[发明专利]具有前驱物预先混合的喷头设计

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及例如发光二极管(LEDs)的器件的制造，更具体地，涉及用于氢化物气相外延(HVPE)沉积的喷头设计。

背景技术

正在发现III族氮化物半导体对于例如短波长发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)，以及包括高功率、高频、高温晶体管和集成电路的电子器件等的各种半导体器件的发展和制造更加重要。用于沉积III族氮化物的一种方法是氢化物气相外延(HVPE)沉积方法。在HVPE中，卤化物与III族金属反应以形成含金属前驱物(例如，金属氯化物)。该含金属前驱物随后与含氮气体反应以形成III族金属氮化物。

当对LEDs、LDs、晶体管和集成电路的需求增加时，III族金属氮化物的沉积效率变得更加重要。对能够将膜均匀沉积在大衬底或多层衬底上的具有高沉积率的沉积装置和工艺存在全面的需求。另外，期望均匀的前驱物混合使衬底上的膜的质量一致化。因此，对于改进的HVPE沉积方法和HVPE装置存在技术上的需求。

发明内容

本发明一般涉及用于诸如氢化物气相外延(HVPE)的沉积工艺中的气体传输的方法和装置。

一个实施例提供了在一个或多个衬底上形成金属氮化物的方法。该方法一般包括：经一个或多个衬底之上的第一组通路引入含金属前驱物气体，经一个或多个衬底之上的第二组通路引入含氮前驱物气体，其中第一组通路散布在第二组通路之间，以及在第一和第二组通路之上朝向所述一个或多个衬底引入惰性气体以限制含金属前驱物气体和含氮前驱物气体在第一和第二组通路处或其附近反应。

一个实施例提供了在一个或多个衬底上形成金属氮化物的方法。该方法一般包括：经一个或多个衬底之上的一组通路引入含金属前驱物气体以及在该组通路之上引入含氮前驱物气体，从而该含氮前驱物气体在该组通路之间朝向所述一个或多个衬底流动。

一个实施例提供了用于氢化物气相外延腔的气体传输装置。该装置一般包括：连接到含金属前驱物气体源的第一气体入口，与该第一气体入口分开的第二气体入口，该第二气体入口连接到含氮前驱物气体源，以及与所述第一和第二气体入口分开的一个或多个第三气体入口，该第三气体入口适于将气体沿基本垂直于至少一个衬底的表面的方向引入该腔。

一个实施例提供了用于氢化物气相外延腔的气体传输装置。该装置一般包括：连接到含金属前驱物气体源的第一气体入口以及与该第一气体入口分开的第二气体入口，该第二气体入口连接到含氮前驱物气体源，其中该第二气体入口适于将气体沿基本垂直于至少一个衬底的表面的方向引入该腔。

附图说明

可以结合在所附权利要求中描述的实施例得到以上简要概括的方法，该方法可以得到本发明的上述特征并可以被详细理解。

图1是根据本发明一个实施例的沉积腔的剖面图。

图2是根据本发明一个实施例的喷头组件的剖面透视侧视图。

图3是根据本发明一个实施例的喷头组件的俯视剖面图。

图4是根据本发明一个实施例的喷头组件的透视剖面图。

图5是根据本发明一个实施例的喷头组件的气体通路部件的透视图。

图6是根据本发明一个实施例的喷头组件的顶板部件的透视图。

图7是根据本发明一个实施例的喷头组件的剖面透视侧视图。

图8是根据本发明一个实施例的喷头组件的蒸发皿(boat)部件的透视图。

图9是根据本发明一个实施例的喷头组件的气体通路部件的透视图。

图10示出本发明的一个实施例，其中惰性气体可以在包含固态或液态III族三氯化物的安瓿上流动。

图11示出本发明的一个实施例，其中含氮前驱物气体和含金属前驱物气体可以在喷头组件内混合。

为了容易理解，尽可能采用相同的附图标记以指代图中公共的相同部件。预期一个实施例的部件和特征可以有益地结合进其它实施例而不必进一步重复。

然而，要注意的是，附图仅仅描述了本发明的示例性实施例，由此不应认为是对发明范围的限制，因为本发明允许其它等效实施例。

具体实施方式

本发明一般提供了用于诸如氢化物气相外延(HVPE)沉积的沉积工艺的方法和装置。图1是根据本发明一个实施例的用于实现本发明的HVPE腔的示意性剖面图。在美国专利申请Nos.11/411,672和11/404,516中描述了适于实现本发明的示例性腔，通过参考的方式将它们两个全文引入。