用于沉积Ⅲ／Ⅴ族化合物的方法技术

本发明专利技术的实施方式主要涉及用于通过氢化物气相外延（ＨＶＰＥ）工艺形成ＩＩＩ－Ｖ族材料的方法。在一个实施方式中，提供了一种用于在处理室中基板上形成氮化镓材料的方法，其包括：加热金属源以形成加热的金属源；其中加热的金属源含有镓、铝、铟、其合金或其组合物，将加热的金属源暴露到氯气同时形成金属氯化物气体，在ＨＶＰＥ工艺期间将基板暴露到金属氯化物气体和氮前体气体同时在基板上形成金属氮化物层。该方法还提供了在形成金属氮化物层之前的预处理工艺期间将基板暴露到氯气。在一个实例中，在预处理工艺期间将处理室的排气管道加热到约２００℃以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式一般涉及到器件诸如发光二极管(LED)的制造，且更特别地， 涉及到通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)工艺和氢化物气相外延(HVPE)沉积工艺形成 III/V族材料的工艺。
技术介绍
现已发现III族氮化物半导体在开发和制造各种半导体器件诸如短波长发光二极 管(LED)、激光二极管(LD)和包括高功率、高频率、高温度晶体管的电子器件以及集成电路 中非常重要。已经用于沉积III族氮化物的一种方法 是氢化物气相外延(HVPE)沉积。在HVPE 中，卤素化合物与III族金属或元素反应以形成相应的金属/元素卤化物前体(例如金属氯 化物)。此时商化物前体与氮化物前体气体反应以形成III族氮化物。随着对LED、LD、晶体管和集成电路的需求的增加，沉积III族氮化物和其他III/ V 族材料的效率变得更加重要。对能够在大基板或多个基板上方均勻沉积薄膜的具有高沉积 速度的沉积装置和工艺存在一般需求。此外，在基板上方一致的膜质量需要均勻的前体混 合。因此，在本领域中对于改进的HVPE沉积方法存在需求。
技术实现思路
本专利技术的实施方式主要涉及通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)和氢化物气相 沉积外延(HVPE)工艺形成III/ V族材料的方法。在一个实施方式中，提供了一种用于在基 板上形成氮化镓材料的方法，其包括加热固态金属镓源以形成液态金属镓源，将液态金属 镓源暴露到氯气(Cl2)以形成氯化镓气体，和在HVPE工艺期间将处理室中的基板暴露到氯 化镓气体和氮前体气体同时在基板上形成氮化镓层。在一些实施方式中，在形成氮化镓层之前的预处理工艺期间将基板暴露到含有氯 气的预处理气体中。一些实例提供的预处理气体还含有氨、氯化镓、氩、氮、氢或者其组合。 在一些实例中，该方法还提供含有氨的氮前体气体。在预处理工艺期间，氯气具有在从约 50sccm至约4000sccm、诸如从约50sccm至约IOOOsccm范围内的流速。在HVPE工艺或预 处理工艺期间，加热基板至从约500°C到约1250°C、优选从约800°C至约1100°C范围内的温 度。在其他实例中，在形成氮化镓层之后的室清洗工艺期间将处理室暴露到氯气。在 室清洗工艺期间，处理室可被加热到从约500°C到约1250°C范围内的温度。在一些实例中， 在室清洗工艺期间处理室可暴露到等离子体。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成氮化铝材料的方法，其包括力口 热金属铝源，将加热的金属铝源暴露到氯气同时形成氯化铝气体，和在HVPE工艺期间将处理室中的基板暴露到氯化铝气体和氮前体气体同时在基板上形成氮化铝层。在一些实施方式中，在形成氮化铝层之前的预处理工艺期间基板可暴露到含有氯气的预处理气体。一些实例提供的预处理气体还含有氨、氯化铝、氩、氮、氢或其组合。在一 些实例中，该方法还提供含有氨的氮前体气体。在预处理期间，氯气可具有在从约50sCCm 至约4000sccm、诸如从约50sccm至约IOOOsccm范围内的流速。在HVPE工艺或预处理工艺 期间基板可被加热到在从约500°C到约1250°C、优选从约800°C至约1100°C范围内的温度。在其他实例中，在形成氮化铝层之后的室清洗工艺期间处理室可暴露到氯气。在 室清洗工艺期间，处理室可被加热到从约500°c到约1250°C范围内的温度。在一些实例中， 在室清洗工艺期间处理室可暴露到等离子体。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成氮化镓材料的方法，包括在预 处理期间将基板暴露到氯气同时形成预处理表面，加热金属源以形成加热的金属源，其中 加热的金属源含有镓、铝、铟、其合金或者其组合，和将加热到金属源暴露到氯气同时形成 金属氯化物气体。该方法还提供在HVPE工艺期间将基板暴露到金属氯化物气体和氮前体 气体同时在预处理的表面上形成金属氮化物层。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成氮化镓材料的方法，其包括力口 热金属源以形成加热的金属源，其中加热的金属源含有镓、铝、铟、其合金或者其组合，将加 热的金属源暴露到氯气同时形成金属氯化物气体，和在HVPE处理期间将处理室中的基板 暴露到金属氯化物气体和氮前体气体同时在基板上形成金属氮化物层。该方法还提供了在 形成金属氮化物层之后的室清洗工艺期间将处理室暴露到氯气。在室清洗工艺之前可将该 基板从处理室中移除。在清洗工艺期间处理室可被加热到在从约500°C到约1200°C范围内 的温度。任选地，在室清洗工艺期间处理室可暴露到等离子体。在另一实施方式中，提供了一种在基板上形成含镓材料的方法，其包括加热固 态金属镓源以形成液态金属镓源，将液态金属镓源暴露到氯气同时形成氯化镓气体，和在 HVPE工艺期间将基板暴露到氯化镓气体和V族前体气体同时在基板上形成含镓层。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成含铝材料的方法，其包括加热 金属铝源，将加热的金属铝源暴露到氯气同时形成氯化铝气体，和在HVPE工艺期间将处理 室中的基板暴露到氯化铝气体和V族前体气体同时在基板上形成含铝层。V族前体气体可含有诸如氮、磷、砷或其组合的元素。在一个实例中，V族前体气 体可含有氨、联氨化合物、胺化合物、其衍生物、或其组合物。在另一实例中，V族前体气体 可含有磷化氢、烷基磷化氢化合物、砷化氢、烷基砷化氢化合物、其衍生物或其组合物。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成III族氮化物材料的方法，其包 括加热三烷基III族化合物至预定温度，将三烷基III族化合物暴露到氯气同时形成金属氯化 物气体，和在气相沉积工艺期间将处理室内的基板暴露到金属氯化物气体和氮前体气体同 时在基板上形成金属氮化物层。在一个实例中，三烷基III族化合物含有三烷基镓化合物和金属氯化物气体含有氯 化镓。三烷基镓化合物含有烷基诸如甲基、乙基、丙基、丁基、其异构体、其衍生物或者其组 合。氯化镓可在从约300°C至约600°C范围内的温度下形成。但是，在气相沉积工艺期间基 板可被加热到从约800°c至约iioo°c范围内的温度。在另一实例中，三烷基III族化合物含有三烷基铝化合物和金属氯化气体含有氯化铝。三烷基铝化合物含有选自甲基、乙基、丁基、丙基、其异构体、其衍生物或其组合的烷基。 氯化铝可在从约300°C至约400°C范围内的温度下形成。但是在气相沉积工艺期间基板可 被加热到在从约800°c至约iioo°c范围内的温度。在另一实例中，三烷基III族化合物含有三烷基铟和金属氯化物气体含有氯化铟。 三烷基铟化合物可含有选自甲基、乙基、丁基、丙基、其异构体、其衍生物或其组合的烷基。 氯化铟可在从约300°C至约400°C范围内的温度下形成。但是在气相沉积工艺期间基板可 被加热到在从约500°C至约650°C范围内的温度。在一些实施方式中，在形成金属氮化物层之前的预处理工艺期间基板可暴露到氯 气。在预处理工艺期间基板可被加热到从约500°C至约1200°C范围内的温度。在形成金属 氮化物层之后的室清洗工艺期间处理室可暴露到氯气。在其他实例中，在室清洗工艺期间 处理室可被加热到从约500°C至约1200°C范围内的温度。在室清洗工艺期间处理室可暴露 到等离子体。在另一实施方式中，提供了一种用于在基板上形成氮化镓材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成Ⅲ族金属氮化物膜的方法，包括：加热一个或多个蓝宝石基板至预处理温度；以及当所述一个或多个蓝宝石基板中的每一个基板的表面在所述预处理温度时，将所述表面暴露到预处理气体混合物以形成预处理表面，其中所述预处理气体混合物包括氨（ＮＨ↓［３］）和卤素气体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔加克里莱克，桑迪普尼杰霍安，尤里梅尔尼克，洛里D华盛顿，雅各布W格雷森，圣W权，苏杰，
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[美国]