本发明专利技术提供一种可应用于化学气相沉积和/或氢化物气相外延(HVPE)沉积的方法及装置。所述装置包括喷头组件，所述喷头组件具有独立入口和歧管，用于将独立的处理气体输送到腔室的处理空间中且不会在气体进入处理空间前混合气体。喷头包括设置在多个气体入口内的多个气体分配装置，用于将所述处理气体中的一种气体注射入歧管并分配于所述歧管上，以便均匀输送至腔室的处理空间中。气体分配装置中的每一个气体分配装置优选具有喷嘴，喷嘴被配置为均匀分配流经所述喷嘴中的处理气体同时使歧管内处理气体的再循环最小化。由此，可在放置在处理腔室的处理空间中的多个基板上得到改进的沉积均匀性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有气体注射分配装置的喷头组件专利技术背景专利
本专利技术的实施方式一般涉及用于在基板上进行化学气相沉积(chemical vapordeposition;CVD)的方法及装置，并且具体而言涉及用于金属有机化学气相沉积(metalorganic chemical vapor deposition;MOCVD)和 / 或氢化物气相外延(hydride vaporphase epitaxy; HVPE)的喷头设计。相关技术的描述在如短波长发光二极管(LED)、激光二极管(LD)以及包括高功率、高频率、高温晶体管和集成电路的电子装置的各种半导体装置的开发和制造中，II1-V族薄膜的重要性日益凸显。例如，短波长(如蓝/绿至紫外线波长)LED的制造使用了 III族氮化物半导体材料氮化镓(GaN)。观察已经证明，与使用如I1-VI族材料的非氮化物半导体材料制造的短波长LED相比，使用GaN制造的短波长LED可提供明显更高的效率及更长的使用寿命。已经被用于沉积如GaN的III族氮化物的一种方法是金属有机化学气相沉积(MOCVD)。此种化学气相沉积方法通常在环境温度受控的反应器中进行，以确保第一前驱物气体的稳定性，所述第一前驱物气体含有来自III族的至少一种元素，所述元素如镓(Ga)。如氨气(NH3)的第二前驱物气体提供形成III族氮化物所需的氮气。所述两种前驱物气体被注射入反应器内的处理区域，在所述处理区域处，所述两种前驱物气体混合并移向处理区域中的受热基板。在向基板运输前驱物气体时可使用载体气体加以协助。前驱物在受热基板表面反应，以在基板表面形成如GaN的III族氮化物层。薄膜的质量部分取决于沉积均匀性，也就取决于前驱物在基板上的均匀混合。在基板载体上可布置多个基板，且每个基板直径可在50mm至IOOmm之间或更大。为了提高良率和产量，需要在更大基板和/或更多基板和更大沉积面积上的前驱物的均匀混合。所述因素很重要，因为所述因素直接影响生产电子装置的成本，从而影响装置制造商在市场中的竞争力。在形成LED或LD的反应器的处理区域中常常能发现前驱物气体与热硬件部件的交互作用，所述交互作用常造成前驱物分解(break-down)并在所述热表面上沉积。通常，来自用于加热基板的热源的辐射形成所述热反应器表面。当在前驱物分配部件如喷头中或所述前驱物分配部件上发生前驱物材料在热表面上的沉积时，所述沉积可能特别成问题。前驱物分配部件上的沉积将随时间影响流量分配的均匀性。因此，需要一种气体分配装置，所述装置能够防止或降低MOCVD前驱物或HVPE前驱物受热至使所述前驱物分解的温度从而影响气体分配装置性能的可能性。同样，随着对LED、LD、晶体管和集成电路的需要增加，沉积高质量III族氮化物薄膜的效率变得越来越重要。因此，需要一种改进的沉积装置和工艺，所述沉积装置和工艺能够提供在更大基板上和更大沉积面积上的一致的薄膜质量。由此，需要经过气体分配装置的气体分配中的改进均匀性，从而改进随后沉积于更大基板和更大沉积面积上的薄膜均匀性。专利技术概沭本专利技术通常提供用于使用MOCVD和/或HVPE工艺沉积III族氮化物薄膜的改进方法及装置。一个实施方式提供一种喷头组件，所述喷头组件包括:喷头，所述喷头具有形成在所述喷头中的第一气体歧管；多个第一气体导管，所述第一气体导管穿过所述喷头延伸且将所述第一气体歧管流体耦接至所述喷头的出口表面；以及多个气体分配装置，每个气体分配装置中都形成有环形孔口，所述环形孔口与所述第一气体歧管流体连通且被配置为耦接至气源。另一个实施方式提供一种基板处理装置，包括腔室主体、基板支架以及喷头组件，其中处理空间(processing volume)由所述腔室主体、所述基板支架及所述喷头组件限定。所述喷头组件包括:喷头，所述喷头具有形成在所述喷头中的第一气体歧管；多个第一气体导管，所述第一气体导管穿过所述喷头延伸并将所述第一气体歧管流体耦接至所述处理空间；以及多个气体分配装置，所述多个气体分配装置的每一个气体分配装置都有环形孔口，所述环形孔口与所述第一气体歧管流体连通，其中所述多个气体分配装置被配置为耦接至单个气源。又一个实施方式提供一种处理基板的方法，包括:经过设置在耦接至喷头组件的第一气体歧管的一个或多个第一气体入口中的一个或多个气体分配装置将第一气体导入处理腔室的处理空间中，其中每个气体分配装置中都具有环形孔口，所述环形孔口流体耦接至第一气体歧管。此方法进一步包括:经过耦接至喷头组件的第二气体歧管的第二气体入口将第二气体导入所述处理腔室的所述处理空间中，其中所述第一气体歧管与所述第二气体歧管分开，其中所述第一气体经过多个第一气体歧管输送到所述处理空间中，所述第二气体经过多个第二气体导管输送到所述处理空间中。此方法还包括:通过设置在所述喷头组件中的温度控制歧管使热交换流体流动，以此冷却所述喷头组件，其中所述多个第一气体导管及第二气体导管穿过所述温度控制歧管而设置。附图简要说明因此，为了能够详细理解本专利技术上述特征的实现方式，可参照附图中部分图示的实施方式，获得上文概述的本专利技术的更具体的说明。然而应知，附图仅绘示了本专利技术的典型实施方式，因此不应理解为限制本专利技术的范围，因为本专利技术允许其他同等有效的实施方式。附图说明图1为平面示意图，图示了根据本文所述实施方式用于制造化合物氮化物(compound nitride)半导体装置的处理系统的一个实施方式。图2为根据本专利技术一个实施方式用于制造化合物氮化物半导体装置的金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室的截面示意图。图3为图2所示细部A的放大图。图4为根据一个实施方式的图2和图3所示气体分配装置的俯视图。图5为根据一个实施方式的图2所示喷头组件的俯视示意图。图6为根据一个实施方式的喷头的截面示意图。图7为根据一个实施方式的喷头组件的俯视示意图。为了便于理解，尽可能使用相同元件符号指示各图共用的相同元件。应理解为，一个实施方式中的元件和特征可以以有利方式并入其他实施方式而无需赘述。具体描沭本专利技术的实施方式通常提供一种可用于使用MOCVD和/或HVPE硬件沉积III族氮化物薄膜的方法及装置。一般而言，所述装置为包括喷头的处理腔室，所述喷头具有独立入口及通道，用于输送独立的处理气体到腔室的处理空间中且不会在气体进入处理空间之前使所述气体混合。喷头包括设置在多个气体入口内的多个气体分配装置，用于将处理气体中的一种注射入歧管中并分配于歧管上，以便输送到腔室的处理空间中。气体分配装置的每一个优选具有喷嘴，所述喷嘴被设置为均匀分配流经所述喷嘴中的处理气体同时使歧管内处理气体的再循环最小化。图1为平面示意图，图示了根据本文所述实施方式的处理系统100的一个实施方式，处理系统100包括一个或多个MOCVD腔室102，用于制造化合物氮化物半导体装置。在一个实施方式中，处理系统100对大气环境关闭。处理系统100包括传送腔室106、耦接至传送腔室106的MOCVD腔室102、耦接至传送腔室106的加载互锁腔室108、耦接至传送腔室106用于存储基板的批量加载互锁腔室109以及耦接至加载互锁腔室108用于加载基板的负载站110。传送腔室106包括机械手组件(未图示)，所述机械手组件可操作为在加载互锁腔室1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.16 US 12/856,747;2010.09.13 US 61/382,1761.一种喷头组件，包括: 喷头，所述喷头具有设置在所述喷头中的第一气体歧管； 多个第一气体导管，所述第一气体导管穿过所述喷头延伸且将所述第一气体歧管流体耦接至所述喷头的出口表面；以及 多个气体分配装置，每个所述气体分配装置中都形成有环形孔口，所述环形孔口与所述第一气体歧管流体连通且被配置为耦接至气源。2.按权利要求1所述的组件，进一步包括穿过所述喷头设置的中心导管，且其中所述多个气体分配装置绕所述中心导管同心放置。3.按权利要求1所述的组件，其中每个气体分配装置包括圆柱形主体部，所述圆柱形主体部安装到中心部，从而穿过所述气体分配装置形成环形气体通道且所述环形气体通道耦接至所述环形孔口。4.按权利要求3所述的组件，其中所述中心部包括伸入所述第一处理气体歧管的截头圆锥部和延伸自所述第一处理气体歧管内的截头圆锥部的分配部。5.按权利要求4所述的组件，其中所述分配部为圆盘状部件，且所述分配部与所述圆柱形主体部的相对放置使得流经所述环形气体通道的气体穿过所述环形孔口均匀分配。6.按权利要求1所述的组件，进一步包括: 第二气体歧管和温度控制歧管，所述第二气体歧管设置在所述喷头中且与所述第一气体歧管分开，而所述温度控制歧管形成于所述喷头中且与所述第一气体歧管和第二气体歧管分开；以及 多个第二气体导管，所述第二气体导管穿过所述温度控制歧管延伸且将所述第二气体歧管流体耦接至所述喷头的所述出口表面，其中所述第一气体导管穿过所述温度控制歧管延伸。7.按权利要求6所述的组件，进一步包括: 设置在所述喷头中的第三气体歧管，所述第三气体歧管绕所述第一气体歧管同心且与第二多个气体分配装置流体连通； 多个第三气体导管，所述第三气体导管穿过所述温度控制歧管延伸且将所述第三气体歧管流体耦接至所述喷头的所述出口表面； 设置在所述喷头中的第四气体歧管，所述第四气体歧管绕所述第二气体歧管同心；以及 多个第四气体导管，所述第四气体导管穿过所述温度控制歧管延伸且将所述第四气体歧管流体耦接至所述喷头的所述出口表面。8.一种基板处理装置，包括: 腔室主体； 基板支架；以及 喷头组件，其中处理空间由所述腔室主体、所述基板支架及所述喷头组件限定，且其中所述喷头组件包括: 喷头，所述喷头具有形成在所述喷头中的第一气体歧管； 多个第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·塔姆，常安忠，桑姆特·阿查利雅，唐纳德·J·K·奥尔加多，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：
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