多个气体螺旋通路的喷头制造技术

本发明专利技术涉及一种喷头装置，更具体的是一种多个气体螺旋通路的喷头，本发明专利技术还提供了一种用于化学气相沉积和/或氢化物气相外延(HVPE)沉积的方法和装置。在一个实施方式中，使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺在多个基板上沉积III族氮化物膜。III族前体诸如三甲基镓、三甲基铝或三甲基铟以及含氮前体诸如氨被传送到隔离前体气体的多个螺旋通路中。前体气体被注入到混合通路中，这里气体在进入到含有基板的处理容积之前混合。

Nozzle for a plurality of gas spiral passage

The invention relates to a nozzle device, more specifically a plurality of gas nozzle spiral path, the invention also provides a deposition and / or hydride vapor phase epitaxy (HVPE) for chemical vapor deposition method and apparatus. In one embodiment, a group III nitride film is deposited on a plurality of substrates using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) process. III precursors such as three methyl gallium, three aluminium, or three methyl indium, and nitrogen containing precursors, such as ammonia, are transported to a plurality of helical channels in which gas is isolated from precursor gas. The precursor gas is injected into the mixing pathway where the gas is mixed before entering the processing volume containing the substrate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式一般涉及在基板上化学气相沉积(CVD)的方法和装置，更具体 地说，是涉及用在金属有机化学气相沉积和/或氢化物气相沉积外延(HVPE)中的喷头设 计。
技术介绍
现已发现III-V族膜在开发和制造各种半导体器件中较为重要，所述的半导体器 件可以为，例如短波长发光二极管(LED)、激光二极管(LD)以及包括高功率、高频、高温晶 体管以及集成电路的电子器件。例如，在使用III-V族半导体材料氮化镓(GaN)制造短波 长(例如蓝/绿光至紫外线)LED中。已经观察到，使用GaN提供的短波长LED能提供明显 比使用非氮化物半导体材料诸如II-VI族材料制造的短波长LED更高的效率以及更长的操 作寿命。已经用于沉积III族氮化物诸如GaN的一种方法是金属有机气相沉积(MOCVD)。 该化学气相沉积方法一般在具有温度受控环境的反应室中进行，以确保第一前体气体的稳 定性，该第一前体气体含有选自III族的至少一种元素诸如镓(Ga)。第二种前体气体诸如 氨(NH3)提供形成III族氮化物所需的氮。两种前体气体都被注入到反应器内的处理区域 中，它们在处理区域中混合并移向处理区域中的加热基板。载气可用于辅助将前体气体向 基板传输。前体在加热基板表面处反应以在基板表面上形成III族氮化物诸如GaN。膜的 质量部分取决于沉积均勻度，依次还取决于横跨通过基板的前体的均勻混合。将多个基板设置在基板支架上，且每个基板都具有从50mm至IOOmm或更大范围内 的直径。希望在较大基板和/或更多基板以及较大沉积面积上均勻混合前体以增加成品率 和产量。由于这些因素直接影响到制造电子器件的成本以及由此器件制造商在市面上的竞 争力，因此这很重要。随着对LED、LD、晶体管和集成电路需求的增加，沉积高质量III族氮化物膜的效 率更加重要了。因此，需要一种改进的沉积装置以及工艺，其能够在较大基板以及较大沉积 面积上方提供均勻前体混合以及一致的膜质量。
技术实现思路
本专利技术大体提供了用于使用MOCVD和/或HVPE沉积III族氮化物膜的改进的方法和装置。一个实施方式提供了用于在基板上沉积的气体传输装置。该装置一般包括用于第 一前体气体的第一螺旋气体通路和用于第二前体气体的第二螺旋气体通路，该第二螺旋气 体通路被设置成与第一螺旋形气体通路共面。另一实施方式提供了 一种用于在基板上沉积的气体传输装置。该装置包括用于第 一前体气体的第一螺旋气体通路，该第一螺旋气体通路具有用于将第一前体气体注入到前 体混合区域中的注入孔，和用于第二前体气体的第二螺旋通路，该第二螺旋通路具有用于 将第二前体气体注入到前体气体混合区域中的注入孔。在另一实施方式中，公开了一种用于在基板上沉积的气体传输装置。该装置一般 包括用于第一前体气体的第一螺旋通路，用于第二前体气体的第二螺旋通路，和用于热交 换介质的第三螺旋通路。附图说明通过参见附图的方式，可以更详细理解本专利技术的上述特征、其中对于以上述简要 说明的方式描述的本专利技术，可以通过参考实施方式获得对于本专利技术更具体的描述，附图中 示出了本专利技术的一些实施方式。但是，应当注意所述的附图仅示出了本专利技术的典型实施方 式，且由于本专利技术可允许其他等效实施方式，因此不应认为这些附图限定了本专利技术的范围。图IA是根据本专利技术第一实施方式的沉积装置的示意图；图IB是于图IA中示出的喷头组件的详细截面图；图IC是于图IB中示出的喷头组件的另一实施方式的详细截面图；图2A是根据本专利技术一个实施方式于图IB中示出的喷头组件的详细截面图；图2B是根据本专利技术一个实施方式的气体通路和热交换通路的截面透视剖面图；图2C是根据本专利技术一个实施方式的喷头组件的截面透视剖面图；图2D是根据本专利技术一个实施方式的喷头组件的另一个截面透视剖面图；图2E是根据本专利技术一个实施方式的喷头组件的截面透视双剖面图；图2F是根据本专利技术一个实施方式于图2E中示出的喷头组件的详细截面图；图3是根据本专利技术喷头组件的另一实施方式的截面图；图4A是根据本专利技术一个实施方式于图IB中示出的喷头组件的示意性底视图；图4B是根据本专利技术另一实施方式于图IB中示出的喷头组件的示意性底视图；图5是根据本专利技术的喷头组件的又一实施方式的示意性底视图；图6A和6B是示出了用于气体注入区域的不同实施方式的喷头组件的示意性底视 图；为了便于理解，可能的情况下，已经使用相同参考标记表示图中共用的相同的元 件。将预期在一个实施方式中公开的元件可有利地用在其他实施方式中而不需特别说明。具体实施例方式本专利技术的实施方式大体提供了一种可用于使用MOCVD和/或HVPE沉积III族氮 化物膜的方法和装置。图IA是根据本专利技术一个实施方式用于实施本专利技术的沉积装置的示 意图。可用于实施本专利技术的示意性系统和室在2006年4月14日申请的美国专利申请序列 号No. 11/404,516以及2006年5月5日申请的11/4 ，022中描述了，在此通过参考将两 篇文件整体结合并入本文。在图IA中示出的装置100包括室102、气体传输系统125、远程等离子体源1 和 真空系统112。室102包括密封了处理容积108的室主体103。喷头组件104设置在处理容积108的一端，并且基板支架114设置在处理容积108的另一端。下部圆顶119设置在 下部容积110的一端，并且基板支架114设置在下部容积110的另一端。示出基板支架114 在处理位置中，但是可向下部位置移动，例如可装载或卸载基板140。排气圈120可设置在 基板支架114周围附近以帮助防止沉积发生在下部容积110中而且也帮助从室102直接排 出气体至排气端口 109。下部圆顶119可由透明材料制成，诸如高纯度石英，以允许光穿过 从而用于辐射加热基板140。辐射加热通过设置在下部圆顶119下方的多个内部灯121A和 外部灯121B提供，和反射器166用于帮助控制室102暴露到由内部和外部灯121A、121B提 供的辐射能量。灯的附加圈也可用于使基板140的温度控制更精细。基板支架114可包括其中在处理期间设置了一个或多个基板140的一个或多个凹 槽116。基板支架114可承载六个或更多个基板140。在一个实施方式中，基板支架114承 载八个基板140。可理解，在基板支架114上可承载或多或少的基板140。典型的基板140 可包括蓝宝石、碳化硅(SiC)、硅或氮化镓(GaN)。可以理解，可处理其它类型的基板140诸 如玻璃基板140。基板140尺寸为直径从50mm-100mm或者更大。基板支架114尺寸为从 200mm-750mm。基板支架114可由多种材料形成包括SiC或涂覆了 SiC的蓝宝石。可理解， 在处理室102内且根据在此描述的处理可处理其它尺寸的基板140。在常规MOCVD室中，如 在此所描述的喷头组件104可允许横跨更大数量基板140和/或更大基板140更均勻的沉 积，从而增加了产量且降低了每个基板140的处理成本。在处理期间基板支架114可在轴附近旋转。在一个实施方式中，基板支架114以 约2RPM至约100RPM旋转。在另一个实施方式中，基板支架114以约30RPM旋转。旋转基 板支架114辅助提供基板140的均勻加热以及处理气体均勻暴露到每个基板140。多个内部和外本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种喷头，包括：顶板；中间隔板；和底板，其中：所述顶板连接至所述中间隔板并且限定第一歧管以含有第一前体气体，所述中间隔板连接至所述底板并且限定第二歧管以含有第二前体气体以及将所述第二前体气体与所述第一前体气体隔开，所述第二歧管包括：用于所述第一前体气体的多个第一气体通路；用于所述第二前体气体的多个第二气体通路，所述多个第二气体通路与所述多个第一气体通路共面；和热交换通路，设置成与所述多个第一气体通路和所述多个第二气体通路相邻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·塔姆，雅各布·格雷森，萨姆埃德霍·阿卡赖亚，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US