本发明专利技术公开了一种化学气相沉积系统及方法，该系统包括第一进气口、第二进气口、第一管路分支部及第二管路分支部，第一进气口及第二进气口位于一供气装置上，第一管路分支部提供一气体至第一进气口及/或第二进气口，第一管路分支部所提供的气体以一第一流量流向第一进气口及/或以一第二流量流向第二进气口，第二管路分支部提供一气体至第一进气口及/或第二进气口，第二管路分支部所提供的气体以至少一第三流量流向第一进气口及/或第二进气口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用以形成半导体材料的系统及方法，尤其涉及一种用以形成半导体材料的化学气相沉积系统及方法，本专利技术虽以应用于形成三族元素的氮化物材料(Group-Ill nitride materials)为例,但应可理解本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
有机金属化学气相沉积(Metal-organicchemical vapor deposition ；MOCVD)已广泛地使用于制作具有第三族/第五族材料(例如氮化招(aluminum nitride) >氮化镓(gallium nitride)、及/或氮化铟(indium nitride))的嘉晶层。有机金属化学气相沉积装置往往具有容易使用以及适用于大量制造等等特性。通常，三族元 素的氮化物材料由一或多种第三族有机金属(metal organic ；M0)气体与一或多种第五族气体所形成。其中，第三族有机金属气体亦可包括有三甲基镓(TMGa)(例如trimethylgallium((CH3)3Ga))、三乙基嫁(TEGa)(例如triethylgalIium((C2H6)3Ga)) >三甲基招(TMAl)(例如trimethylaluminum( (CH3) 3A1))及 / 或三甲基铟(TMIn)(例如trimethyl indium ((CH3) 3In))。而第五族气体亦可包括有氨(例如NH3)。有机金属化学气相沉积(MOCVD)所形成的磊晶层亦可使用于制作发光二极管(Light Emitting Diodes ；LEDs)上。使用有机金属化学气相沉积(MOCVD)所制作出的发光二极管，其质量将会因为各种因素而受到影响，例如在反应腔中流体的稳定度或均匀度、在基板表面上流体的均匀度及/或温度控制的精确度。上述因素将会影响到有机金属化学气相沉积(MOCVD)所形成的磊晶层，进而影响到所制作出的发光二极管的质量。有机金属化学气相沉积(MOCVD)装置使用于成长磊晶结构，例如磊晶堆栈层结构。磊晶堆栈层结构包括在不同的三族元素的氮化物材料之间的异质接面，例如在一氮化镓(GaN)及氮化铟镓(InGaN)之间的一接面。为了形成堆栈层结构，异质接面的组成必须大幅改变。一般使用在半导体晶体层(例如三族元素的氮化物材料)上的气相沉积装置是通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)进行气相成长，其气相沉积装置往往不包括可以稳定提供一第三族或第五族元素源的管路系统。为了解决一般气相沉积装置中的管路系统的问题，一排放/流入(vent/run)管路系统已经被开发出来。该管路系统提出一机制，其机制可使一气源持续流向一气相沉积区域且亦可对于供应的气体实时地进行切换(例如参考晶体生长期刊第68册(公元1984年)第412-421页及第466-473页内容；参考Isamu Akasaki所编辑的"III-V ZOKUKAG0BUTSU HAND0TAI〃其公开于公元1994年5月20日Baifukan第一版第68-70页上，两文件将纳为之后的参考)。在一排放/流入(vent/run)管路系统中，不论气体是否必须用在这预期的晶体层的气相成长上，一排放(vent)管线(如排气管线)都会不断地预先提供一气源至一气相沉积区域的外部以保持一气体的固定流量。一流入(run)管线(如气源供应管线)直接连接至气相沉积区域，以提供该预期的晶体层的区域气相成长时所需的气源。气源的流向亦可从排放管线(vent line)切换至流入管线(run line)。该排放/流入(vent/run)管路系统借由增设该不断可通过气源的排放管线(vent line)，以不同于一般只有一气源供应管线(如run line)的管路系统。在三族元素的氮化物材料的有机金属化学气相沉积(MOCVD)期间，氨气常用以提供氮原子。氨的解离效率(dissociation efficiency)主要取决于温度,在较高的温度下氨的解离效率越高。举例来说在800°C时，氨的解离效率仅约10%，而在900°C时，氨的解离效率则提高至20%。相较之下，第三族有机金属气体通常在一较低温度下(如300°C -400°C )即可以开始解离。一旦氨气与第三族有机金属气体解离后，固态的三族元素的氮化物材料即可以形成。在形成三族元素的氮化物材料过程中，为了避免三族元素的氮化物材料过早或过晚形成，对于气体的加热及气体的传输必须精确地的配合。举例来说，三族元素的氮化物材料必须避免沉积在有机金属化学气相沉积(MOCVD)系统内的各个部件表面上，也不应随着其它副产品排出有机金属化学气相沉积(MOCVD)系统。换言之，三族元素的氮化物材料理应形 成于基板表面(如晶圆表面)上，借以降低清理的费用及减少反应材料的消耗。此外，对于不同的三族元素的氮化物材料(如氮化镓及氮化铟)，其用以形成磊晶层的成长条件亦有显著的不同。举例来说，氮化镓的较佳成长温度高于1000°c，而氮化铟的较佳成长温度低于650°C。再者,在形成氮化铟镓(indium-gallium nitride)的过程中，为了降低氮化铟中的铟及氮原子的解离，其成长温度必须限制在相对较低的温度下。然而在此相对较低的温度下，为了给予化学反应提供足够的氮原子，必须提供大量的氨。通常，氮化铟其所消耗的氮是数倍于氮化镓或氮化铝所消耗的氮。尽管提高氨气的分压可提高氮原子的供应量，但是在如此高的分压下，将造成磊晶层的表面不均匀以及制造成本的提高。美国第13/162,416号专利申请案将纳为之后的参考。此第13/162，416号专利申请案提出一改善有机金属化学气相沉积(MOCVD)的反应系统及其形成三族元素的氮化物材料的相关方法，其相较于传统技术提出了许多优点。第13/162，416号专利申请案的一实施例提出一具有减少材料消耗的化学气相沉积(CVD)的反应系统。举例来说，使用第13/162,416号专利申请案的有机金属化学气相沉积(MOCVD)反应系统将可以减少氨气的消耗。第13/162,416号专利申请案的一些实施例提出一用以形成三族元素的氮化物的反应系统，反应系统在有机金属化学气相沉积(MOCVD)过程中将可以有效地减少成本及改善效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学气相沉积系统，包括一供气装置、一或多个第一进气口、一或多个第二进气口、一第一管路分支部及一第二管路分支部，第一进气口及第二进气口位于供气装置上，第一管路分支部连接第一进气口及/或第二进气口，第一管路分支部于使用期间提供至少一气体至第一进气口及/或第二进气口，第一管路分支部所提供的该至少一气体以一第一流量(flow rate)流向第一进气口及/或以一第二流量流向第二进气口。第二管路分支部连接第一进气口及/或第二进气口，第二管路分支部于使用期间提供至少一气体至第一进气口及/或第二进气口，第二管路分支部所提供的该至少一气体以至少一第三流量流向第一进气口及/或第二进气口。其中，还包括一载盘，绕一载盘轴旋转；一或多个承载器，位于该载盘上，该承载器绕载盘轴及各自对应的承载器轴旋转；该供气装置包括一中央元件及一平面元件；及一或多个第三进气口，位于该供气装置的中央元件上，该第三进气口以一大致平行于该平面元件的表面的方向提供一或多个气体；该一或多个第二进气口位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学气相沉积系统，其特征在于，包括：一供气装置；一或多个第一进气口，位于该供气装置上；一或多个第二进气口，位于该供气装置上；一第一管路分支部，连接至该第一进气口及/或该第二进气口，其中该第一管路分支部于使用期间提供至少一气体至该第一进气口及/或该第二进气口，其中该第一管路分支部以一第一流量提供该至少一气体至该第一进气口及/或以一第二流量提供该至少一气体至该第二进气口；以及一第二管路分支部，连接至该第一进气口及/或该第二进气口，其中该第二管路分支部于使用期间将提供至少一气体至该第一进气口及/或该第二进气口，其中该第二管路分支部以至少一第三流量提供该至少一气体至该第一进气口及/或该第二进气口。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒，
申请(专利权)人：绿种子材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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