[发明专利]多种气体直通道喷头

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及用于在衬底上化学气相沉积(CVD)的方法和 装置，更具体地说，涉及一种在金属有机化学气相沉积和/或氢化物气相外延 (HVPE)中使用的喷头设计。

背景技术

III-V族膜在诸如短波长光发射二极管(LED)、激光二极管(LD)的多 种半导体器件，以及包括高功率、高频、高温晶体管和集成电路的电子器件的 发展和制造中越来越重要。例如，利用III族氮化半导体处理氮化镓(GaN) 来制造短波长(例如，蓝/绿到紫外)LED。已经观察到利用GaN制造的短波 长LED能够提供比利用诸如II-VI族材料的非氮化半导体材料制造的短波长 LED明显更大的效率和更长的操作寿命。

已经用于沉积诸如GaN的III族氮化物的一种方法是金属有机化学气相沉 积(MOCVD)。这种化学气相沉积方法一般在具有温度可控的环境的反应器 中执行以确保包含来自III组的诸如镓(Ga)的至少一种元素的第一前驱物气 体的稳定性。诸如氨(NH₃)的第二前驱气体，提供形成III族氮化物所需的 氮。这两种前驱物气体被注入到反应器内的处理区域，在反应器内他们混合并 朝处理区域中的加热衬底运动。载气可以用于辅助前驱物气体朝衬底的传输。 前驱物在加热的衬底的表面上反应以在衬底表面上形成诸如GaN的III组氮化 物层。膜的质量部分取决于沉积均匀性，反过来，取决于跨过衬底表面的前驱 物的均匀混合。

多个衬底可以布置在衬底载体上并且每个衬底可以具有从50mm到 100nm或更大的直径。期望在更大衬底和/或更多衬底和更大的沉积区域上前 驱物的均匀混合，以便增加产率和产量。由于这些因素直接影响生产电子器件 的成本，因而影响器件制造商在市场中的竞争力，因此它们很重要。

随着对LED、LD、晶体管和集成电路的需求增加，沉积高质量III族氮化 物膜的效率更加重要。因此，需要有能够提供在较大的衬底和较大的沉积区域 上和均匀前驱物混合和均匀膜质量的一种改进的沉积装置和工艺。

发明内容

本发明一般提供用于利用MOCVD和/或HVPE沉积III族氮化物膜的改进 的方法和装置。

一个实施例提供一种用于在衬底上沉积的气体输送装置。该装置一般包括 用于第一前驱物气体的多个直的和平行的气流通道以及用于第二前驱物气体 的多个直的和平行的气流通道，其中用于第一前驱物气体的气流通道平行于用 于第二期前物气体的气流通道。

另一实施例提供用于一种在衬底上沉积的气体输送装置。该装置一般包括 第一气流通道、第二气流通道、与第一气流通道流体相通的多个气体注射孔、 与第二气流通道流体相通的多个第二气体注射孔、以及设置在远离第一和第二 气体注射孔的下游的混合通道，所述混合通道用于将通过第一气体注射孔注入 的第一气体和通过第二气体注射孔注入的第二气体混合。

在又一实施例中，公开了用于一种在衬底上沉积的气体输送装置。该装置 包括第一气流通道、第二气流通道、与第一和第二气流通道中的每个流体相通 的气体注射孔、以及热交换通道，所述热交换通道设置在气体注射孔之间，并 且所述热交换通道形成在壁内，所述壁沿经过气体注射孔朝衬底处理容积的气 体注入的方向延伸，其中壁的外部限定混合通道，第一气体和第二气体通过气 体注射孔注入到混合通道中以在所述混合通道中进行混合。

在另一实施例中，公开了一种用于在衬底上沉积的气体输送装置。该装置 包括第一气流通道、第二气流通道、气体注射孔，所述气体注射孔与第一和第 二气流通道中的每个流体相通，其中气体注射孔被布置为限定多个基本楔形形 状的气体注射区域，每个气体注射区域具有用于注入与相邻气体注射区域的不 同气体的气体注射孔。

在一个实施例中，公开了用于一种在衬底上沉积的方法。该方法包括使用 具有混合区域的喷头装置，该方法还包括在形成于喷头中的通道中流入第一和 第二气体，以及将在通道中流动的第一和第二气体注入混合区域中。

附图说明

因此为了更详细地理解本发明的以上所述特征，将参照附图中示出的实施 例对以上简要概括的本发明进行更具体描述。然而，应该注意，附图中只示出 了本发明典型的实施例，因此不能认为是对本发明范围的限定，本发明可以允 许其他等同的有效实施例。

图1A是根据本发明的一个实施例的沉积装置的示意视图；