[發明專利]用于制造裝置的方法和設備

有效

• 申請號: 201710165989.5
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN107354428B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 朱明偉;奈格·B·帕蒂班德拉;汪榮軍;維韋卡·阿格拉沃爾;阿納塔·蘇比瑪尼;丹尼爾·L·迪爾;唐先明
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

本文所述的本發明的實施方式一般涉及用于形成高品質緩沖層和III?V族層的設備和方法，所述緩沖層和III?V族層用來形成有用的半導體裝置，如電源裝置、發光二極管(light emitting diode；LED)、激光二極管(laser diode；LD)或其它有用裝置。本發明的實施方式還可包括用于形成高品質緩沖層、III?V族層和電極層的設備和方法，所述緩沖層、III?V族層和電極層用來形成有用的半導體裝置。在一些實施方式中，設備和方法包括使用一或多個群集工具，所述群集工具具有一或多個物理氣相沉積(physical vapor deposition；PVD)腔室，所述腔室適于在多個基板的表面上同時沉積高品質氮化鋁(AlN)緩沖層，所述緩沖層具有較高的結晶取向。

本申請是申請日為2013年7月1日、申請號為201380035434.9、發明名稱為“由物理氣相沉積形成的氮化鋁緩沖層和活性層”的發明專利申請的分案申請。

發明背景

發明領域

本發明的實施方式一般涉及用來制造含III-V族的裝置的方法和硬件，所述裝置諸如是供電裝置、發光二極管(light emitting diode；LED)和激光二極管(laser diode；LD)。

相關技術的描述

III-V族材料在諸如供電裝置的多種半導體裝置的開發和制造中日益重要，包括高功率、高頻率、高溫晶體管和集成電路、LED或LD。III-V族材料也在半導體和相關行業中起到的作用日益增大。III-V族材料往往難以在不形成晶體缺陷或裂紋的情況下在外基板(被稱作異質外延)上生長或沉積。包含設置在基板表面與裝置層之間的一或多個界面層或緩沖層在減少缺陷和/或提高裝置功能的方面提供許多優勢。然而，形成含III-V族的高品質層具有挑戰性，且往往對沉積處理的處理條件非常敏感。然而，在眾多應用中，避免敏感的III-V族薄膜與可能的損害條件相互作用同樣不容易。

圖1圖示傳統的功率半導體裝置10的實例，所述的功率半導體裝置包括設置在基板12上方的III族氮化物基異質結15。異質結15包括第一III族氮化物半導體層14和位于第一III族氮化物半導體層14之上的第二III族氮化物半導體層16。第一功率電極18(也就是源電極)和第二功率電極20(也就是漏極電極)通過直接電阻連接或任何其它合適的方法電連接至第一III族氮化物半導體層和第二III族氮化物半導體層。柵極結構22設置在第一功率電極18與第二功率電極20之間的第二III族氮化物半導體層16之上。柵極結構22可包括連接至第二III族氮化物半導體層16的柵電極23。或者，柵極結構22可包括肖特基類型的柵電極，所述柵電極連接到第二III族氮化物半導體層16。在大多數傳統配置中，第一III族氮化物半導體層14可為氮化鎵(GaN)層并且第二III氮化物半導體層16可為鋁氮化鎵(AlGaN)，所述的兩個半導體層設置在由藍寶石材料形成的基板12之上。在一些配置中，絕緣層25可包含氮化硅(SiN)，且第一功率電極18、第二功率電極20及柵電極23全部包括含金屬層。

已經用于沉積III族氮化物(如GaN)以形成電源裝置、LED或LD裝置的活性層的一個方法是金屬有機化學氣相沉積(chemical vapor deposition；MOCVD)或氫化物氣相外延(hydride vapor phase epitaxy；HVPE)。這些沉積方法一般是在具有溫度受控環境的反應器中執行以保證前驅物氣體的穩定性，所述前驅物氣體含有至少一種來自III族的元素。前驅物氣體被注入反應器內的處理區域中，這些氣體在所述處理區域中混合并移向處理區域中的加熱基板。載氣可用來輔助向基板傳送這些前驅物氣體。前驅物氣體在加熱基板的表面處反應以在基板表面上形成III族氮化物層，如GaN。薄膜的品質部分地取決于在沉積層與基板的界面區域處沉積的薄膜的品質、所沉積薄膜的特性、基板表面的清潔度和形成基板的材料的類型。