[發明專利]化學氣相沉積設備及使用其形成半導體外延薄膜的方法

有效

• 申請號: 201110199158.2
• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN102330072A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 孟鐘先;金榮善;沈炫旭;金晟泰
• 申請（專利權）人: 三星LED株式會社
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;H01L33/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;劉燦強

本申請要求于2010年7月12日提交到韓國知識產權局的第10-2010-0066925號韓國專利申請的優先權，該申請的公開內容通過引用包含于此。

技術領域

本發明涉及一種化學氣相沉積設備及使用該化學氣相沉積設備形成半導體外延薄膜的方法，更具體地說，涉及一種可以使用金屬有機化合物在基底的兩個表面上生長薄膜的化學氣相沉積設備，以及使用該化學氣相沉積設備形成半導體外延薄膜的方法。

背景技術

對基于氮化物(GaAlInN)的發光裝置(LED)的需求迅猛地增加。基于氮化物的LED被用于便攜式電話按鍵、液晶顯示(LCD)窗、TV背光單元(BLU)和照明設備中。為了滿足這種趨勢，已進行了采用大直徑藍寶石晶片的研究。換言之，用于將應用到LED的氮化物或半導體氧化物(例如，GaN、ZnO等)生長為外延薄膜的藍寶石晶片的直徑從4英寸增加到6英寸。

當前的化學氣相沉積工藝可以一次制造大約10片4英寸的藍寶石晶片，但其存在下面的缺點：因支撐藍寶石晶片的承載器(susceptor)的結構而使批量生產受到限制。

此外，因諸如晶片彎曲效應(bowing?effect)或裂紋的性能的劣化而使大直徑晶片存在應用上的限制。由于高熱應力和固有應力(inherent?stress)而會發生晶片彎曲效應或裂紋，氮化物半導體和用作生長基底的藍寶石晶片之間的熱膨脹系數的巨大差異導致高熱應力，在薄膜生長過程中晶格常數的差異導致固有應力。

發明內容

本發明的一方面提供一種化學氣相沉積設備和一種利用該化學氣相沉積設備形成半導體外延薄膜的方法，所述化學氣相沉積設備能夠一次生長數百片晶片，從而實現大規模生產。

本發明的一方面還提供一種化學氣相沉積設備和一種利用該化學氣相沉積設備形成半導體外延薄膜的方法，所述化學氣相沉積設備能夠抑制由于熱應力的不同而導致的晶片彎曲效應，并防止由于在晶片的單個表面上生長薄膜而使晶片損壞，從而能夠使用大直徑晶片。

根據本發明的一方面，提供一種化學氣相沉積設備，所述化學氣相沉積設備包括：反應室，包括具有預定體積的內部空間的內管和緊密密封內管的外管；晶片夾持件，設置在內管中，多個晶片以預定間隔堆疊在晶片夾持件上；供氣單元，包括將外部反應氣體供應到反應室的至少一條氣體管線以及與氣體管線連通以將反應氣體噴射至晶片的多個噴嘴，從而在晶片的表面上生長半導體外延薄膜，其中，生長在晶片的表面上的半導體外延薄膜包括發光結構，在所述發光結構中順序地形成有第一導電類型半導體層、有源層和第二導電類型半導體層。

供氣單元可沿晶片堆疊方向豎直地延伸，所述多個噴嘴可布置為對應于晶片的堆疊間隔，使得噴嘴面對堆疊的晶片的側部。

供氣單元可沿晶片堆疊方向豎直地延伸，所述多個噴嘴可布置在堆疊的晶片之間。

供氣單元還可包括圍繞氣體管線設置的冷卻管線，以使冷卻劑流過冷卻管線以冷卻反應氣體。

供氣單元可包括供應第一反應氣體的第一氣體管線和供應第二反應氣體的第二氣體管線，第一氣體管線和第二氣體管線設置在冷卻管線內。

可設置一個或多個供氣單元以供應相同的反應氣體或單獨地供應不同的反應氣體。

供氣單元還可包括與供氣單元連通并噴射反應氣體的輔助管線，輔助管線圍繞晶片的外周水平地設置，以圍繞晶片。

輔助管線可具有直徑大于晶片的直徑的環形形狀，輔助管線可包括：輔助氣體管線，包括與輔助氣體管線連通并噴射從輔助氣體管線供應的反應氣體的多個噴嘴；輔助冷卻管線，被設置為圍繞輔助氣體管線并與冷卻管線32連通，使得冷卻劑流過輔助冷卻管線以冷卻反應氣體。

輔助管線可包括供應第一反應氣體的第一輔助氣體管線和供應第二反應氣體的第二輔助氣體管線。

輔助管線可設置在堆疊的晶片之間，或可布置為對應于晶片的堆疊間隔以面對晶片的側部。

所述化學氣相沉積設備還可包括引導反應氣體流動的引導單元，使得從噴嘴噴射的反應氣體流動至各個晶片的頂表面和底表面。

引導單元可設置在噴嘴和晶片之間，并具有朝噴嘴傾斜并且接觸在一起以沿從晶片朝向噴嘴的方向減小剖面面積的上傾斜表面和下傾斜表面。

引導單元可豎直地布置為對應于晶片的堆疊間隔以面對堆疊的晶片的側部。

引導單元可豎直地布置為對應于晶片的堆疊間隔以面對堆疊的晶片之間的空間。

引導單元可從晶片夾持件朝噴嘴延伸，并可沿晶片堆疊方向豎直地布置。