[发明专利]III/V族材料的高生长速率沉积

说明书

相关申请案的引用

本申请案根据35USC 119(e)要求2009年10月14日申请的临时专利申请案61/251,677的权利，该案以引用的方式并入本文中。

发明背景

本发明的实施方案一般涉及沉积太阳能、半导体或其他电子装置应用的材料的工艺，且尤其涉及III/V族材料的外延生长。

III/V族材料(诸如砷化镓或砷化镓铝)可以在化学气相沉积(CVD)工艺期间通过外延生长沉积或形成。但是，高质量的III/V族材料的外延生长通常相当缓慢。典型的CVD工艺可以从大约1μm/hr至大约3μm/hr的范围内的沉积速率外延生长III/V族材料。外延材料的质量一般因为沉积速率的稍微增大而大大降低。通常来说，以大约5μm/hr的沉积速率生长的III/V族材料质量低且通常在晶格内具有结构缺陷和/或含有非晶材料。

因此，需要以高生长速率(例如，至少大于5μm/hr)沉积高质量的外延III/V族材料的沉积工艺。

发明概述

本发明的实施方案一般涉及以高生长速率(诸如大约30μm/hr或更快，例如大约40μm/hr，大约50μm/hr，大约55μm/hr，大约60μm/hr或更快)外延生长III/V族材料的工艺。可以在太阳能、半导体或其他电子装置应用中利用沈积的III/V族材料或膜。在一些实施方案中，可以在气相沉积工艺期间在设置于支撑衬底上或上方的牺牲层上形成或生长III/V族材料。随后，可以在外延剥离(ELO)工艺期间将III/V族材料从支撑衬底上移除。III/V族材料是外延生长层的薄膜，其含有砷化镓、砷化镓铝、砷化镓铟、氮化砷化镓铟、磷化镓铝铟、其磷化物、其氮化物、其衍生物、其合金或其组合物。

在一个实施方案中，提供一种用于在晶片上形成含有砷化镓的III/V族材料的方法，该方法包括在处理系统内将晶片加热至大约550℃或更高的沉积温度，使晶片暴露于含有镓前体气体和三氢化砷的沉积气体中，以及使砷化镓层以大约30μm/hr或更快的沉积速率沉积于晶片上。在另一个实施方案中，在处理系统内将晶片加热至大约650℃或更高的沉积温度，并且使晶片暴露于含有镓前体气体、铝前体气体和三氢化砷的沉积气体中。含有砷化镓铝层的III/V族材料以大约30μm/hr或更快的沉积速率生长。

在另一个实施方案中，一种方法包括在处理系统内将晶片加热至大约600℃或更高的沉积温度，使晶片暴露于含有镓前体气体、铟前体气体和三氢化砷的沉积气体中，以及使III/V族层或材料以大约30μm/hr或更快的沉积速率沉积于晶片上。III/V族层或材料含有镓、砷和铟。在一个实施例中，沉积温度在从大约650℃至大约800℃的范围内。在一些实施例中，镓前体气体含有三甲基镓，而铟前体气体含有三甲基铟。

在一些实施方案中，沉积速率或生长速率可以是大约40μm/hr或更快，诸如大约50μm/hr或更快，优选的是大约55μm/hr或更快，并且更好是大约60μm/hr或更快。在其他实施方案中，沉积温度可以是大约600℃或更高，或可以是大约700℃或更高，或可以是大约800℃或更高，或可以是大约850℃。在一些实施例中，沉积温度可以在从大约550℃至大约900℃的范围内。在其他实施例中，沉积温度可以在从大约600℃至大约800℃的范围内。在其他实施例中，沉积温度可以在从大约650℃至大约750℃的范围内。在其他实施例中，沉积温度可以在从大约650℃至大约720℃的范围内。

在另一个实施方案中，一种方法包括在处理系统内将晶片加热至大约600℃或更高的沉积温度，使晶片暴露于含有镓前体气体、铟前体气体、氮前体气体和三氢化砷的沉积气体中，使III/V族层或材料以大约30μm/hr或更快的沉积速率沉积于晶片上，其中III/V族层或材料含有镓、砷、铟和氮。氮前体气体可以含有肼，甲基肼、二甲基肼、其衍生物或其组合物。在一个实施例中，氮前体气体含有二甲基肼。在另一个实施例中，氮前体气体含有肼。在一些实施例中，镓前体气体含有三甲基镓，而铟前体气体含有三甲基铟。

在另一个实施方案中，一种方法包括在处理系统内将晶片加热至大约600℃或更高的沉积温度，使晶片暴露于含有镓前体气体、铟前体气体、铝前体和磷前体的沉积气体中，使III/V族层或材料以大约30μm/hr或更快的沉积速率沉积于晶片上，其中III/V族层或材料含有镓、铟、铝和磷。在一个实施例中，镓前体含有三甲基镓，铝前体含有三甲基铝，铟前体含有三甲基铟，而磷前体含有三氢化磷。

附图简述