以及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，以便利用所述第二混合气体对所述半导体器件表面进行钝化，使得所述半导体器件表面生成目标钝化层。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：在利用所述第一混合气体对经过预处理的半导体器件表面进行钝化之后，将所述第二混合气体提供至经所述第一混合气体钝化的所述半导体器件表面，其中所述半导体器件表面为单晶硅表面、碳化硅表面、氮化硅表面、多晶硅表面中的一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将含氧气的第二气体和所述预定气体进行混合，以便生成第二混合气体；以及将所述第二混合气体与所述第一混合气体一起提供至半导体器件表面，以便利用所述第一混合气体和所述第二混合气体对所述半导体器件表面进行钝化，使得所述半导体器件表面生成目标钝化层。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：调节所述第一混合气体中臭氧的占比和/或流速；调节所述第二混合气体中氧气的占比和/或流速；调节提供所述第一混合气体的持续时间；以及调节提供所述第二混合气体的持续时间。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：通过控制所述第一混合气体或所述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。7.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，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，以去除所述目标钝化层表面所残留的混合气体和/或反应副产物。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：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。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在第一预定时间间隔内，基于所述含氧气的第二气体，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所述预定气体的混合室用以生成所述第一混合气体；以及在第二预定时间间隔内，将所述含氧气的第二气体提供至容纳有所述预定气体的混合室用以生成所述第二混合气体。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：利用腐蚀气体对所述半导体器件表面进行清洗或腐蚀；利用惰性气体对所述半导体器件表面进行吹扫。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：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，被配置为生成含臭氧的第一气体；以及混合室，所述混合室经由第一连接通道与所述臭氧生成器连接，并且被配置为将预定气体与由所述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，并且所述混合室还经由第二连接通道与所述处理腔室连接，被配置为将所述第一混合气体提供至所述处理腔室内的半导体器件表面。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一连接通道的第一端与所述臭氧生成器的输出端相连接，所述第一连接通道的第二端的端口位于所述混合室中所容纳的预定试剂的液面上方，所述第二连接通道的第一端的端口位于所述混合室中的所述预定试剂的液面上方，所述第二连接通道的第二端与所述处理腔室的进口相连接，其中所述第二连接通道的第一端的端口高于所述第一连接通道的第二端的端口，并且其中所述预定试剂分解或挥发出预定气体，以使得所述混合室中的所述预定试剂的液面上方包括所述预定气体。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：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；以及将所述第二混合气体提供至所述处理腔室内的半导体器件表面。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，其中所述第一腔室包括承载台，其中所述承载台用于放置所述半导体器件，并且所述承载台上设置有个多个通孔，以便所述第一混合气体和/或所述第二混合气体通过所述多个通孔进入处理腔室内部并接触所述半导体器件表面。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：在第一预定时间间隔内，使得所述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所述臭氧生成器生成含臭氧的第一气体，并将所述含臭氧的第一气体提供至所述混合室；在第二预定时间间隔内，使得所述臭氧生成器处于第二状态，以便使所提供的含氧气
的第二气体通过所述臭氧生成器并提供至所述混合室。

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。以确保生成的钝化层具有稳定电学特性。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：2023.06.06
技术公布日：2023/8/31