[發明專利]氣相外延系統

無效

• 申請號: 200980138852.4
• 申請日: 2009-10-01
• 公開（公告）號: CN102171795A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: J·曼古姆;W·E·奎恩;E·阿莫
• 申請（專利權）人: 維易科加工設備股份有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 曲瑞

這里使用的各部分標題僅是處于行文組織的目的，而絕不應該被理解為對本申請中所描述主題的限制。

相關申請部分

本申請要求2008年10月3日提交的序列號為61/195,093、題目為“Chemical?Vapor?Deposition?with?Energy?input(具有能量輸入的化學氣相沉積)”的美國臨時專利申請的優先權，其整個申請通過引用結合于此。

背景技術

氣相沉積(VPE)是一種化學氣相沉積(CVD)，涉及將一種或更多種包含化學物質的氣體引導到襯底的表面，以使得反應物質在襯底的表面上發生反應并形成膜。例如，VPE可以用于在襯底上生長化合物半導體材料。襯底典型地是盤片形式的結晶材料，通常被稱作“晶片”。典型地，材料通過將至少第一和第二前驅體氣體注入到容納有結晶襯底的工藝室中來生長。

化合物半導體例如III-V族半導體可以通過采用氫化物前驅體氣體和有機金屬前驅體氣體在襯底上生長各種半導體材料層而形成。金屬有機氣相外延(MOVPE)是一種氣相沉積方法，通常用于利用含有所需化學元素的金屬有機物和金屬氫化物的表面反應來生長化合物半導體。例如，磷化銦可以通過引入三甲基銦和磷而在反應器中生長在襯底上。在本領域中使用的MOVPE的替代名稱包括有機金屬氣相外延(OMVPE)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、和有機金屬化學氣相沉積(OMCVD)。在這些工藝中，氣體在襯底(例如，藍寶石、Si、GaAS、InP、InAs或GaP襯底)的表面相互反應以形成通式為In_XGa_YAl_ZN_AAs_BP_CSb_D的III-V族半導體，其中X+Y+Z約等于1，A+B+C+D約等于1，并且X、Y、Z、A、B、C和D中的每一個可以在0到1之間。在一些示例中，鉍可以用于替代一些或全部的其他III族金屬。

化合物半導體例如III-V族半導體也可以通過采用氫化物或鹵化物的前驅體氣體工藝在襯底上生長各種半導體材料層而形成。在一鹵化物氣相外延(HVPE)工藝中，III族氮化物(例如，GaN、AlN)通過熱的氣態金屬鹵化物(例如，GaCl或AlCl)與氨氣(NH₃)的反應而形成。金屬鹵化物通過使熱的HCl氣體在熱的III族金屬上方通過而生成。所有的反應在控制溫度的石英爐中完成。HVPE的一個特征是它可以具有非常高的生長速率，一些現有工藝可達每小時100μm。HVPE的另一特征是它可以用于沉積質量相對較高的膜，因為膜是在無碳的環境中生長并且因為熱的HCl氣體提供自清潔效果。

在這些工藝中，襯底在反應室內保持在升高的溫度。前驅體氣體典型地與惰性載氣混合，然后被引導到反應室中。典型地，氣體當它們被引入到反應室中時處于相對較低的溫度。隨著氣體到達熱的襯底，它們的溫度升高，由此它們可用于反應的能量也升高。外延層的形成通過成分化學物質在襯底表面處最終的高溫分解而發生。通過化學反應而不是通過物理沉積工藝形成結晶。生長在適中的壓力下發生于氣相中。因此，VPE是熱動力學亞穩態合金的期望的生長技術。目前，VPE通常用于制造激光二極管、太陽能電池和LED。

附圖說明

根據優選和示例性實施例的本教導及其進一步的優勢將在下面的詳細描述中結合附圖更加具體地描述。本領域的技術人員應該知道，下面描述的附圖僅是出于圖示的目的。附圖并不一定按比例繪制，而是通常將重點放在圖解本教導的原理。附圖絕不旨在限制申請人的教導的范圍。

圖1圖解了用于形成化合物半導體的已知氣相外延系統。

圖2圖解了根據本教導的包括至少一個電極的氣相外延系統，該至少一個電極位于第一前驅體氣體的氣流中并基本上與第二前驅體氣體的氣流隔離。

圖3圖解了根據本教導的盤狀氣體注入部件的一個實施例的頂視圖，該氣體注入部件包括位于氣體注入部件的四分之一圓中的第一區域以及徑向延伸通過四分之一圓的第二區域。

圖4A圖解了根據本教導的盤狀氣體注入部件的一個實施例的截面，該氣體注入部件包括在氣體注入部件上交替設置的多個第一區域和多個第二區域。

圖4B圖解了盤狀氣體注入部件的放大視圖，其中圖解了將電極與第二前驅體氣體隔離的機械或化學阻擋。

圖5圖解了根據本教導的氣相外延系統的立體頂視圖，該氣相外延系統包括水平流氣體注入部件。

圖6圖解了在根據本教導的氣相外延系統中用于熱激活前驅體氣體的翼形電極，該電極定位為接近臺板的表面。

具體實施方式