[发明专利]化学气相沉积的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学气相沉积的装置和方法。更具体而言，本发明涉及一种化学气相沉积装置以及利用它的化学气相沉积方法，该化学气相沉积装置具有在所述化学气相沉积装置的反应室顶部上的等离子体发生器，以将工艺反应气体分解成自由基并将所述工艺反应气体通过喷头供给到反应室内。

背景技术

在半导体工艺中，将期望材料沉积到晶片上的薄膜沉积工艺通常分为物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法。在此处，CVD法是向反应室供给工艺气体并通过利用热或等离子体将化学反应后的工艺气体沉积到晶片上的方法。同时，金属有机化学气相沉积法是使用有机金属化合物作为前体并向反应室提供有机金属化合物作为载气，然后在加热的晶片表面上生长有机金属化合物薄膜的方法。

图1是用于描述已知普通化学气相沉积装置的示意图。

参照图1，已知的CVD装置包括反应室100、喷头200和晶片托架300，进行沉积工艺的反应室100内部被密封，喷头200向反应室100的反应空间供给反应气体，晶片W定位在晶片托架300上。

喷头200设置有多个反应气体供给孔220，用于将由反应气体入口120注入的反应气体供给到反应室100的反应空间。在一些情况下，喷头200填充有多孔材料来代替反应气体供给孔220。晶片W定位在衬底托架300上，具有大尺寸的单个晶片或多个晶片W定位在晶片托架300上。支撑杆320设置在晶片托架300的下部中心处以支撑晶片托架300。气体排放构件140设置在反应室100的底部或侧面上，以将反应室100中的反应气体排放到外部。

同时，CVD系统，尤其是MOCVD系统通常用于生产发光二极管。在MOCVD系统中，当使用诸如三甲基镓(TMG)或三乙基镓(TEG)的MO前体作为第一反应气体，使用NH₃作为第二反应气体，并且将第一反应气体和第二反应气体供给到反应室时，反应气体分解或相互作用，使得已反应的或分解的产物沉积在设置在反应室中的晶片表面上以形成层。

然而，在这种反应中，TMG或TMG在相对低的温度下容易分解成Ga，相反，为了分解NH₃通常需要接近1000℃的高工艺温度，并且甚至是在高工艺温度下NH₃通常也不分解。因此，应当供给与TMG或TEG的供给量相比大量的NH₃。

因此，在现有技术中，由于高工艺温度，该装置的运行成本高，并且与TMG或TEG相比应当供给过量的NH₃。结果，材料成本也高。

此外，由于反应室中的高工艺温度所引起的热，晶片和其他辅助材料也受到损伤。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种化学气相沉积装置，其具有在所述化学气相沉积装置的反应室顶部上的等离子体发生器，以将工艺反应气体分解成自由基并将所述自由基通过喷头供给到反应室内。

此外，本发明的一个目的是提供一种化学气相沉积方法，其通过利用所述化学气相沉积装置的所述反应室顶部上的等离子体发生器对反应气体进行等离子体处理，并通过喷头将经过等离子体处理的反应气体供给到反应室以使所述经过等离子体处理的反应气体沉积到反应室中的晶片顶部上。

因此，本发明的一个目的是提供一种能够降低工艺温度并减少反应气体供给量的化学气相沉积装置。

本发明的一个示例性实施方案提供一种化学气相沉积装置，其包括：容纳晶片的反应室，在所述反应室中通过第一反应气体和第二反应气体的反应在所述晶片上进行化学气相沉积；等离子体室，在所述等离子体室中所述第二反应气体通过等离子体发生器而转变成等离子态；和安装在所述反应室顶部上的喷头，其将所述第一反应气体和从所述等离子体室引入的所述第二反应气体在不使所述第一反应气体和所述第二反应气体相互接触的情况下排放到所述反应室。

在该情况下，所述喷头可包括：将所述第一反应气体引入其中的第一反应气体室；多个第一反应气体通道，其允许所述第一反应气体室与所述反应室相互连通并且所述第一反应气体流过其中；和多个第二反应气体通道，其允许所述等离子体室与所述反应室相互连通并且所述第二反应气体流过其中。

此外，所述第一反应气体室设置在所述等离子体室和所述反应室之间，并且所述第二反应气体通道穿过所述第一反应气体室。更优选的是，所述喷头还包括冷却室，所述第一反应气体通道和所述第二反应气体通道穿过所述冷却室。