[发明专利]用以制造复合氮化物半导体元件的处理系统

说明书

发明背景

技术领域

本发明实施方式一般地涉及复合氮化物半导体元件(如，发光二极管(LED))的制造过程，具体地说，涉及一种整合了一或多个用来执行氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxial，HVPE)沉积和/或金属-有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition，MOCVD)技术来制造上述复合氮化物半导体元件的处理腔室的处理系统。

现有技术描述

发光二极管(light-emitting diode，LED)的发展史特点在于“顺着光谱往上发展(crawl up the spectrum)”。这是因为第一代商用LED所产生的光是在红外光谱线范围，接着发展出于GaAs基板上覆GaAsP的红光LED。接着，又发展出发光效率更佳的GaP LED，其允许产生更亮的红光LED与橘光LED。对GaP用途的改良又创造出绿光LED，而使用双GaP芯片(一为红光，另一为绿光)又发展出黄光LED。在此段光谱发光效率上的进一步提高，则是后来通过使用GaAlAsP与InGaAlP材料而达成的。

这种朝向提供短波长光线LED方向演进的趋势已为广泛的期望，除了能提供足以涵盖大范围光谱之产品外，也因为制造短波长二极管可改善光学元件如，CD-ROM之类储存信息的能力。随着氮化物基LED的发展，特别是GaN的使用，使得LED可朝向蓝光、紫光及UV光范围发展。虽然过去已有使用SiC材料来制造蓝光LED的成果发表，其成效也不错，但是这类元件却有归因于电子结构内含有间接能带隙所致的发光率不佳的问题。

虽然使用GaN以在蓝光范围内光致发光这件事已发表几十年，但仍有无数的障碍使其至今无法被实际地制造。这些障碍包括缺乏适当的基板材料，以供GaN结构于其上生长，一般来说GaN生长需要高热，因此导致多种热对流问题以及难以有效地p型掺杂这类材料的问题。使用蓝宝石作为基板并不能完全解决问题，因其与GaN之间会出现约15％的晶格错位(lattice mismatch)。为了突破上述这些障碍，也出现了不少进展。举例来说，已知使用金属-有机蒸汽来形成AlN或GaN缓冲层可有效地改善晶格错位问题。对Ga-N基结构的进一步改良还包括使用AlGaN材料来与GaN形成异质结，特别是使用InGaN，其创造出能作为量子阱的缺陷使得可更有效地发出短波长光。富含铟的区域比围绕其的材料，具有更小的能带隙(bandgap)，并可均匀地分布在材料中以提供有效的发光中心。

虽然在这类复合氮化物半导体元件的制造上已有某些进步，但目前的制造方法仍存在有许多缺点。此外，在这类波长范围发光的元件使用率高，也使得这类元件的制造、生产变得刻不容缓。基于上述，亟需一种用以制造复合氮化物半导体元件的改良的方法与系统。

发明内容

本发明大致有关一种用以制造复合氮化物半导体元件的集成的处理系统。此处理系统包括一或多个壁，用以形成传送区，该传送区中设有一机械手；一或多个处理腔室，可操作该一或多个处理腔室以在一基板上形成一或多个复合氮化物半导体层，该一或多个处理腔室可传送式地联通该传送区；一加载锁定腔室，该加载锁定腔室可传送式地联通该传送区，此加载锁定腔室具有一进气阀与一排气阀用以接收至少一个基板到一真空环境；和一加载站，该加载站与该加载锁定腔室联通，其中该加载站包含一输送盘(conveyor tray)，该输送盘可移动以输送加载有一个或多个基板的承载板进入该加载锁定腔室内。

本发明实施方式更包含提供一种用以制造复合氮化物半导体元件的集成的处理系统。此处理系统包括一或多个壁，该一或多个壁用以形成一传送区，在该传送区中设有一机械手；和一第一处理腔室该第一处理腔室与该传送区联通。此第一处理腔室包括：一基板支撑件，位于该第一处理腔室的一处理容积内；一喷头，界定出该处理区的一上部分；和多个灯，在该处理区下方形成一或多个区域并适以引导辐射热朝向该基板支撑件以创建出一或多个辐射热区域。此集成的处理系统更包含：一加载锁定腔室，该加载锁定腔室可传送式地联通该传送区；和一加载站，该加载站与该加载锁定腔室联通，其中该加载站包含输送盘，其可移动以输送加载有一或多个基板的承载板进入该加载锁定腔室内。