[发明专利]包括后续的多级净化步骤的MOCVD层生长方法

说明书

本发明涉及在一个或多个设置于CVD反应器的处理室(6)中的衬底(7)上沉积特别由第三和第五主族元素、第二和第六主族元素或第四主族元素构成的层的方法，其中在至少一个沉积步骤中使用至少一种含碳的气态原料，其中在所述一个或多个衬底上的层的生长过程中所述处理室(6)的壁面(5，8)上亦沉积寄生覆层，其中在从所述该处理室移除一个或多个衬底(7)后，在净化过程中通过导入包含一种或多种净化气体的气流并将所述处理室(6)加热至净化温度，使所述寄生覆层反应成挥发性物质，所述挥发性物质随所述气流被运离所述处理室(6)。为了从所述处理室中移除在第一净化步骤后留下的烟灰状残余物，本发明提出如下解决方案：所述净化过程包括分解步骤，在所述分解步骤中所述寄生覆层被分解成挥发性组分并且含碳的残余物留在所述壁面(5，8)上，所述含碳的残余物在氨净化步骤中与导入所述处理室的氨反应成挥发性化合物，该挥发性化合物随所述气流被运离所述处理室。

本发明涉及在一个或多个设置于CVD反应器的处理室中的衬底上沉积特别由第三和第五主族元素、第二和第六主族元素或第四主族元素构成的层的方法，其中在至少一个沉积步骤中使用至少一种含碳的气态原料，其中在所述一个或多个衬底上的层的生长过程中于该处理室的壁面上还沉积寄生覆层(Belegungen)，其中在从该处理室移除所述一个或多个衬底后，在净化过程中通过导入包含一种或多种净化气体的气流并将该处理室加热至净化温度来使所述寄生覆层反应成挥发性物质，所述挥发性物质随所述气流被运离该处理室。

以MOCVD工艺沉积第三、第四主族的半导体层的方法例如在DE 102007009145 Al中被描述。其中描述了一种包括处理室的MOCVD反应器，该处理室具有基座，其上围绕对称中心基本上旋转对称分布地设有多个衬底。对称中心中设有进气机构，通过该进气机构及多个堆叠分布的进气区域将处理气体导入处理室。在生长过程中，彼此不同的处理气体经所述进气机构的进气区流入处理室。所述处理气体是含有第三主族元素的金属有机化合物以及氢化物(例如NH₃)。处理气体从径向内侧的进气机构流向环绕该处理室的出气环并经由该出气环再次离开处理室。

DE 102012102661描述了一种能够重复移除在层生长过程中不仅沉积于衬底而且沉积于处理室壁上的覆层的方法。为此需将蚀刻气体，例如Cl₂导入处理室。使用所述蚀刻气体来移除基座壁上、处理室顶部及其它处理室壁上的寄生覆层。该蚀刻气体随N₂一同被导入处理室。这通过进气机构的进气区域来进行，通过该进气区域在层生长过程中将相关处理气体导入处理室中。为了在接续的分步中净化处理室的不同区域，而在不同的流体动力条件下将净化气体于不同位置导入处理室。在不同的气体总压及平均流速下进行不同的净化步骤。净化气体(尤指Cl₂)的气体分压也可发生变化。通过导入Cl₂可以从处理室壁移除GaN以及元素Ga。

在层生长的过程中往往将生长条件设置成使得沉积后的半导体层不仅含GaN，还包含作为掺杂剂的C。任何情况下，构成气态原料的金属有机化 合物中皆含有C。例如，三甲基镓分解成镓和甲基自由基，其中甲基自由基还能再度分解。在此过程中所形成的碳或在此过程中所形成的含烃化合物会附着于处理室壁表面上。

观察发现，在进行如DE 102007009145Al所描述的净化步骤之后，处理室壁上留下了烟灰状的膜(ruβartiger Film)。

US 2003/0045098Al描述了一种借助于蚀刻气体来净化衬底表面的方法。其中建议将O₂、N₂、H₂O、NH₃、CF₄、C₂F₆、CHF₃、C₃H₂F₆、C₂H₄F₂或CH₃F用作蚀刻气体。使用所述蚀刻气体应当也能移除光刻胶掩膜(Fotolackmaske)。在此应当同时将含氮及含氧气体导入处理室。