[發明專利]多種氣體直通道噴頭

有效

• 申請號: 200810170603.0
• 申請日: 2008-10-16
• 公開（公告）號: CN101413112A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 布賴恩·H·伯羅斯;亞歷山大·塔姆;羅納德·史蒂文斯;肯里克·T·喬伊;詹姆斯·D·費爾斯克;雅各布·格雷森;薩姆埃德霍·阿卡賴亞;桑迪普·尼杰霍安;洛里·D·華盛頓;尼歐·謬
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/18;C23C16/30
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明的實施例一般涉及用于在襯底上化學氣相沉積(CVD)的方法和 裝置，更具體地說，涉及一種在金屬有機化學氣相沉積和/或氫化物氣相外延 (HVPE)中使用的噴頭設計。

背景技術

III-V族膜在諸如短波長光發射二極管(LED)、激光二極管(LD)的多 種半導體器件，以及包括高功率、高頻、高溫晶體管和集成電路的電子器件的 發展和制造中越來越重要。例如，利用III族氮化半導體處理氮化鎵(GaN) 來制造短波長(例如，藍/綠到紫外)LED。已經觀察到利用GaN制造的短波 長LED能夠提供比利用諸如II-VI族材料的非氮化半導體材料制造的短波長 LED明顯更大的效率和更長的操作壽命。

已經用于沉積諸如GaN的III族氮化物的一種方法是金屬有機化學氣相沉 積(MOCVD)。這種化學氣相沉積方法一般在具有溫度可控的環境的反應器 中執行以確保包含來自III組的諸如鎵(Ga)的至少一種元素的第一前驅物氣 體的穩定性。諸如氨(NH₃)的第二前驅氣體，提供形成III族氮化物所需的 氮。這兩種前驅物氣體被注入到反應器內的處理區域，在反應器內他們混合并 朝處理區域中的加熱襯底運動。載氣可以用于輔助前驅物氣體朝襯底的傳輸。 前驅物在加熱的襯底的表面上反應以在襯底表面上形成諸如GaN的III組氮化 物層。膜的質量部分取決于沉積均勻性，反過來，取決于跨過襯底表面的前驅 物的均勻混合。

多個襯底可以布置在襯底載體上并且每個襯底可以具有從50mm到 100nm或更大的直徑。期望在更大襯底和/或更多襯底和更大的沉積區域上前 驅物的均勻混合，以便增加產率和產量。由于這些因素直接影響生產電子器件 的成本，因而影響器件制造商在市場中的競爭力，因此它們很重要。

隨著對LED、LD、晶體管和集成電路的需求增加，沉積高質量III族氮化 物膜的效率更加重要。因此，需要有能夠提供在較大的襯底和較大的沉積區域 上和均勻前驅物混合和均勻膜質量的一種改進的沉積裝置和工藝。

發明內容

本發明一般提供用于利用MOCVD和/或HVPE沉積III族氮化物膜的改進 的方法和裝置。

一個實施例提供一種用于在襯底上沉積的氣體輸送裝置。該裝置一般包括 用于第一前驅物氣體的多個直的和平行的氣流通道以及用于第二前驅物氣體 的多個直的和平行的氣流通道，其中用于第一前驅物氣體的氣流通道平行于用 于第二期前物氣體的氣流通道。

另一實施例提供用于一種在襯底上沉積的氣體輸送裝置。該裝置一般包括 第一氣流通道、第二氣流通道、與第一氣流通道流體相通的多個氣體注射孔、 與第二氣流通道流體相通的多個第二氣體注射孔、以及設置在遠離第一和第二 氣體注射孔的下游的混合通道，所述混合通道用于將通過第一氣體注射孔注入 的第一氣體和通過第二氣體注射孔注入的第二氣體混合。

在又一實施例中，公開了用于一種在襯底上沉積的氣體輸送裝置。該裝置 包括第一氣流通道、第二氣流通道、與第一和第二氣流通道中的每個流體相通 的氣體注射孔、以及熱交換通道，所述熱交換通道設置在氣體注射孔之間，并 且所述熱交換通道形成在壁內，所述壁沿經過氣體注射孔朝襯底處理容積的氣 體注入的方向延伸，其中壁的外部限定混合通道，第一氣體和第二氣體通過氣 體注射孔注入到混合通道中以在所述混合通道中進行混合。

在另一實施例中，公開了一種用于在襯底上沉積的氣體輸送裝置。該裝置 包括第一氣流通道、第二氣流通道、氣體注射孔，所述氣體注射孔與第一和第 二氣流通道中的每個流體相通，其中氣體注射孔被布置為限定多個基本楔形形 狀的氣體注射區域，每個氣體注射區域具有用于注入與相鄰氣體注射區域的不 同氣體的氣體注射孔。

在一個實施例中，公開了用于一種在襯底上沉積的方法。該方法包括使用 具有混合區域的噴頭裝置，該方法還包括在形成于噴頭中的通道中流入第一和 第二氣體，以及將在通道中流動的第一和第二氣體注入混合區域中。

附圖說明

因此為了更詳細地理解本發明的以上所述特征，將參照附圖中示出的實施 例對以上簡要概括的本發明進行更具體描述。然而，應該注意，附圖中只示出 了本發明典型的實施例，因此不能認為是對本發明范圍的限定，本發明可以允 許其他等同的有效實施例。

圖1A是根據本發明的一個實施例的沉積裝置的示意視圖；