[发明专利]用于减少与半导体淀积系统相关的反应室中的非所需淀积物的工艺和系统

说明书

技术领域

本发明的实施方式通常涉及用于减少半导体淀积系统中的非所需淀积物的工艺，以及执行此工艺的系统。更具体而言，本发明的实施方式包括用于减少与半导体淀积系统相关的反应室中的非所需淀积物的工艺和系统。

背景技术

淀积系统的清洁度是决定由该系统所淀积材料的质量的重要因素。例如，非所需淀积物在反应室内的积累可以导致其中所淀积材料质量的下降。

淀积系统可以包括氢化物气相外延(HVPE)系统，其用于半导体材料(例如III族氮化物)的淀积。在III族氮化物半导体材料的HVPE生长的情况下，非所需淀积物在反应室中积聚的原因可能在于具有高汽化温度的III族前体(例如GaCl)。因为III族前体的高汽化温度，在温度低于大约500℃时表面上可以出现非所需淀积。非所需淀积物在反应室中的积聚可能需要使用反应室清洁工艺移除全部或者至少大部分非所需淀积物。不能完成反应室的清洁可以导致其中所淀积的半导体材料质量的下降，其中部分的原因在于反应器微粒的增加。

反应室中的非所需淀积也可以对相关的淀积系统的加热及冷却效率具有不利影响。例如，一些淀积系统中，反应室可以包括透明材料，例如透明石英，并且加热可以由来自穿过透明材料的灯源的红外(IR)照射完成。在反应室的表面上的非所需淀积物在本质上可以不透明，并且可以影响反应室的透射质量。由于石英室光学性质的改变，因此可能因为生长周期期间的IR吸收而出现反应室过热。

因此需要系统和方法来减少半导体淀积系统中非所需淀积物的形成。

发明内容

提供本发明内容以便以简化的形式引入精选的概念，这些概念在本发明的一些示例性实施方式的下面的具体描述中进一步进行描述。本发明内容并不旨在指明所保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所保护主题的范围。

在一些实施方式中，本公开包括用于控制与半导体淀积系统相关的反应室中的非所需淀积物的方法。实施方式的方法可以包括通过使清洁气体流过延伸穿过至少一个气体炉的至少一个气流路径来加热清洁气体。该方法还可以包括将清洁气体通过前体注入器引入反应室中，以及通过使清洁气体与非所需淀积物的部分反应以形成反应产物并通过排气通道从反应室排出反应产物，从而从反应室中移除非所需淀积物的至少一部分。

实施方式还可以包括用于控制与半导体淀积系统相关的反应室中的非所需淀积物的系统，该系统可以包括，清洁气体源，用于加热清洁气体的气体加热装置，该气体加热装置包括延伸穿过至少一个气体炉的至少一个气流路径，其中该至少一个气流路径包括具有蛇形结构的至少一个部段。该系统还可以包括至少基本上封闭的反应室，其由顶壁、底壁以及至少一个侧壁进行限定，该反应室与气体加热装置流体连通。

附图说明

可以通过参考在所附附图中示出的示例性实施方式的下面的详细描述而更完整地理解本发明，其中：

图1是示意性地示出本发明的淀积系统的实施方式的实例的剖开立体图；

图2是示意性地示出本发明的气体加热装置的示例性实施方式；以及

图3是图示本发明的反应室的示例性实施方式的简化剖开立体图。

具体实施方式

本文中所示的附图并不意为任何特定系统、部件或设备的实际视图，而只是为描述本发明实施方式而使用的理想化的表示。

如同本文所使用的，术语“III-V半导体材料”意指并且包括至少主要包括元素周期表IIIA族(B、Al、Ga、In和Ti)的一种或多种元素以及元素周期表VA族(N、P、As、Sb和Bi)的一种或多种元素的任何半导体材料。例如，III-V半导体材料包括但不限于GaN、GaP、GaAs、InN、InP、InAs、AlN、AlP、AlAs、InGaN、InGaP、InGaNP等等。

如同本文所使用的，术语“反应室”意指并且包括限定了大体上封闭的空间的任何类型的结构，材料在材料淀积工艺中会在该空间中淀积。

如同本文所使用的，术语“非所需淀积物”意指并且包括在材料不应淀积于其上的反应室内的表面上淀积的任何材料。

本发明的实施方式包括用于减少淀积系统内(更具体地说，半导体淀积系统内)的非所需淀积物的工艺和系统。图1示出了可以用于本发明的实施方式的半导体淀积系统100的非限制性实例。半导体淀积系统100可以包括反应室102，其中反应室102包括顶壁104、底壁106以及至少一个侧壁，它们一同限定了反应室102内的至少大体上封闭的空间。