[发明专利]具有前驱物源的喷头设计

说明书

本申请是申请日为2008年10月24日、申请号为200810171935.0、发明名称为“具有前驱物源的喷头设计”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例一般涉及例如发光二极管(LEDs)的器件的制造，更具体地，涉及用于氢化物气相外延(HVPE)沉积的喷头设计。

背景技术

正在发现III族氮化物半导体对于例如短波长发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)，以及包括高功率、高频、高温晶体管和集成电路的电子器件等的各种半导体器件的发展和制造更加重要。用于沉积III族氮化物的一种方法是氢化物气相外延(HVPE)沉积方法。在HVPE中，卤化物与III族金属反应以形成含金属前驱物(例如，金属氯化物)。该含金属前驱物随后与含氮气体反应以形成III族金属氮化物。

当对LEDs、LDs、晶体管和集成电路的需求增加时，III族金属氮化物的沉积效率变得更加重要。对能够将膜均匀沉积在大衬底或多层衬底上的具有高沉积率的沉积装置和工艺存在全面的需求。另外，期望均匀的前驱物混合使衬底上的膜的质量一致化。因此，对于改进的HVPE沉积方法和HVPE装置存在技术上的需求。

发明内容

本发明一般涉及用于诸如氢化物气相外延(HVPE)的沉积工艺中的气体传输的方法和装置。

一个实施例提供了一种在一个或多个衬底上形成金属氮化物层的方法，包括：在至少部分由处理腔的表面限定的处理部中放置一个或多个衬底；在该处理部中放置所述一个或多个衬底之前，使用加热源加热该处理腔的表面；在将所述一个或多个衬底暴露于氮前驱物气体和金属卤化物气体之前，使用一个或多个灯加热放置在该处理部中的一个或多个衬底；将金属源暴露于包含氯(Cl₂)的第一处理气体以形成金属卤化物气体，其中该金属源包括选自由镓、铝和铟构成的组群中的元素；以及将所述一个或多个衬底暴露于该氮前驱物气体和金属卤化物气体以在所述一个或多个衬底的表面上形成金属氮化物层。

一个实施例提供了一种在一个或多个衬底上形成含金属氮化物层的方法，包括：在至少部分由处理腔的表面限定的处理部中放置一个或多个衬底；使用加热源加热该处理腔的表面；使用一个或多个灯加热放置在该处理部中的一个或多个衬底；将铝源暴露于包含氯(Cl₂)的第一处理气体以形成金属前驱物气体；将设置在处理部内的所述一个或多个衬底暴露于一部分形成的所述金属前驱物气体和氮前驱物气体以在所述一个或多个衬底上形成含氮化铝层；将液态镓源暴露于包含氯(Cl₂)的第二处理气体以形成镓前驱物气体；以及将所述一个或多个衬底暴露于一部分形成的所述镓前驱物气体和氮前驱物气体以在所述一个或多个衬底上形成含氮化镓层。

一个实施例提供了一种配置成在一个或多个衬底上沉积金属氮化物层的衬底处理腔，包括：限定处理部的处理腔；在该处理部中设置的基座，其中该基座配置成容纳衬底载体，在沉积金属氮化物层期间在该衬底载体上设置有一个或多个衬底；加热源，其包括设置用于向该基座传热的一个或多个灯；具有槽的安瓿，其配置成保留金属源，其中该槽与该处理部流体连通；以及卤素气体源，其与该槽流体连通，其中该卤素气体源配置成将包含氯(Cl₂)的卤素气体传输到该槽。

一个实施例提供了在一个或多个衬底上形成金属氮化物的方法。该方法一般包括：经一个或多个衬底之上的第一组通路引入含金属前驱物气体，经一个或多个衬底之上的第二组通路引入含氮前驱物气体，其中第一组通路散布在第二组通路之间，以及在第一和第二组通路之上朝向所述一个或多个衬底引入惰性气体以限制含金属前驱物气体和含氮前驱物气体在第一和第二组通路处或其附近反应。

一个实施例提供了在一个或多个衬底上形成金属氮化物的方法。该方法一般包括：经一个或多个衬底之上的一组通路引入含金属前驱物气体以及在该组通路之上引入含氮前驱物气体，从而该含氮前驱物气体在该组通路之间朝向所述一个或多个衬底流动。

一个实施例提供了用于氢化物气相外延腔的气体传输装置。该装置一般包括：连接到含金属前驱物气体源的第一气体入口，与该第一气体入口分开的第二气体入口，该第二气体入口连接到含氮前驱物气体源，以及与所述第一和第二气体入口分开的一个或多个第三气体入口，该第三气体入口适于将气体沿基本垂直于至少一个衬底的表面的方向引入该腔。