[发明专利]化学汽相沉积装置和化学汽相沉积方法

说明书

本发明的背景

1.本发明的领域

本发明涉及一种化学汽相沉积装置和一种化学汽相沉积方法。更具体地说，本发明涉及一种化学汽相沉积装置，其中包含原料气的气体在水平管式反应器的气体加入部分加入，该反应器排列使得要加料到反应器的原料气的方向基本上与基片平行，这样具有有利结晶度的均匀半导体膜就在受热基片上高效进行化学汽相沉积；并涉及一种使用前述装置的化学汽相沉积方法。

2.相关技术的描述

近年来对氮化镓化合物半导体的需求迅速增加，它集中在光学通讯领域中用作发光二极管、激光二极管、和类似物的设备。例如，作为一种制造氮化镓化合物半导体的方法，已知这样一种方法，其中，使用有机金属气体如三甲基镓、三甲基铟和三甲基铝作为III族金属源并使用氨作为氮源，将氮化镓基化合物的半导体膜在已事先放置在管式反应器中的蓝宝石或类似物的基片上进行化学汽相沉积以形成目标膜。

另外，作为一种制造上述氮化镓化合物半导体的装置，可提供一种包括水平管式反应器的化学汽相沉积装置，它配有一个用于在其上安装基片的基座、用于加热该基片的加热器、排列使得加料到管式反应器的原料气的方向与基片平行的原料气加入部分、和反应气体排气部分。这种包括水平管式反应器的化学汽相沉积装置的结构使得，将基片放置在管式反应器的基座上，将基片加热，然后在平行于基片的方向上将包含原料气的气体供给到反应器中，这样半导体膜进行化学汽相沉积以在基片上形成膜。

但在这种水平管式反应器中，由于原料气被基片附近的热对流驱散并因此不能有效地到达基片，因此问题在于，不能得到具有有利结晶度的均匀半导体膜，或膜的生长速率低。

但最近已开发出一种用于化学汽相沉积的改进的装置和方法，其中将加压(forcing)气体加入部分设置在与基片相对的管式反应器壁上，不影响载体气体和类似物的反应的加压气体在管式反应器内部在垂直于基片的方向上供给以将原料气流改变为喷向基片的方向。据说，这种改进的装置和方法能够根据原料气的种类和流速、受热基片的温度和类似因素通过适当和任选地控制加压气体的流速而得到具有有利结晶度的均匀半导体膜。

然而，对于前述方法和装置，在直角处交汇的气流，即包含原料气和加压气体的气体在基片上相互混合，并因此更容易变得无序，这样气流通常难以控制。例如，在大尺寸基片进行化学汽相沉积或多个基片进行化学汽相沉积的情况下，难以在基片的宽范围内供给均匀浓度的原料气。另外在使用上述的三甲基镓、三甲基铟或三甲基铝作为原料气进行化学汽相沉积的情况下，对作为基片受热温度的1000℃或更高温度的需求使得难以控制基片上的复杂气流。

本发明的概述

在这些情况下，本发明的目的是提供一种用于化学汽相沉积的方法和装置，即使在进行大尺寸基片的化学汽相沉积或同时进行多个基片的化学汽相沉积，或在高汽相沉积温度下进行化学汽相沉积的情况下，它能够通过使用水平管式反应器而高效地将具有有利结晶度的均匀半导体膜化学汽相沉积在受热基片上。

本发明的其它目的显然由以下公开的本说明书内容得出。在这些情况下，本发明人进行了深入细致的研究和开发以解决涉及现有技术的上述问题。结果已经发现，对于使用水平管式反应器的化学汽相沉积，通过在与基片相对的管式反应器壁上安装一个由原料气通道的上游侧向下倾斜至其下游侧的倾斜部分，原料气流可改变成喷雾到基片上的方向而无需供给加压气体。

还已发现，对于使用水平管式反应器的化学汽相沉积，分别因基片附近的热对流而产生的气流无序或原料气扩散可通过这样一种结构而抑制：基座与其对面的管式反应器壁之间的间隔小于原料气加入部分与基座之间在管式反应器壁中的垂直间隔。本发明已通过上述发现和信息而完成。

也就是说，本发明涉及一种用于半导体膜的化学汽相沉积装置，它包括水平管式反应器，配有用于在其上安装基片的基座、用于加热该基片的加热器、排列使得在管式反应器中供给的原料气的方向与基片平行的原料气加入部分、和反应气体排气部分，其中该装置的结构使得与基片相对的管式反应器壁的部分由原料气通道的上游侧向下倾斜至其下游侧。

另外，本发明涉及一种化学汽相沉积方法，包括，在水平管式反应器中将基片安装在基座上，用加热器加热该基片，并在基本上平行于基片的方向上向基片供给包含原料气的气体，这样在所述基片上将半导体膜进行化学汽相沉积，其中气流的方向通过这样一种结构而改变至倾斜向下的方向：与基片相对的管式反应器壁的部分由原料气通道的上游侧向下倾斜至其下游侧。