[發(fā)明專利]用于化學氣相沉積的進氣口元件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811626515.7
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN110079789A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 米哈伊爾·貝魯索夫;博揚·米特洛維克;耿·莫伊
• 申請（專利權）人: 威科儀器有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/458
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培

用于化學氣相沉積反應器(10)的進氣口元件由多個長形的管狀元件(64，65)構成，該多個長形的管狀元件相互肩并肩地設置在一個垂直于反應器上下游方向的平面上。所述管狀元件具有用于沿下游方向排放氣體的進氣口。晶片載體(14)繞著上游至下游的軸旋轉。氣體分布元件可以提供這樣的氣體分布模式：氣體分布關于延伸穿過所述軸的中間平面(108)為非對稱。

相關申請的交叉引用本發(fā)明要求了2008年12月4日提交的美國臨時專利申請61/201,074作為優(yōu)先權，該申請的全部內容在此引入?yún)⒖肌?/p>

技術領域

本發(fā)明涉及一種化學氣相沉積的方法及設備。

背景技術

化學氣相沉積包括導向含有化學物種的一種或多種氣體至通常為平坦晶片的基片表面上，使得反應物種反應并在表面上形成沉積。例如，化合物半導體可以通過半導體材料在晶體晶片上的外延生長來形成。第III-V族的半導體一般使用第III族的金屬源，如：鎵，銦，鋁以及它們的組合，與第V族元素源，如一種或多種氫化物或一種或多種第V族元素，如NH₃、AsH₃、或PH₃，或銻有機金屬化合物如三甲基銻來形成。

在該過程中，氣體在晶片表面，例如藍寶石晶片上相互反應，以形成第III-V族化合物，其通式為：In_XGa_YAl_ZN_AAs_BP_CSb_D，其中X+Y+Z＝大約1，而A+B+C+D＝大約1,而每個X,Y,Z,A,B,C,和D可以位于0～1。在某些實施例中，可以用鉍來取代一些或所有其它第III族的金屬。

在某種方法中，通常稱為“鹵化物”或“氯化物”法，第三族金屬源為金屬的揮發(fā)性鹵化物，最普遍的氯化物為GaCl₂。在另一個方法中，通常稱為有機金屬化學氣相沉積或“MOCVD”，第III族金屬源為第III族金屬的有機化合物，如：金屬烷基。

化學氣相沉積中最廣泛使用的一種設備包括圓盤狀的晶片載體，安裝在反應室內用于繞著垂直軸旋轉。晶片固定在載體上，使得晶片表面在反應室內面朝上游方向。當載體繞著軸旋轉時，導向位于載體上游的進氣口元件處的反應氣體至反應室內。氣流朝著載體和晶片下游地流過，理想地以層狀塞流的形式。隨著氣體接近旋轉載體，粘性阻力促使它們繞著軸旋轉，使得在接近載體表面的邊界區(qū)域處，氣流繞著軸并向外地流向載體的外圍。

當氣流位于載體外部邊緣之上時，它們朝著位于載體之下的排氣口向下地流動。該過程通常通過一系列不同的氣體組分，以及某些情況下不同的晶片溫度來實現(xiàn)，以沉積多層具有形成理想半導體裝置所需的不同組分的半導體。僅以示例說明，在發(fā)光二極管(LEDs)以及二極管激光器的形成中，多量子阱(MQW)結構可以通過第III-V族半導體與不同比例的鎵和銦的沉積層來形成。每層都可能有幾十埃厚度，例如，幾個原子層。

這種設備可以在載體表面以及晶片表面上提供穩(wěn)定且有序的氣流，使得載體上的所有晶片，以及每個晶片上的所有區(qū)域都受到大致均勻的條件。這樣可以反過來促進材料在晶片上的均勻沉積。這種均勻性十分重要，因為沉積在晶片上材料層的成分以及厚度的微小差異都會影響所產(chǎn)生裝置的性能。

迄今為止，在用于這類裝置的進氣口元件的研究領域上已投入了大量的努力。進氣口元件通常具有進氣口，用于分散在活動的，氣體排放區(qū)域之上反應氣體，該氣體排放區(qū)域大致與晶片載體的大小幾乎等同。某些進氣口元件運送第一反應氣體，例如第V族氫化物的混合物，而其它的進氣口元件運送第二反應氣體，例如金屬烷基以及載氣的混合物。這些進氣口的形成如平行延伸至旋轉軸的管，進氣口分布在進氣口元件的朝下表面或下游表面上。在對稱設置進氣口方面迄今為止已經(jīng)投入了大量的努力。