[发明专利]第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置

说明书

本申请是申请日为2006年12月26日、申请号为200610172517.4的发明名称为《第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置》的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在各种半导体器件的衬底等中广泛采用的第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置。更具体而言，本发明涉及一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在第III族氮化物晶体物质生长的过程中粘附在反应室中的沉积物的方法。

背景技术

第III族氮化物晶体物质如GaN晶体物质和AlN晶体物质对于各种半导体器件如发光元件，电子元件，半导体传感器等的衬底特别有用。第III族氮化物晶体物质的制造方法包括各种类型的气相沉积如氢化物气相外延(以下，也称作HVPE)、金属-有机氯化物气相外延(以下，也称作MOC)、金属-有机化学气相沉积(以下，也称作MOCVD)等(例如，参见国际公布No.WO99/23693的小册子)。

在反应室中的底层衬底上生长第III族氮化物晶体物质时，所有上述气相沉积方法引起由多晶第III族氮化物形成的沉积物粘附到反应室的内部，特别在晶体生长区域和原料引入区域。必须除去这样的沉积物，因为它们阻止原料的稳定供给，和/或混合在随后生长的第III族氮化物晶体物质中。

为了除去这样的沉积物，将构成反应室的反应管在一次使用后废弃，或者必须用溶液如磷酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等漂洗反应室的内部。使用一次性的反应管是不利的，因为反应管昂贵，并且需要预烘焙(在晶体生长之前反应室的加热过程；下同)，导致制造效率降低和制造成本上升。如果用溶液如磷酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等漂洗反应室的内部，溶液中包含的磷、硫、钠、钾和氧中的至少一种的原子将保留在反应室中，从而混合在随后生长的晶体中。

发明内容

考虑到上述，本发明的一个目的在于提供一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在晶体生长的过程中粘附在反应室内部的沉积物的方法。

本发明对应于一种第III族氮化物晶体物质的制造方法，该方法包括以下步骤：通过向反应室中引入HCl气体而清洁所述反应室的内部，和第III族氮化物晶体物质在清洁的反应室中气相沉积。

在本发明的第III族氮化物晶体物质制造方法中，所述的清洁所述反应室的内部的步骤可以在HCl气体分压至少为1.013hPa并且不超过1013hPa(至少0.001atm且不超过1atm)且反应室中的温度至少为650℃且不超过1200℃的条件下进行。

一种在本发明上述制备方法中采用的第III族氮化物晶体物质的制造装置包括：形成在反应管中的反应室，第III族元素原料气体产生室，将HCl气体引入到所述反应室中的HCl气体引入管，将HCl气体引入到所述第III族元素原料气体产生室的HCl气体引入管，向所述的反应室中引入在所述第III族元素原料气体产生室中产生的第III族原料气体的第III族元素原料气体引入管，将氮原料气体引入到所述反应室中的氮化物原料气体引入管，将气体从所述的反应室中排出的气体排出管，和将用于生长第III族氮化物晶体物质的底层衬底安置在所述反应室中的衬底支架。

在本发明的第III族氮化物晶体物质制造装置中，所述的反应室包括晶体生长区域，该区域是邻近衬底支架119的区域。可以将所述反应室的保护构件安置在此晶体生长区域处的反应管的内壁上。此外，可以将用于捕获氯化铵的设备附着在所述气体排出管的进口和/或出口处。

根据本发明，可以提供一种第III族氮化物晶体物质的制造方法以及在该制造方法中采用的制造装置，其中所述的制造方法包括有效地清洁在晶体生长的过程中粘附在反应室内部的沉积物的方法。

本发明上述及其它目的、特征、方面和益处从本发明下面在结合附图时的详细描述变得更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明第III族氮化物晶体物质的制造方法和制造装置的一个实施方案的示意剖视图，其中(a)对应于通过向反应室中引入HCl气体而清洁所述反应室的内部的步骤，并且(b)对应于第III族氮化物晶体物质在清洁的反应室中气相沉积的步骤。

图2是根据本发明另一个实施方案，第III族氮化物晶体物质制造装置的示意剖视图。

图3是根据本发明再一个实施方案，第III族氮化物晶体物质制造方法的示意剖视图。

图4是普通的第III族氮化物晶体物质制造装置的示意剖视图。