[发明专利]连续进给式化学气相沉积

说明书

发明背景

发明领域

本发明的实施方式一般涉及用于气相沉积的方法和装置，并且更具体地涉及化学气相沉积工艺和室。

相关技术的描述

化学气相沉积(“CVD”)是薄膜通过气相化学制品的反应在基底如晶片上的沉积。化学气相沉积反应器被用来将各种成分的薄膜沉积在基底上。CVD被高度利用在许多领域中，如关于半导体、太阳能、显示器和其它电子应用的设备的制造过程中。

对于非常不同的应用存在许多类型的CVD反应器。例如，CVD反应器包括大气压反应器、低压反应器、低温反应器、高温反应器和等离子增强反应器。这些不同的设计解决了CVD工艺过程中遇到的各种难题，如耗尽效应、污染问题以及反应器的维护。

尽管有许多不同的反应器设计，但是存在对新的且改进的CVD反应器设计的需要。

发明概述

本发明的实施方式一般涉及一种用于在连续化学气相沉积(CVD)工艺过程中形成多层材料的方法。在许多实施方式中，晶片沿相同方向并以相同的相对速度水平地推进或移动通过沉积系统内的多个沉积区。多层材料被沉积在每个晶片上，以便在每个沉积区处沉积一层。每个晶片上的多个沉积层可都具有相同成分，但通常，每层成分不同。本文所述的实施方式可被用于各种CVD和/或外延沉积工艺，以在晶片或基底上沉积、生长或以其它方式形成各类材料，尤其是在砷化镓晶片上形成III/V族材料。

在一个实施方式中，提供了一种用于在连续CVD工艺过程中形成多层材料的方法，该方法包括连续地推进多个晶片通过沉积系统，其中，沉积系统具有第一沉积区、第二沉积区、第三沉积区和第四沉积区，并且在第一沉积区内在第一晶片上沉积第一材料层。该方法还提供：在第二沉积区内在第一晶片上沉积第二材料层，同时在第一沉积区内在第二晶片上沉积第一材料层。该方法还提供：在第三沉积区内在第一晶片上沉积第三材料层，同时在第二沉积区内在第二晶片上沉积第二材料层，并且同时在第一沉积区内在第三晶片上沉积第一材料层。该方法还提供：在第四沉积区内在第一晶片上沉积第四材料层，同时在第三沉积区内在第二晶片上沉积第三材料层，同时在第二沉积区内在第三晶片上沉积第二材料层，并且同时在第一沉积区内在第四晶片上沉积第一材料层。

在一些实施方式中，该方法还提供：在第五沉积区内在第一晶片上沉积第五材料层，同时在第四沉积区内在第二晶片上沉积第四材料层，同时在第三沉积区内在第三晶片上沉积第三材料层，同时在第二沉积区内在第四晶片上沉积第二材料层，并且同时在第一沉积区内在第五晶片上沉积第一材料层。

在一些实例中，提供第一材料层、第二材料层、第三材料层和第四材料层具有相同的成分。在其它实例中，第一材料层、第二材料层、第三材料层和第四材料层每层都具有不同的成分。在许多实例中，第一材料层、第二材料层、第三材料层和第四材料层中的每个包含砷，如砷化镓、砷化铝、铝砷化镓及其合金、衍生物或其它材料。

该方法还提供，在将晶片中的每个推进第一沉积区之前，在加热区内将晶片中的每个加热到预定温度。该预定温度可在从约50℃到约750℃的范围内，优选地从约100℃到约350℃的范围内。在一些实施方式中，晶片中的每个可在从约2分钟到约6分钟或从约3分钟到约5分钟范围内的持续时间被加热到预定温度。该方法也提供，在沉积第四材料层之后，将晶片中的每个转移进冷却区。之后，当晶片在冷却区中时，其可被冷却到预定温度。该预定温度可在从约18℃到约30℃的范围内。在一些实施方式中，晶片中的每个可在从约2分钟到约6分钟或从约3分钟到约5分钟范围内的持续时间被冷却到预定温度。

在其它实施方式中，晶片在进入第一沉积区之前，经过加热区，并且晶片在退出第四沉积区之后，经过冷却区。加热区、第一沉积区、第二沉积区、第三沉积区和第四沉积区以及冷却区可都共享公共线性路径。晶片可连续地且水平地沿沉积系统内的公共线性路径推进。