[发明专利]用于制造LED的MOCVD单一腔室分割工艺无效

专利信息
申请号: 201080019516.0 申请日: 2010-04-22
公开(公告)号: CN102414845A 公开(公告)日: 2012-04-11
发明(设计)人: O·克利里欧科 申请(专利权)人: 应用材料公司
主分类号: H01L33/02 分类号: H01L33/02
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 陆嘉;钱孟清
地址: 美国加利*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 制造 led mocvd 单一 分割 工艺
【说明书】:

技术领域

发明的实施例一般涉及制造诸如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)的器件,更具体地涉及用于藉由金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺来形成第III-V族材料的工艺。

现有技术

第III-V族薄膜在各种半导体器件(诸如,短波长LED、LD)及电子器件(包括高功率、高频率、高温晶体管及集成电路)的开发及制造中愈来愈重要。举例而言,短波长(例如,蓝光/绿光至紫外光)LED使用第III族氮化物半导体材料氮化镓(GaN)来制造。已观察到,与使用包含第II-VI族元素的非氮化物半导体材料制造的短波长LED相比,使用GaN制造的短波长LED可提供显著更大的效率及更长的操作寿命。

一种已用于沉积第III族氮化物(诸如GaN)的方法为金属有机化学气相沉积法(MOCVD)。通常在具有温控环境的反应器中执行此化学气相沉积法,以确保第一前体气体的稳定性,所述第一前体气体含有至少一种第III族元素,诸如镓(Ga)。第二前体气体(诸如氨气(NH3))提供形成第III族氮化物所需的氮。将所述两种前体气体注入反应器中的处理区域,在所述处理区域中所述两种气体混合且移向所述处理区域中的加热基板。可使用载气来帮助向基板传送前体气体。所述前体在加热基板的表面起反应以在所述基板表面上形成诸如GaN的第III族氮化物层。所述薄膜的质量部分地取决于沉积均匀度,而沉积均匀度又取决于前体横跨基板的均匀流动及混合。

在MOCVD工艺期间可能发生在内表面(诸如,MOCVD处理腔室的侧壁及喷头)上的非期望沉积。此非期望沉积可在腔室内产生粒子及碎片,从而导致工艺条件的偏移,且更重要地将影响工艺再现性及均匀度。

随着对LED、LD、晶体管及集成电路的需求增大,沉积高质量第III族氮化物薄膜的效率呈现更大的重要性。因此,需要一种可在较大基板及较大沉积区域上提供一致薄膜质量的改良工艺及设备。

发明内容

本文描述的实施例一般涉及用于藉由金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺来形成第III-V族材料的方法。在一实施例中,提供一种用于制造复合氮化物半导体结构的方法。所述方法包含以下步骤:使用第一第III族前体及第一含氮前体,在处理腔室中使用热化学气相沉积工艺将第一层沉积于一个或多个基板上,所述第一第III族前体包含第一第III族元素,其中所述第一层包含氮及第一第III族元素;在沉积第一层之后将一个或多个基板自所述处理腔室移除,而不使所述一个或多个基板暴露于大气;在沉积第一层之后,将一个或多个基板自所述处理腔室移除之后,使第一清洁气体流入所述处理腔室以自所述处理腔室移除污染物;在自所述处理腔室移除污染物之后,将一个或多个基板运送至所述处理腔室中,而不使所述一个或多个基板暴露于大气;以及使用第二第III族前体及第二含氮前体,在处理腔室中使用热化学气相沉积工艺,将第二层沉积于第一层上,其中第二第III族前体包含第二第III族元素但不包含第一第III族前体。

在另一实施例中,提供一种用于制造复合氮化物半导体结构的方法。所述方法包含以下步骤:将一个或多个基板安置于包含喷头的金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室的处理区域中的基座上;藉由使第一含镓前体及第一含氮前体经由喷头流入所述MOCVD腔室,在所述MOCVD腔室中使用热化学气相沉积工艺将氮化镓层沉积于基板上;将一个或多个基板自所述MOCVD腔室移除,而不使所述一个或多个基板暴露于大气;使氯气流入所述处理腔室以自喷头移除污染物;在自喷头移除污染物之后,将一个或多个基板运送至所述MOCVD腔室中;以及藉由使第二含镓前体、含铟前体及第二含氮前体流入所述MOCVD腔室,在所述MOCVD腔室中使用热化学气相沉积工艺,将InGaN层沉积于GaN层上。

在又一实施例中,提供一种用于制造复合氮化物半导体器件的集成处理系统。所述集成处理系统包含:金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室,所述MOCVD腔室可操作以使用热化学气相沉积工艺在一个或多个基板上形成氮化镓(GaN)层且在所述GaN层上形成多量子阱(MQW)层,以及与所述MOCVD腔室耦接的含卤素气源,所述含卤素气源可操作以使含卤素气体流入所述MOCVD腔室,从而在将所述MQW层形成于所述GaN层上之前自所述MOCVD腔室的一个或多个内表面移除至少一部分非期望的沉积物堆积,所述非期望的沉积物堆积是在一个或多个基板上形成GaN层时沉积的,其中所述含卤素气体选自包含以下的群组:氟、氯、溴、碘、碘化氢(HI)气、氯化氢(HCl)气、溴化氢(HBr)气、氟化氢(HF)气、三氟化氮(NF3)及其组合。

附图简单说明

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