热化气体注射器、材料沉积系统及相关方法技术方案

将材料沉积在基板上的方法包括由热化气体注射器内的源气体形成前体气体和副产物。副产物可以与液态试剂反应以形成另外的前体气体，其可由热化气体注射器注射至反应室中。用于将气体注入沉积系统的反应室中的热化气体注射器可以包括入口、热化导管、被构造为其中容纳液态试剂的液体容器以及出口。通道可以从入口通过热化导管延伸至液体容器的内部空间，并从液体容器的内部空间延伸至出口。热化导管可以具有大于入口与液体容器之间的最短距离的长度。沉积系统可以包括一个或多个这种热化气体注射器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式主要涉及用于将材料沉积在基板上的系统，和此类系统的组件，以及制造和使用此类组件和系统的方法。更具体而言，本专利技术的实施方式涉及用于将II1-V族半导体材料沉积在基板上的化学气相沉积系统、此类系统的组件，以及制造和使用此类组件和系统的方法。
技术介绍
化学气相沉积(CVD)是一种化学工艺，其用于将固体材料沉积在基板上，并且通常在半导体器件的制造中使用。在化学气相沉积工艺中，基板被暴露于一种或多种试剂气体，所述试剂气体以引起固体材料沉积在基板表面上的方式反应、分解或者既反应又分解。一种特别类型的CVD工艺在本
中被称作气相外延(VPE)。在VPE工艺中，基板在反应室中暴露于一种或多种试剂蒸气，所述试剂蒸气以引起固体材料外延沉积在基板表面上的方式反应、分解或者既反应又分解。VPE工艺通常用于沉积II1-V族半导体材料。当VPE工艺中的试剂蒸气中的一种包含氢化物蒸气时，该工艺可以称作氢化物气相外延(HVPE)工艺。HVPE工艺被用于形成II1-V族半导体材料，例如氮化镓(GaN)。在此类工艺中，GaN在基板上的外延生长是氯化镓(GaCl)与氨(NH3)之间的气相反应的结果，该反应在以约500°C 约1000°C的升高的温度在反应室内进行。NH3可以由标准NH3气源供给。在一些方法中，GaCl蒸气通过以下方式提供:使氯化氢(HCl)气体(其可由标准HCl气体源供给)在加热的液态镓(Ga)上方通过，以在反应室内原位形成GaCl。液态镓可以被加热至约750°C 约850°C。可以将GaCl和NH3导引至受热的基板(如半导体材料的晶片)的表面(例如，导引至其上方)。2001年I月30日授予Solomon等的美国专利第6，179，913号公开了一种用于此类系统和方法的气体注射系统。在此类系统中，可能有必要将反应室对大气开放，以补充液态镓的源。此外，在此类系统中，可能无法原位清洁反应室。为解决这些问题，已经开发了利用直接注入反应室中的GaCl3前体的外部源的方法和系统。此类方法和系统的实例公开于例如2009年9月10日以Arena等的名义公布的美国专利申请第2009/0223442A1号公报中。专利技术概述本专利技术概述的提供是为了以简化形式介绍所选择的概念，所述概念在下文对本专利技术的一些示例性实施方式的详细描述中还将进一步描述。本专利技术概述既非旨在确定所要求保护的主题的关键或基本特征，也非意在限制所要求保护的主体的范围。在一些实施方式中，本专利技术包括将如半导体材料等材料沉积在基板上的方法。可以将源气体引入热化气体注射器中，并且源气体可以在热化气体注射器中热分解以形成前体气体和副产物。副产物可以与液态试剂在热化气体注射器内反应以形成额外的前体气体。可以将前体气体和额外 的前体气体从热化气体注射器注射至反应室内的空间中，并且可以使用前体气体在反应室内将材料沉积在基板上。在另外的实施方式中，本专利技术包括用于将一种或多种气体注射至沉积系统的反应室中的热化气体注射器。热化气体注射器包括入口、热化导管、被构造为其中容纳液态试剂的液体容器以及出口。通道从入口通过热化导管延伸至液体容器的内部空间，并从液体容器的内部空间延伸至出口。热化导管的长度可以大于入口与液体容器之间的最短距离。在另一些实施方式中，本专利技术包括沉积系统，所述沉积系统包含反应室和至少一个被构造为将一种或多种气体注射至反应室中的热化气体注射器。热化气体注射器包括入口、热化导管、被构造为其中容纳液态试剂的液体容器以及出口。通道从入口通过热化导管延伸至液体容器的内部空间，并从液体容器的内部空间延伸至出口。热化导管的长度可以大于入口与液体容器之间的最短距离。附图说明通过参考以下本专利技术的示例性实施方式的详细描述可以更全面地理解本专利技术，所述本专利技术的示例性实施方式如附图中所示，其中:图1A是示意性地说明本专利技术的沉积系统的一个示例性实施方式的截面图，所述系统包括反应室和至少一个本文所述的气体注射器；图1B是图1所示的反应室沿其中所示的截面线1B-1B取得的截面示意图2示意性地说明本专利技术的气体注射器的一个示例性实施方式，可将一个或多个所述气体注射器用在本专利技术的沉积系统的实施方式(如图1所示的沉积系统)中；图3是图2所 示的气体注射器的一部分的局部放大剖视图4示意性地说明了本专利技术的气体注射器的另一实施方式，其与图2所示的类似，但还包括有源和无源加热元件；图5示意性地说明本专利技术的气体注射器的又一示例性实施方式，可将一个或多个所述气体注射器用在本专利技术的沉积系统的实施方式(如图1所示的沉积系统)中；图6示意性地说明本专利技术的气体注射器的另一实施方式，其与图5所示的类似，但还包括有源和无源加热元件；图7示意性地说明气体注射器的又一实施方式，可将一个或多个所述气体注射器用于将前体气体注射至本专利技术的沉积系统的实施方式(如图1所示的沉积系统)的反应室中；和图8示意性地说明本专利技术的沉积系统的另一示例性实施方式。具体实施方式此处所提供的说明不意味着是任何特定组件、器件或系统的实际视图，它们仅仅是用于描述本专利技术的实施方式的理想化的表现形式。此处所用的术语“II1-V族半导体材料”是指和包括至少主要由一种或多种元素周期表的IIIA族元素(B、Al、Ga、In和Tl)和一种或多种元素周期表的VA族元素(N、P、As、Sb和Bi)构成的任何半导体材料。例如，II1-V族半导体材料包括但不限于GaN、GaP、GaAs, InN、InP、InAs、AIN、A1P、AlAs、InGaN, InGaP、InGaNP 等。近来，已经开发了用于下述方法和系统的改进的气体注射器，所述方法和系统利用注射至反应室中的GaCl3前体的外部源，所述改进的气体注射器例如为上述美国专利申请公报第2009/0223442A1号中所公开的那些气体注射器。此类气体注射器的实例公开于例如2009年3月3日以Arena等的名义递交的美国专利申请第61/157，112号中，通过援引将该申请的全部内容作为整体并入本说明书中。此处所使用的术语“气体”包括气体(不具有独立形状和体积的流体)和蒸气(包含悬浮于其中的扩散的液体或固体物质的气体)，并且术语“气体”和“蒸气”在本说明书中作为同义词使用。本专利技术的实施方式包括和利用将在下文更详细描述的新型气体注射器。在一些实施方式中，沉积系统100可以包含CVD反应室，并可以包含VPE反应室(例如，HVPE反应室)。作为非限制性实例，沉积系统100可以包括如在上述美国专利申请公报第2009/0223442A1号中所描述的沉积系统，或者如在上述美国专利申请第61/157，112号中所描述的沉积系统。下面将参照图1A和IB描述包括反应室102和一个或多个气体注射器(下文将详述)的本专利技术的沉积系统100的实施方式的非限制性实例。在以下对沉积系统100且更特别是沉积系统100的反应室102的描述中，术语“纵向”和“横向”用于指代从图1A和IB的视角相对于反应室102的方向，其中，纵向是从图1A的视角的垂直方向并且是延伸至图1B的平面中的方向，而横向或侧向是从图1A和IB各自的视角的水平延伸的方向。横向也被称作“横穿反应器”延伸的方向。沉积系统100包括反应室102和基板支持结构体104 (例如，基座)，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德·托马斯·小伯特伦，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：
国别省市：