[发明专利]化学汽相淀积设备和化学汽相淀积方法

说明书

本发明涉及用于形成半导体薄膜的化学汽相(蒸汽)淀积设备和化学汽相淀积方法，具体地说，本发明涉及这样一种设备和方法，它用于通过经由所述设备上的气体入口引入源气体而在受热的基层上汽相形成半导体膜，所述气体设置成基本上与所述基层相平行。

存在有通常周知的化学汽相淀积设备，其中，源气体穿过反应管，同时，设置在反应管内的基层受热，从而在基层上形成诸如半导体晶体膜之类的薄膜，并且，存在有通常周知的用上述设备实现的化学汽相淀积方法。例如，业已实现了这样一种方法，其中，通过设置成基本上与受热基层相平行的一个或多个气体入口提供诸如三甲基镓、三甲基铝或氨之类的源气体以及诸如氢或氮之类的稀释气体，以便在该基层上汽相形成晶体。

为了实施这种方法，例如将图1所示的用于汽相形成半导体膜的反应管1用作化学汽相淀积设备。反应管1包括用于将基层2放置到其上的基座3、用于对基层2加热的加热器4、气体入口5以及气体出口6。在上述方法中，通过气体入口5提供包含源气体的气体，同时在高温下加热基层2，以便在基层2上淀积出半导体膜。

在用所述设备实施上述方法时，根据半导体膜用途的不同，将兰宝石、SiC、块状氮化镓用作基层，将金属有机化合物、金属氢化物、氨、肼或烃胺用作源气体。依照半导体膜类型的不同，在600℃左右或在1100-1200℃对所述基层加热。

在汽相形成半导体膜时，为了形成具有均匀厚度的膜，使用了具有均匀加热特征的加热器，并且使基层在基座上旋转。在同时加热多个基层时，基座上的每个基层均绕自己的中心旋转，同时连同基座的旋转而移动。

近年来，在实践中用诸如铟、镓或铝之类的第三族元素的氮化物来形成兰光半导体膜。根据这种趋势，业已研究了用于以大量生产的方式有效地形成具有均匀特征的半导体膜的方法。为了汽相形成第三族元素氮化物半导体膜，必须将所述基层加热至高述约1150℃。当加热温度高于或低于上述温度时，就会在晶体中出现缺陷，从而，最终的半导体膜不具有优良特征。所以，必须在预定狭窄范围内的温度下均匀地加热所述基层。

就在上述高温下进行汽相形成而言，当在基层上加热包含源气体的气体时，就会产生热对流，因此，会有源气体的反应产物或分解产物淀积到反应管的朝向所述基层的壁面上，从而污染该壁面。此外，在积淀的固体落到基层上时，所形成的晶体的质量会显著地降低。所以，必须在每次进行汽相形成时都清洁反应管，从而导致有差的生产率。

为了解决上述问题，业已提出了多种方法。例如，业已提出了这样一种方法，其中，除掉了朝向基层的反应管壁面，该壁面可能会导致污染；在与基层相垂直的位置处设置一气体注入管；通过设置在与基层相平行的位置处的一个或多个通路引入包含有源气体的气体；以及，通过气体注入管引入不包含有源气体的气体，从而促使包含有源气体的气体到达基层上(这种方法是日本专利第2628404号所公开的方法的改进形式)。在进行这种方法时，在通过设置成与基层相平行的通路提供包含有源气体的两种或多种气体的情况下，所说的气体可以混合到一起。

但是，在这种方法中，彼此成直角交叉的两种气流会在基层上相混合，从而，会扰乱这些气流。因此，不能马上进行气体切换；会因短通路而不能有效地利用源气体；以及，不能按均匀的浓度在大的面积上将源气体提供给基层。

所以，这种方法有问题，因为，该方法不能在处理大型基层或同时处理多个基层的大型设备中进行。

而且，上述方法是有问题的，因为，在同时使用多个基层或使用大型基层的情况下，当进行汽相形成时，最终的半导体膜与业已汽相形成在小型基层上的半导体膜相比有较差的特征。此外，会有大量的源气体分解产物淀积到反应管壁面上，不能有效地利用源气体。

鉴于以上所述内容，本发明的一个目的是提供一种化学汽相淀积设备和一种化学汽相淀积方法，它们用来利用侧反应管同时处理多个基层或有大面积的基层，其中，能形成有优良特征的半导体膜，能有效地利用源气体，可防止源气体的分解产物或反应产物淀积在反应管的壁面上。