[发明专利]用于薄膜沉积反应器和薄膜层的原位干式清洁的过程和方法

说明书

本发明涉及使用亚硫酰氯和相关材料来干式腐蚀金属有机气相外延(MOVPE)反应器的内表面以除去沉积物。所述方法还可用于干式腐蚀这类反应器内的过程基板以便清洁和处理那些基板。本发明可能特别适合于在制造基于III‑V半导体(诸如GaN和相关材料)的高亮度LED中使用的化学气相沉积反应器。所述过程的特征包括加热、UV和等离子体活化干式清洁，并使用由纯净材料形成或由组分气体诸如CO、SO、SO₂或NO与卤素的组合所形成的腐蚀剂气体诸如COCl₂、COBr₂、COI₂、SOI₂、SOCl₂、SOBr₂、SO₂Cl₂、SO₂Br₂、NOCl、NOBr、NOI、S₂Cl₂、S₂Br₂、SCl₂、SBr₂、SOClBr、SOClF和SOFBr，以实现预期效果。

发明领域

本发明涉及一种用于薄膜沉积反应器内表面的干式腐蚀或清洁的方法、组合物和装置。

发明背景

金属有机气相外延(MOVPE)，亦称为有机金属气相外延(OMVPE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)是一种配置好的化学蒸汽沉积方法。在MOVPE中，将超纯的气体注入到反应器中并精细配剂量以将一极薄的原子层沉积在半导体晶片上。含有所需化学元素的有机化合物或金属有机物和氢化物的表面反应创造用于晶体生长的条件-材料和复合半导体的外延。不同于传统的硅半导体，这些半导体可含有III族和V族、II族和VI族、IV族或IV族、V族和VI族元素的组合。

在气相外延(VPE)技术中，反应性气体在高温下在反应器中混合引起化学相互作用，导致材料沉积在基板上。在原子层沉积(ALD)系统中，顺序引入反应性气体以提供所需材料的保形薄膜的自我限制生长。在两种情况中，反应器是由不与所使用的化学品反应的材料制成的室。它必须还经得起高温。此室包括反应器壁、衬垫、基座、气体注入单位以及温度控制单元。通常，反应器壁由不锈钢或石英制成。陶瓷或特种玻璃(诸如石英)常常用作反应室中反应器壁与基座之间的衬垫。为了防止过热，可在反应器壁内使诸如水的冷却剂流动通过通道。基板安置于保持在受控温度下的基座上。基座由对所使用的有机金属化合物耐受的材料制成；有时使用石墨。为生长氮化物和相关材料，石墨基座上专门的涂层是防止氨(NH₃)气腐蚀所必需的。

用于进行MOCVD的一种反应器类型是冷壁反应器。在冷壁反应器中，基板由还用作基座的基架支撑。基架/基座是反应室中热能的主要来源。仅加热基座，所以气体不会反应直到它们到达热的晶片表面。基架/基座由辐射-吸收材料诸如碳制成。相反，冷壁反应器中的反应室的壁通常由石英制成，石英对电磁辐射基本上是可穿透的。冷壁反应器中的反应室壁可以由热的基架/基座散热来间接加热，但仍比基架/基座和基架/基座上支撑的基板冷。.

在一些情况下，诸如热壁CVD，整个室都被加热。这可能对某些气体是必要的，这些气体必须在到达基板表面之前预先裂解以允许它们坚持到基板。

经由被称为鼓泡器的设备将气体引入反应室。在鼓泡器中，使载气(通常氮气或氢气)鼓泡通过金属有机物液体，使气体获得一些金属有机物的蒸气并将它以气相运送到反应器中。运送的金属有机物蒸气的量取决于载气流的比率、鼓泡器温度和金属有机前体的蒸气压。