[发明专利]用于沉积Ⅲ/Ⅴ族化合物的方法

说明书

本申请为申请人于2008年10月6日提交的申请号为200810168234.1、发明名称为“用于沉积Ⅲ/Ⅴ族化合物的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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)。此时卤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匀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匀的前体混合。因此，在本领域中对于改进的HVPE沉积方法存在需求。

发明内容

本发明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1000sccm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℃到约1250℃、优选从约800℃至约1100℃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℃到约1250℃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：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1000sccm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℃到约1250℃、优选从约800℃至约1100℃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℃到约1250℃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。