[實(shí)用新型]一種原位清潔第III族元素和第V族元素化合物沉積反應(yīng)腔的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020600531.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201962351U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹志堯;孟雙;杜志游
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/34
• 分類號(hào): C23C16/34;C23C16/455;C23C16/458
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及生長(zhǎng)第III族元素和第V族元素化合物薄膜的裝置，尤其涉及一種原位清潔第III族元素和第V族元素化合物沉積反應(yīng)腔的裝置。

背景技術(shù)

作為一種典型的第III族元素和第V族元素化合物薄膜，氮化鎵(GaN)是一種廣泛應(yīng)用于制造藍(lán)光、紫光和白光二極管、紫外線檢測(cè)器和高功率微波晶體管的材料。由于GaN在制造適用于大量用途的低能耗裝置(如，LED)中具有實(shí)際和潛在的用途，GaN薄膜的生長(zhǎng)受到極大的關(guān)注。

GaN薄膜能以多種不同的方式生長(zhǎng)，包括分子束外延(MBE)法、氫化物蒸氣階段外延(HVPE)法、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法等。目前，MOCVD法是用于為生產(chǎn)LED得到足夠質(zhì)量的薄膜的優(yōu)選的沉積方法。

MOCVD工藝通常在一個(gè)具有較高溫度控制的環(huán)境下的反應(yīng)器或反應(yīng)腔內(nèi)通過(guò)熱工藝(thermal?processing)的方式進(jìn)行。通常，由包含第III族元素(例如鎵(Ga))的第一前體氣體和一含氮的第二前體氣體(例如氨(NH3))被通入反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)以在被加熱的基片上形成GaN薄膜。一載流氣體(carrier?gas)也可以被用于協(xié)助運(yùn)輸前體氣體至基片上方。這些前體氣體在被加熱的基片表面混合反應(yīng)，進(jìn)而形成第III族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉積在基片表面。

然而，在前述MOCVD工藝過(guò)程中，GaN薄膜或其他反應(yīng)產(chǎn)物不僅會(huì)生長(zhǎng)或沉積在基片上，也會(huì)生長(zhǎng)或沉積在反應(yīng)腔內(nèi)的其他反應(yīng)腔部件上，例如，在反應(yīng)腔的側(cè)壁上、在基片的支撐座(susceptor)上、在氣體分布裝置上、或其他地方。這些不希望出現(xiàn)的反應(yīng)腔內(nèi)的沉積物殘余(undesired?deposits?or?residues)會(huì)在反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生雜質(zhì)(particles)，并可能會(huì)從附著處剝落開(kāi)來(lái)，隨著反應(yīng)氣體的氣流在反應(yīng)腔內(nèi)到處擴(kuò)散，最后會(huì)落在被處理的基片上，而造成基片產(chǎn)生缺陷或失效，同時(shí)還會(huì)造成反應(yīng)腔的污染，并對(duì)下一次MOCVD工藝質(zhì)量產(chǎn)生壞的影響。因而，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的MOCVD薄膜沉積工藝后，必須停止沉積工藝，專門(mén)實(shí)施一個(gè)反應(yīng)腔清潔過(guò)程來(lái)將這些附著在反應(yīng)腔內(nèi)的沉積物殘余清除掉。

目前，業(yè)內(nèi)采用的一種反應(yīng)腔清潔的方式是“手工清潔”。即，操作人員必須先停止沉積工藝，等待反應(yīng)腔內(nèi)部溫度降低至一定溫度后，再打開(kāi)反應(yīng)腔，用刷子將附著在反應(yīng)腔內(nèi)部(如：反應(yīng)腔側(cè)壁、氣體分布裝置)上的沉積物殘余從其附著表面上“刷”下來(lái)并移出至反應(yīng)腔內(nèi)部；當(dāng)沉積物殘余很厚時(shí)，操作人員還需要通過(guò)一種工具將它們從其附著表面上“刮”下來(lái)并移出至反應(yīng)腔內(nèi)部。操作人員還可以將某些附著有沉積物殘余的反應(yīng)腔部件(如：基片基座)從反應(yīng)腔內(nèi)取出，并換上新的、“干凈”的反應(yīng)腔部件。這種清潔方式的缺點(diǎn)是：清潔反應(yīng)腔必須要停止原薄膜沉積工藝，并且要等待一段時(shí)間使反應(yīng)腔內(nèi)部溫度降低至適合人工清潔的溫度，還必須在打開(kāi)反應(yīng)腔的情況下進(jìn)行，由于這些操作需要在“停機(jī)”的狀態(tài)下進(jìn)行，因而會(huì)大大地降低設(shè)備生產(chǎn)者的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，而且由于這種清潔方式是“手工清潔”，因而清潔得并不徹底，每次清潔的結(jié)果也不一致，導(dǎo)致后續(xù)的沉積工藝可能產(chǎn)生工藝品質(zhì)的偏移和缺陷。

由于這些不希望出現(xiàn)的沉積物殘余通常是經(jīng)過(guò)幾小時(shí)或幾十個(gè)小時(shí)逐漸形成的，因而其成份很復(fù)雜，通常會(huì)包括逐漸形成的、相互混合摻雜在一起的金屬化合物沉積殘余和碳?xì)浠衔锍练e殘余。第III族和第V族金屬通常為鎵、銦、鎵和銦的組合、鎵和鋁的組合、銦和鋁的組合、以及鎵和銦和鋁的組合。因而，這些金屬化合物沉積殘余通常是如下薄膜：GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN等；而碳?xì)浠衔锍练e殘余通常是各類碳?xì)浠衔?hydrocarbon)等。因而，要有效地將所述第III族元素和第V族元素化合物從反應(yīng)腔內(nèi)清除掉，一直是MOCVD工業(yè)界內(nèi)的挑戰(zhàn)和難題。

再者，對(duì)于反應(yīng)腔使用者而言，每一次反應(yīng)腔清潔都會(huì)導(dǎo)致沉積工藝被迫停止，而這將導(dǎo)致反應(yīng)腔的工藝生產(chǎn)的吞吐量(throughput)減少、增加生產(chǎn)者的使用成本。因而，有必要開(kāi)發(fā)一種有效的、省時(shí)的方式將所述第III族元素和第V族元素化合物從反應(yīng)腔內(nèi)清除掉，并保證每次清潔的質(zhì)量和一致性。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種快速地、有效地清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生長(zhǎng)裝置的反應(yīng)腔內(nèi)的沉積物殘余的裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，本實(shí)用新型提供了一種原位清潔第III族元素和第V族元素化合物沉積反應(yīng)腔的裝置，包括：

反應(yīng)腔，其包括接地的側(cè)壁；