[發(fā)明專利]金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110403608.5
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103147069A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周義才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周義才
• 主分類號(hào): C23C16/50
• 分類號(hào): C23C16/50;H01L21/02;H01L21/20
• 代理公司: 深圳市德力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44265
• 代理人: 林才桂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磊晶薄膜制造方法，特別涉及一種用于晶圓上形成均勻晶體結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有用于晶圓上的磊晶薄膜制造方法依制程不同，大體上分為液相磊晶法(Liquid?Phase?Epitaxy；LEP)、有機(jī)金屬氣相磊晶法(Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition；MOCVD)及分子束磊晶法(Molecular?Beam?Epitoxy，MBE)等，其中液相磊晶法主要用于一般的發(fā)光二極管。而分子束磊晶法固然較容易形成極薄的磊晶薄膜，且純度高，平整性好，但量產(chǎn)能力低，磊晶薄膜長(zhǎng)成速度慢。而有機(jī)金屬氣相磊晶法除了與分子束磊晶法一樣具有純度高，平整性好的特性外，量產(chǎn)能力及磊晶薄膜長(zhǎng)成速度皆較分子束磊晶法為快，現(xiàn)今大都以有機(jī)金屬氣相磊晶法來(lái)生產(chǎn)。

現(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法是將砷化鎵(化學(xué)式：GaAs)基板置入外延爐，再通入甲基或乙基化合物(III、II族金屬元素的烷基化合物)的蒸氣與氫化物或烷基物(非金屬V或VI族元素)氣體，并在高溫下發(fā)生解熱反應(yīng)，生成III-V或II-VI族化合物沉積在該砷化鎵基板上，生長(zhǎng)出一層厚度僅幾微米(1毫米＝1000微米)的化合物半導(dǎo)體外延層，該具有外延層的砷化鎵基板也就是常稱的外延片，再經(jīng)芯片加工后，通電就能發(fā)出顏色很純的單色光，如紅色、黃色、藍(lán)色等。

現(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法在生成均勻的磊晶薄膜(III-V或II-VI族化合物沉積)的過(guò)程，不但制程參數(shù)不易控制，且，生成之后磊晶薄膜必須再經(jīng)過(guò)去厚度及研磨等芯片加工，進(jìn)言之，現(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法對(duì)于溫度、壓力、反應(yīng)物濃度等的控制，必須隨反應(yīng)物種類與比例做不同的參數(shù)控制，以維持在穩(wěn)定狀態(tài)下控制鍍膜成分與晶相等質(zhì)量，且，生成磊晶薄膜后必須再將該磊晶薄膜厚度進(jìn)行去厚度的研磨加工至幾百納米(1微米＝1000納米)，才能夠達(dá)到真正發(fā)光的厚度，方可被使用，因此，整個(gè)制程除了時(shí)間冗長(zhǎng)(一周才能制造一片磊晶薄膜)、晶相的控制不易，不良率高導(dǎo)致產(chǎn)能很低，況且整廠所需的設(shè)備面積很大，相對(duì)的所投入資金也很大，無(wú)法有效地降低成本及提高生產(chǎn)效能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，可以有效地降低不良率，提高產(chǎn)能和質(zhì)量，并縮小設(shè)備面積，降低生產(chǎn)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，該方法是在內(nèi)預(yù)置有晶圓基板及α射線的密閉空間內(nèi)，進(jìn)行以下步驟，包括：

抽真空步驟，對(duì)該密閉空間進(jìn)行抽真空，并維持在超真空環(huán)境；

燃燒步驟，于前述抽真空過(guò)程將強(qiáng)酸物質(zhì)吸入該密閉空間內(nèi)，并對(duì)該密閉空間施予高壓，借真空放電原理令該強(qiáng)酸物質(zhì)瞬間燃燒，并達(dá)瞬間化學(xué)溫度至少1100度；

形成步驟，將前述瞬間燃燒持續(xù)一段時(shí)間，借熱升華將該強(qiáng)酸物質(zhì)純化為完整的氣體，令該強(qiáng)酸物質(zhì)在超真空與高壓環(huán)境下開(kāi)始放電，借高壓電位差將熱升華純化所形成氣體的分子的電子與原子核，透過(guò)該晶圓基板將其中的電子分開(kāi)，并產(chǎn)生結(jié)晶體獲得質(zhì)量，有序均勻地埋入該晶圓基板上，形成磊晶薄膜。

所述所述晶圓基板是采用有機(jī)金屬的硅元素晶柱，該有機(jī)金屬為：氧化鋁、氮化鋁、砷化鋁、砷化鎵、或氮化鎵。

所述抽真空步驟中的超真空環(huán)境為負(fù)2個(gè)大氣壓。

所述強(qiáng)酸物質(zhì)為四氧化鋨(OsO₄)。

所述燃燒步驟中所施予高壓為14萬(wàn)伏特，10mA。

所述形成步驟中瞬間燃燒持續(xù)時(shí)間視磊晶的晶圓尺寸而定，晶圓為2英寸時(shí)瞬間燃燒持續(xù)16秒，晶圓為4英寸時(shí)，瞬間燃燒持續(xù)30秒。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，該方法能夠以小體積的設(shè)備短時(shí)間內(nèi)在晶圓上形成均勻晶體結(jié)構(gòu)，不僅不良率低、能夠提高產(chǎn)能與質(zhì)量，還有效地縮小所需的設(shè)備面積，從而降低成本。

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見(jiàn)。

附圖中，

圖1為本發(fā)明金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法的方塊流程圖。

圖2為本發(fā)明金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法的實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。