專利名稱：Hvpe前驅(qū)物源硬件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文揭露的實(shí)施例大致關(guān)于氫化物氣相外延(HVPE)腔室。現(xiàn)有技術(shù)的描述現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)III族氮化物半導(dǎo)體在短波發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、與電子器件(包括高功率、高頻率與高溫晶體管與集成電路)的發(fā)展與制造中越來越重要。一種已經(jīng)用來沉積III族氮化物的方法為HVPE。在HVPE中，氫化物氣體與III族金屬反應(yīng)，該 III族金屬接著與氮前驅(qū)物反應(yīng)以形成III族金屬氮化物。隨著對(duì)LED、LD、晶體管與集成電路的需求提高，沉積III族金屬氮化物的效率便較具重要性。因此，本領(lǐng)域中需要一種改良的HVPE沉積方法與HVPE設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本文揭露的實(shí)施例大致關(guān)于HVPE腔室。腔室可具有一個(gè)或多個(gè)與該腔室耦接的前驅(qū)物源。當(dāng)兩個(gè)不同前驅(qū)物源與該腔室耦接時(shí)，可在相同腔室中沉積兩個(gè)分離的層。舉例而言，鎵源與分離的鋁源可耦接至處理腔室，以便在相同處理腔室中分別地沉積氮化鎵與氮化鋁于基板上。在一個(gè)實(shí)施例中，五個(gè)前驅(qū)物源可耦接至腔室。上述前驅(qū)物源能夠分配前驅(qū)物，諸如鎵、銦、鋁、硅與鎂。當(dāng)前驅(qū)物用來形成含氮化合物時(shí)，可應(yīng)用含氮?dú)怏w(例如，NH3)?？稍谳^低溫度下在與鎵及鋁分離的位置處將氮導(dǎo)入處理腔室。腔室的幾何結(jié)構(gòu)可經(jīng)設(shè)定以致將前驅(qū)物與反應(yīng)性氣體分別地導(dǎo)入腔室以避免高濃度混合。腔室經(jīng)設(shè)計(jì)以藉由流動(dòng)、擴(kuò)散與對(duì)流來混合氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，不同的溫度造成氣體混合在一起、反應(yīng)并沉積于基板上，且極少或沒有沉積于腔室壁上。在一個(gè)實(shí)施例中，揭露一種設(shè)備。設(shè)備包括真空腔室主體及第一前驅(qū)物源，第一前驅(qū)物源配置于真空腔室主體附近并耦接至真空腔室主體。第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于第一前驅(qū)物源主體中；漂浮襯里，耦接至第一支撐襯里且配置于第一前驅(qū)物源主體中；及漂浮件，配置于第一前驅(qū)物源主體中。漂浮件可從第一位置移動(dòng)至第二位置，第一位置與漂浮襯里間隔第一距離而第二位置與漂浮襯里間隔第二距離。第一距離大于第二距離。設(shè)備亦包括第二前驅(qū)物源，配置于真空腔室主體附近且耦接至真空腔室主體，第二前驅(qū)物源與第一前驅(qū)物源主體分隔。在另一實(shí)施例中，揭露一種設(shè)備。設(shè)備包括真空腔室主體及第一前驅(qū)物源，第一前驅(qū)物源配置于真空腔室主體附近且耦接至真空腔室主體。第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于第一前驅(qū)物源主體中；及噴頭，配置于第一前驅(qū)物主體中且耦接至第一支撐襯里。設(shè)備亦包括第二前驅(qū)物源，配置于真空腔室主體附近且耦接至真空腔室主體。第二前驅(qū)物源與第一前驅(qū)物源主體分隔。在另一實(shí)施例中，揭露一種設(shè)備。設(shè)備包括真空腔室主體及第一前驅(qū)物源，配置于真空腔室主體附近且耦接至真空腔室主體。第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于第一前驅(qū)物源主體中；漂浮襯里，耦接至第一支撐襯里且配置于第一前驅(qū)物源主體中；及漂浮件，配置于第一前驅(qū)物源主體中。漂浮件可從第一位置移動(dòng)至第二位置， 第一位置與漂浮襯里間隔第一距離而第二位置與漂浮襯里間隔第二距離。第一距離大于第二距離。設(shè)備亦包括第二前驅(qū)物源，配置于真空腔室主體附近且耦接至真空腔室主體。第二前驅(qū)物源與第一前驅(qū)物源主體分隔。第二前驅(qū)物源包括第二前驅(qū)物源主體；第二支撐襯里， 配置于第一前驅(qū)物源主體中；及噴頭，配置于第一前驅(qū)物主體中且耦接至第一支撐襯里。


為了更詳細(xì)地了解本發(fā)明的上述特征，可參照實(shí)施例(某些描繪于附圖中)來理解本發(fā)明簡(jiǎn)短概述于上的更具體描述。然而，需注意附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例而因此不被視為本發(fā)明的范圍的限制因素，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效實(shí)施例。詳細(xì)描述本文揭露的實(shí)施例大致關(guān)于HVPE腔室。腔室可具有一個(gè)或多個(gè)與該腔室耦接的前驅(qū)物源。當(dāng)兩個(gè)分離的前驅(qū)物源與該腔室耦接時(shí)，可沉積兩個(gè)分離的層。舉例而言，鎵源與分離的鋁源可耦接至處理腔室以便在相同處理腔室中分別地沉積氮化鎵與氮化鋁于基板上。在一個(gè)實(shí)施例中，五個(gè)前驅(qū)物源可耦接至腔室。上述前驅(qū)物源能夠分配前驅(qū)物，諸如鎵、銦、鋁、硅與鎂。當(dāng)前驅(qū)物用來形成含氮化合物時(shí)，可應(yīng)用含氮?dú)怏w(例如，NH3)?？稍谳^低溫度下在與鎵及鋁分離的位置處將氮導(dǎo)入處理腔室。腔室的幾何結(jié)構(gòu)可經(jīng)設(shè)定以致將前驅(qū)物與反應(yīng)性氣體分別地導(dǎo)入腔室以避免高濃度混合。腔室本身經(jīng)設(shè)計(jì)以藉由流動(dòng)、擴(kuò)散與對(duì)流來混合氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，不同的溫度造成氣體混合在一起、反應(yīng)并沉積于基板上，且極少或沒有沉積于腔室壁上。此外，腔室設(shè)有金屬氧化物(MO)源輸送系統(tǒng)。此外， 腔室設(shè)有活性物種產(chǎn)生器，諸如等離子體順流、氣體加熱器、熱金屬線等。圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的HVPE設(shè)備100的示意圖。設(shè)備100包括蓋104所封圍的腔室102。透過氣體分配噴頭106將來自第一氣體源110的處理氣體輸送至腔室102。在一個(gè)實(shí)施例中，氣體源110可包括含氮化合物。在另一實(shí)施例中，氣體源110可包括氨。在一個(gè)實(shí)施例中，亦可透過氣體分配噴頭106或透過腔室102的壁108任一者導(dǎo)入惰性氣體 (諸如，氦或雙原子氮)。能量源112可配置于氣體源110與氣體分配噴頭106之間。在一個(gè)實(shí)施例中，能量源112可包括加熱器。能量源112可分解來自氣體源110的氣體(例如， 氨)，以致來自含氮?dú)怏w的氮更具反應(yīng)性。為了與來自第一源110的氣體反應(yīng)，可從一個(gè)或多個(gè)第二源118輸送前驅(qū)物材料。 一個(gè)或多個(gè)第二源118可包括前驅(qū)物，諸如鎵與鋁?？衫斫怆m然提及兩個(gè)前驅(qū)物，但可如上述般輸送更多或更少的前驅(qū)物。在一個(gè)實(shí)施例中，前驅(qū)物包括以液體形式存在于一個(gè)或多個(gè)第二源118中的鎵。在一個(gè)實(shí)施例中，存在于一個(gè)或多個(gè)第二源118中的前驅(qū)物可為液體形式。在另一實(shí)施例中，前驅(qū)物可以固體形式或固體粉末形式存在于一個(gè)或多個(gè)第二源中。在另一實(shí)施例中，前驅(qū)物包括以固體形式存在于前驅(qū)物源118中的鋁。在一個(gè)實(shí)施例中，鋁前驅(qū)物可為固體、粉末形式?？山逵闪鲃?dòng)反應(yīng)性氣體越過和/或穿過前驅(qū)物源118中的前驅(qū)物來輸送前驅(qū)物至腔室102。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)性氣體可包括鹵素氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)性氣體可包括含氯氣體，例如雙原子氯。含氯氣體可與前驅(qū)物源(諸如，鎵或鋁)反應(yīng)以形成氯化物。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第二源118可包括低共熔材料與該材料的合金。在另一實(shí)施例中，HVPE設(shè)備100可經(jīng)配置以處理?yè)诫s源及至少一個(gè)本質(zhì)源以控制摻雜濃度。為了提高含氯氣體與前驅(qū)物反應(yīng)的有效性，含氯氣體可曲折通過腔室132中的舟皿區(qū)并以電阻式加熱器120加熱。藉由提高含氯氣體曲折通過腔室132的停留時(shí)間，可控制含氯氣體的溫度。藉由提高含氯氣體的溫度，氯可更快地與前驅(qū)物反應(yīng)。換句話說，溫度是氯與前驅(qū)物間的反應(yīng)的催化劑。為了提高前驅(qū)物的反應(yīng)性，可藉由第二腔室132中的電阻式加熱器120在舟皿中加熱前驅(qū)物。舉例而言，在一個(gè)實(shí)施例中，可將鎵前驅(qū)物加熱至約750°C至約850°C間的溫度。氯化物反應(yīng)產(chǎn)物可接著輸送至腔室102。反應(yīng)性氯化物產(chǎn)物首先進(jìn)入管122，其中產(chǎn)物均勻地分散于管122中。管122連接至另一管124。氯化物反應(yīng)產(chǎn)物在已經(jīng)均勻地分散于第一管122中后，進(jìn)入第二管124。氯化物反應(yīng)產(chǎn)物接著進(jìn)入腔室102，其中產(chǎn)物與含氮?dú)怏w混合以在配置于基座114上的基板116上形成氮化物層。在一個(gè)實(shí)施例中，基座114可包括碳化硅。氮化物層可包括諸如氮化鎵或氮化鋁?？赏高^排氣裝置1 排出其他反應(yīng)產(chǎn)物(諸如，氮與氯)。腔室102可具有能導(dǎo)致浮力效應(yīng)的熱梯度。舉例而言，在約450°C與約550°C之間的溫度下透過氣體分配噴頭106導(dǎo)入氮基氣體。腔室壁108可具有約600°C至約700°C的溫度?；?14可具有約1050至約1150°C的溫度。因此，腔室102中的溫度差異可讓氣體在受熱時(shí)于腔室102中上升而在冷卻時(shí)下降。氣體的上升與下降可造成氮?dú)馀c氯化物氣體的混合。此外，浮力效應(yīng)因?yàn)榛旌峡蓽p少沉積于壁108上的氮化鎵或氮化鋁的量。以配置于基座114下方的燈模塊1 加熱基座114來達(dá)成處理腔室102的加熱。 沉積過程中，燈模塊1 是處理腔室102熱量的主要來源。雖然顯示且描述成燈模塊128， 但可理解能應(yīng)用其他加熱源?？山逵衫们队谇皇?02的壁108中的加熱器130來達(dá)成處理腔室102的額外加熱。嵌于壁108中的加熱器130可在沉積處理過程中提供少量(若有的話)的熱量。熱電偶可用來測(cè)量處理腔室內(nèi)的溫度。熱電偶的輸出可反饋至控制器，該控制器基于來自熱電偶的讀數(shù)控制加熱器130的加熱。舉例而言，若腔室太冷時(shí)，則將打開
6加熱器130。若腔室太熱時(shí)，則將關(guān)掉加熱器130。此外，來自加熱器130的加熱量可經(jīng)控制以致由加熱器130提供少量的熱量。沉積處理后，通常將基板116自處理腔室102取出。關(guān)掉燈模塊128。在來自燈模塊128的熱不存在的情況下，腔室102可快速冷卻。已經(jīng)沉積在壁108上的氮化鎵或氮化鋁的熱膨脹系數(shù)不同于壁108本身的熱膨脹系數(shù)。因此，氮化鎵或氮化鋁會(huì)因?yàn)闊崤蛎浂善瑒冸x。為了避免不希望的成片剝離，可打開嵌于腔室壁108中的加熱器130以控制熱膨脹并維持腔室102于所需腔室溫度下。可再度基于熱電偶的即時(shí)反饋來控制加熱器130。 一旦關(guān)掉燈模塊1 后，可打開或調(diào)高加熱器130以維持腔室102的溫度在所需溫度下，以致氮化鎵或氮化鋁不會(huì)成片剝離而污染基板或基座114上的空地而造成不均勻的基座114 表面。藉由維持腔室壁108在高溫下，氯氣可更有效地從腔室壁108清潔沉積物。一般而言，沉積處理如下進(jìn)行。首先可將基板116插入處理腔室102并配置于基座114上。在一個(gè)實(shí)施例中，基板116可包括藍(lán)寶石?？纱蜷_燈模塊128以加熱基板16且對(duì)應(yīng)地加熱腔室102?？蓮牡谝辉?10將含氮反應(yīng)性氣體導(dǎo)入處理腔室。含氮?dú)怏w可通過能量源112(例如，氣體加熱器)以導(dǎo)致含氮?dú)怏w進(jìn)入更具反應(yīng)性狀態(tài)。含氮?dú)怏w接著通過腔室蓋104與氣體分配噴頭106。在一個(gè)實(shí)施例中，腔室蓋104可為水冷式。亦可將前驅(qū)物輸送至腔室102。含氯氣體可通過和/或越過前驅(qū)物源118中的前驅(qū)物。含氯氣體接著與前驅(qū)物反應(yīng)以形成氯化物。氯化物已經(jīng)以電阻式加熱器120于源模塊132中加熱并接著輸送至上游管122，其中氯化物均勻地分散于管122中。氯化物氣體接著在導(dǎo)入腔室102內(nèi)部之前流向其他管124?？衫斫怆m然討論為含氯氣體，但本發(fā)明并不限于含氯氣體。反之，可在HVPE處理中應(yīng)用其他化合物。腔室壁118可具有嵌入壁118中的加熱器130產(chǎn)生的極少量的熱量。腔室120中熱量大部分由基座114下方的燈模塊1 所產(chǎn)生。由于腔室102中的熱梯度，氯化物氣體與含氮?dú)怏w在處理腔室102中上升與下降并因此混合以形成沉積于基板116上的氮化物。除了沉積于基板116上以外，氮化物層亦可沉積于腔室102的其他暴露區(qū)上。氯化物與含氮?dú)怏w的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物可包括氯與氮，氯與氮可透過真空排氣裝置1 排出腔室。一旦沉積處理完成后，可關(guān)掉燈模塊1 并提高加熱器130輸出?？梢瞥?16。 加熱器130輸出可減少或排除熱膨脹，并因此可將任何沉積的氮化物材料維持于原位直到所需清潔時(shí)間結(jié)束且不會(huì)自壁108成片剝離而落于進(jìn)入/離開基板116的基座114上。一旦沉積處理完成后，可藉由導(dǎo)入蝕刻劑以從壁108蝕刻氮化物而移除任何已經(jīng)沉積于壁108 上的氮化物。清潔過程中，可關(guān)掉燈模塊1 而大部分熱量可來自嵌入壁108中的加熱器 130。一旦將新的基板116置入腔室102中，可重復(fù)處理。雖然討論為將含氮?dú)怏w透過氣體分配噴頭106導(dǎo)入且將前驅(qū)物輸送至對(duì)應(yīng)腔室 102中間的區(qū)域，但可理解氣體導(dǎo)入位置可為相反的。然而，若透過噴頭106導(dǎo)入前驅(qū)物，可加熱噴頭106以提高氯化物反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)性。由于在不同溫度下輸送氯化物反應(yīng)產(chǎn)物與氨，所以透過相同進(jìn)料器輸送氨與氯化物反應(yīng)產(chǎn)物將出現(xiàn)問題。舉例而言，若石英噴頭用來供給氨與氯化物反應(yīng)產(chǎn)物兩者，則石英噴頭會(huì)因?yàn)榘迸c氯化物反應(yīng)產(chǎn)物的不同溫度而破裂。此外，沉積處理可包括沉積薄氮化鋁層作為藍(lán)寶石基板上的晶種層，接著沉積氮化鎵層。氮化鎵與氮化鋁兩者可在相同處理腔室中沉積。之后，可將藍(lán)寶石基板移除并置于沉積另一層的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)處理腔室中。在某些實(shí)施例中，可排除氮化鋁層。當(dāng)?shù)X層與氮化鎵層兩者沉積于相同腔室中時(shí)，可利用雙原子氮逆流來避免任何其他前驅(qū)物與氯反應(yīng)而形成氯化物反應(yīng)產(chǎn)物?？蓪㈦p原子氮流入前驅(qū)物不反應(yīng)的腔室而將氯流入以接觸其他前驅(qū)物。因此，一時(shí)間內(nèi)僅有一種前驅(qū)物反應(yīng)。圖2是根據(jù)另一實(shí)施例的處理腔室200的示意立體圖。處理腔室200包括第一前驅(qū)物源202、第二前驅(qū)物源204、讓反應(yīng)性氣體通過的通道206、上環(huán)208、下環(huán)210及側(cè)壁 212。在一個(gè)實(shí)施例中，上環(huán)與下環(huán)208、210包括不透明石英。在一個(gè)實(shí)施例中，壁212可包括透明石英。環(huán)208、210可具有自壁212延伸向外的唇部。0形環(huán)可配置于唇部邊緣外以確保0形環(huán)盡可能遠(yuǎn)離加熱的腔室壁212與燈模塊。0形環(huán)通常直到約250°C之前是可用的。因此，將0形環(huán)遠(yuǎn)離腔室主體是有好處的。圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的前驅(qū)物源300的示意剖面圖。圖:3B是圖3A的漂浮件的示意橫剖面圖。圖3C是圖3A的漂浮件的示意仰視圖。圖3D是圖3A的漂浮襯里的示意立體圖。圖3E是圖3A的支撐襯里的示意橫剖面圖。在本文所述實(shí)施例中，前驅(qū)物為鎵，然而，可理解敘述能適用于任何液體前驅(qū)物。前驅(qū)物源300包括前驅(qū)物本身與前驅(qū)物上的漂浮件304。漂浮件304為讓氯氣體流過以與前驅(qū)物接觸的物件。漂浮件304配置于漂浮襯里308上，而漂浮襯里308坐落于支撐襯里302上。前驅(qū)物配置于漂浮襯里308中。如圖 3D所示，漂浮襯里308具有向上延伸的壁324。漂浮件304具有凸緣310，凸緣310中具有通道，當(dāng)漂浮件304沉入漂浮襯里308中時(shí)，漂浮襯里308的壁3M可延伸進(jìn)入該通道。漂浮襯里308的壁324圍繞氣體通道以讓反應(yīng)性氣體(例如，氯)進(jìn)入前驅(qū)物源300。一旦反應(yīng)性氣體已經(jīng)與前驅(qū)物反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物便會(huì)離開前驅(qū)物源300并提供至處理腔室。在一個(gè)實(shí)施例中，漂浮件304包括熱解氮化硼(PBN)。在另一實(shí)施例中，漂浮件304 包括PBN-石墨。在另一實(shí)施例中，漂浮件304包括石墨。在一個(gè)實(shí)施例中，漂浮襯里308 可包括PBN。在另一實(shí)施例中，漂浮襯里308可包括PBN-石墨。在另一實(shí)施例中，漂浮襯里308可包括石墨。漂浮件304具有垂直向上延伸且垂直于漂浮襯里308底部的凸緣310。 漂浮件304具有多個(gè)形成于漂浮件中的溝槽。溝槽包括中心主干溝槽312，該中心主干溝槽 312以徑向方向從漂浮件304的實(shí)質(zhì)邊緣延伸向漂浮件304的中間。多個(gè)環(huán)形溝槽314從中心主干溝槽312延伸。如圖;3B所示，溝槽延伸至凸緣310，以致反應(yīng)性氣體首先透過凸緣310進(jìn)入漂浮件304并接著透過溝槽(諸如，中心主干溝槽312與環(huán)形溝槽314)向外分散。反應(yīng)產(chǎn)物接著經(jīng)由穿過漂浮件304形成的開口 316離開前驅(qū)物源300。顯示開口 316 位于漂浮件304的實(shí)質(zhì)邊緣。當(dāng)反應(yīng)性氣體(例如，氯氣)與前驅(qū)物接觸時(shí)，將會(huì)使用掉某些前驅(qū)物。因此，液位將隨著時(shí)間下降。如此，漂浮件304將向下移動(dòng)并漂浮于前驅(qū)物上，以致氯氣體對(duì)前驅(qū)物的暴露在前驅(qū)物液位下降時(shí)仍實(shí)質(zhì)相同。漂浮件304上方的區(qū)域306可隨著前驅(qū)物減少而增加。漂浮件304的材料可包括PBN以排除石英接觸鎵。漂浮件304坐落于前驅(qū)物上，前驅(qū)物位于坐落于支撐襯里102上的漂浮襯里308中。在一個(gè)實(shí)施例中，支撐襯里302包括石英。如圖3E所示，支撐襯里302具有穿過支撐襯里的氣體通道322好讓反應(yīng)性氣體穿過該氣體通道。支撐襯里302具有上部318與下部320，漂浮襯里308坐落于上部318中。氣體通道322延伸穿過下部320與上部318兩者。漂浮襯里308的壁3M圍繞氣體通道322。
8因此，當(dāng)漂浮件304下沉?xí)r，不僅壁3M延伸進(jìn)入漂浮件304的凸緣310，且氣體通道322亦延伸進(jìn)入凸緣310。氣體通道322如支撐襯里302般可包括石英。然而，由于氣體通道322 與支撐襯里302僅暴露于反應(yīng)性氣體(例如，氯氣)，而不暴露于液體前驅(qū)物中，因此石英為可接受的應(yīng)用材料。在一個(gè)實(shí)施例中，漂浮件304的整體高度在約40mm與約70mm之間。凸緣310的內(nèi)徑在約13mm至約16mm之間。各個(gè)環(huán)形溝槽314允許反應(yīng)性氣體保持與金屬源前驅(qū)物接觸并提高氣體暴露于液體的停留時(shí)間。漂浮件“漂浮”于金屬前驅(qū)物上，因此會(huì)隨著金屬前驅(qū)物液位下降而下沉。圖4A是根據(jù)另一實(shí)施例的前驅(qū)物源400的示意剖面圖。圖4B是圖4A的噴頭的示意俯視圖。圖4C是圖4A的噴頭的示意剖面圖。圖4D是圖4C的噴頭的詳細(xì)圖示。圖4E 是圖4A的支撐襯里的示意剖面圖。雖然描述提及固體粉末鋁前驅(qū)物，但可理解前驅(qū)物可為任何固體前驅(qū)物。前驅(qū)物在噴頭404下方，反應(yīng)性氣體(例如，氯氣)通過噴頭404流入以接觸前驅(qū)物。噴頭404提高氯氣暴露于前驅(qū)物的停留時(shí)間以致可輸送最理想數(shù)量的前驅(qū)物至處理腔室。由于噴頭404不是漂浮件，所以并不預(yù)期噴頭404上方的區(qū)域406會(huì)隨著時(shí)間增加。噴頭404坐落于支撐襯里402中。支撐襯里402具有下部410與上部412。在一個(gè)實(shí)施例中，下部410可包括石英。 在另一實(shí)施例中，下部410可包括不透明石英。在一個(gè)實(shí)施例中，上部412可包括石英。在另一實(shí)施例中，上部412可包括透明石英。下部410包括讓反應(yīng)性氣體或反應(yīng)產(chǎn)物通過的氣體通道414。下部410亦包括腔416，固體前驅(qū)物可坐落于腔416上。在組裝前驅(qū)物源400 時(shí)噴頭404可坐落于架狀突出物418上。噴頭404具有多個(gè)同心溝槽420。各個(gè)溝槽420具有對(duì)應(yīng)的溝槽422。溝槽420 的寬度大于較小溝槽422的寬度。在各個(gè)溝槽422中，可存在有多個(gè)延伸穿過噴頭主體的氣體通道424。氣體通道似4可配置于最內(nèi)部的溝槽422A中，以約34度至約37度間隔地分散。對(duì)于鄰接的溝槽422B，氣體通道424以約17度至約20度間隔地分散。對(duì)于鄰接的溝槽422C，氣體通道424以約11度至約14度間隔地分散。對(duì)于最外側(cè)的溝槽422D，氣體通道424以約8度至約11度間隔地分散。在噴頭主體中，溝槽422的氣體通道似4均以約每隔；34度至37度徑向地對(duì)齊。溝槽424B中每隔一個(gè)氣體通道似4與溝槽422A的氣體通道似4對(duì)齊。溝槽422C中每隔兩個(gè)氣體通道似4與溝槽422A的氣體通道似4對(duì)齊。最外側(cè)的溝槽422D中每隔三個(gè)氣體通道似4與溝槽422A的氣體通道似4對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，噴頭404可包括陶瓷材料。在另一實(shí)施例中，噴頭404可包括氧化鋁。噴頭主體的直徑在約IOOmm與約IlOmm之間。最外側(cè)的溝槽420D、第三溝槽420C 與第二溝槽420B的寬度在約13mm至約15mm之間。第一溝槽420A的寬度不同于其他溝槽 420B-D，且可在約18mm與約21mm之間。噴頭404的整體高度在約38mm與約42mm之間。各個(gè)溝槽420的高度在約34mm與約37mm之間，以致溝槽420不延伸至噴頭404底部。本文所述的實(shí)施例關(guān)于熱壁HVPE CVD反應(yīng)器設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)最小化壁沉積作用同時(shí)使任何附著于腔室壁的沉積膜足以良好地附著以管理產(chǎn)物基板上的缺陷。腔室經(jīng)建構(gòu)以致可在所需預(yù)熱溫度下分別地導(dǎo)入兩種反應(yīng)性氣體。氣體注入經(jīng)設(shè)計(jì)以致兩種氣體主要在遠(yuǎn)離壁的地方混合，但可提供足夠的擴(kuò)散距離、體積與浮力以確保完美的預(yù)混合并產(chǎn)生高品質(zhì)薄膜。設(shè)備包括由獨(dú)立加熱器與控制器所加熱的多個(gè)金屬源、包括噴頭特征的石英或陶瓷壁。設(shè)備可適用于液體與固體前驅(qū)物兩者。 雖然上述針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不悖離本發(fā)明的基本范圍下設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他與更多實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括真空腔室主體；第一前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于所述第一前驅(qū)物源主體中；漂浮襯里，耦接至所述第一支撐襯里且配置于所述第一前驅(qū)物源主體中；及漂浮件，配置于所述第一前驅(qū)物源主體中，且可從第一位置移動(dòng)至第二位置，所述第一位置與所述漂浮襯里間隔第一距離而所述第二位置與所述漂浮襯里間隔第二距離，所述第一距離大于所述第二距離；及第二前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第二前驅(qū)物源與所述第一前驅(qū)物源分隔。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一支撐襯里包括石英。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述漂浮襯里包括熱解氮化硼，并且所述漂浮件包括熱解氮化硼。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述漂浮件具有多個(gè)形成于所述漂浮件中且面對(duì)所述漂浮襯里的溝槽，并且所述多個(gè)溝槽包括中心主干溝槽，自所述漂浮件的實(shí)質(zhì)邊緣延伸于徑向方向中；及一個(gè)或多個(gè)環(huán)形溝槽，自所述中心主干溝槽延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述漂浮襯里包括中心壁，所述中心壁實(shí)質(zhì)垂直于所述漂浮襯里的底面延伸，其中所述漂浮件包括中心凸緣，所述中心凸緣實(shí)質(zhì)平行于所述漂浮襯里的所述中心壁延伸，且其中所述漂浮襯里的所述中心壁配置于所述漂浮件的所述中心凸緣中。
6.一種設(shè)備，包括 真空腔室主體；第一前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于該第一前驅(qū)物源主體中；及噴頭，配置于所述第一前驅(qū)物主體中且耦接至所述第一支撐襯里；及第二前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第二前驅(qū)物源與所述第一前驅(qū)物源分隔。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一支撐襯里包括石英，并且所述噴頭包括陶瓷材料。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴頭包括噴頭主體，所述噴頭主體具有多個(gè)形成于所述噴頭主體中的環(huán)形第一溝槽，所述多個(gè)環(huán)形第一溝槽各自具有第一寬度， 其中所述噴頭主體中的各個(gè)第一溝槽具有形成于所述第一溝槽中的第二溝槽，所述第二溝槽具有小于所述第一寬度的第二寬度，并且其中所述噴頭主體具有一個(gè)或多個(gè)開口，自所述第二溝槽延伸穿過所述噴頭主體。
9.一種設(shè)備，包括真空腔室主體；第一前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第一前驅(qū)物源包括第一前驅(qū)物源主體；第一支撐襯里，配置于所述第一前驅(qū)物源主體中；漂浮襯里，耦接至所述第一支撐襯里且配置于所述第一前驅(qū)物源主體中；及漂浮件，配置于所述第一前驅(qū)物源主體中且可從第一位置移動(dòng)至第二位置，所述第一位置與所述漂浮襯里間隔第一距離而所述第二位置與所述漂浮襯里間隔第二距離，所述第一距離大于所述第二距離；及第二前驅(qū)物源，配置于所述真空腔室主體附近且耦接至所述真空腔室主體，所述第二前驅(qū)物源與所述第一前驅(qū)物源分隔，所述第二前驅(qū)物源包括 第二前驅(qū)物源主體；第二支撐襯里，配置于所述第一前驅(qū)物源主體中；及噴頭，配置于所述第一前驅(qū)物主體中且耦接至所述第一支撐襯里。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一支撐襯里包括石英，所述漂浮襯里包括熱解氮化硼而所述漂浮件包括熱解氮化硼。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述漂浮件具有多個(gè)形成于所述漂浮件中且面對(duì)所述漂浮襯里的溝槽。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)溝槽包括 中心主干溝槽，自所述漂浮件的實(shí)質(zhì)邊緣延伸于徑向方向中；及一個(gè)或多個(gè)環(huán)形溝槽，自所述中心主干溝槽延伸。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述漂浮襯里包括中心壁，所述中心壁實(shí)質(zhì)垂直于所述漂浮襯里的底面延伸，其中所述漂浮件包括中心凸緣，所述中心凸緣實(shí)質(zhì)平行于所述漂浮襯里的中心壁延伸，且其中所述漂浮襯里的所述中心壁配置于所述漂浮件的所述中心凸緣中。
14.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一支撐襯里包括石英而所述噴頭包括陶瓷材料。
15.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴頭包括噴頭主體，所述噴頭主體具有多個(gè)形成于所述噴頭主體中的環(huán)形第一溝槽，所述多個(gè)環(huán)形第一溝槽各自具有第一寬度，其中所述噴頭主體中的各個(gè)第一溝槽具有形成于所述第一溝槽中的第二溝槽，所述第二溝槽具有小于所述第一寬度的第二寬度，且其中所述噴頭主體具有一個(gè)或多個(gè)開口，所述一個(gè)或多個(gè)開口自所述第二溝槽延伸穿過所述噴頭主體。
全文摘要
本發(fā)明揭露的實(shí)施例大致關(guān)于HVPE腔室。腔室可具有與該腔室耦接的兩個(gè)分離的前驅(qū)物源以便沉積兩個(gè)分離的層。舉例而言，鎵源與分離的鋁源可耦接至處理腔室以便在相同處理腔室中分別地沉積氮化鎵與氮化鋁于基板上。可在較低溫度下在與鎵及鋁分離的位置處將氮導(dǎo)入處理腔室。不同溫度造成氣體混合在一起、反應(yīng)且沉積于基板上，且極少或沒有沉積于腔室壁上。
文檔編號(hào)H01L21/20GK102414792SQ201080019517
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者D·H·考齊, H·S·拉迪雅, L·龐, O·克利里歐科, S·T·恩古耶, Y·梅爾尼克, 常安中, 石川哲也 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司