[发明专利]沉积系统的气体注入组件、包括这种组件的沉积系统和相关方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于将气体注入沉积系统的化学沉积腔室中的气体注入组件(诸如，包括注入口、底座和盖的遮挡式注入器(visor injector))、包括这种组件的系统，以及使用这种组件和系统在基板上形成材料的方法。

背景技术

半导体结构是在制造半导体器件的过程中使用或形成的结构。半导体器件包括例如电信号处理器、电子存储器件、光活性器件(例如，发光二极管(LED)、光伏(PV)器件等)和微机电(MEM)器件。这种结构和材料经常包括一种或多种半导体材料(例如，硅、锗、碳化硅、III-V族半导体材料等)，并且可包括集成电路的至少一部分。

由元素周期表上的III族和V族中的元素的组合形成的半导体材料被称为III-V族半导体材料。示例III-V半导体材料包括诸如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟(InN)和氮化铟镓(InGaN)的III族氮化物材料。氢化物气相外延(HVPE)是用于在基板上形成(例如，生长)III族氮化物材料的化学气相沉积(CVD)技术。

在用于形成GaN的示例HVPE工艺中，包含碳化硅(SiC)或氧化铝(Al₂O₃，经常被称为“蓝宝石”)的基板布置在化学沉积腔室中并且加热至升高的温度。氯化镓(例如，GaCl、GaCl₃)和氨(NH₃)的化学前体在腔室内混合并且发生反应，形成GaN，GaN在基板上外延生长以形成GaN层。诸如，当通过使盐酸(HCl)蒸汽在熔融镓上流动来形成氯化镓时，可在腔室内形成前体中的一种或多种(即，原位)，或者可在注入腔室内之前形成前体中的一种或多种(即，非原位)。

在现有已知的构造中，可通过具有发散的内侧壁的大体平坦的气体注入器(经常被称为“遮挡”或“遮挡式注入器”)将前体氯化镓注入腔室中。可通过多口注入器将前体NH₃注入腔室中。在注入腔室中后，最初通过延伸至靠近基板边缘的位置的遮挡式注入器的盖分离这些前体。当前体到达盖的端部时，前体混合并且发生反应，以在基板上形成GaN材料的层。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择。将在以下本公开的示例实施方式的具体实施方式中，进一步详细描述这些构思。本发明内容不旨在指明要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。

在一些实施方式中，本公开包括一种遮挡式注入器，该遮挡式注入器包括气体注入口，气体注入口包括主体、贯穿所述主体延伸的孔以及毗邻所述孔的后壁。遮挡式注入器还包括：内侧壁，这些内侧壁从所述后壁向着所述遮挡式注入器的气体出口延伸；至少两个隆起部，所述至少两个隆起部用于引导气流流过所述遮挡式注入器。所述至少两个隆起部均从毗邻所述孔的位置向着所述气体出口延伸。所述至少两个隆起部设置在所述内侧壁之间。

在一些实施方式中，本公开包括一种沉积系统。该沉积系统包括：具有发散地延伸的内侧壁的底座、毗邻内侧壁的紧密接近的端部的气体注入口以及设置在底座上和气体注入口上的盖。该沉积系统还包括至少两个发散地延伸的隆起部，这些隆起部用于引导气体通过至少部分地由底座的内侧壁和盖的底表面限定的空间的中央区域。

在一些实施方式中，本公开包括一种在基板上形成材料的方法。根据此方法，使第一前体气体流过包括气体注入口、底座和盖的遮挡式注入器。引导所述第一前体气体的一部分流过所述遮挡式注入器的中央区域，其中，在所述气体注入口的内侧壁之间形成有所述气体注入口的至少两个隆起部。该方法还包括使所述第一前体气体流出所述遮挡式注入器并且向着毗邻所述遮挡式注入器设置的基板流动。

附图说明

虽然本说明书以具体指出和明确要求保护什么被视为本发明实施方式的权利要求书为结束，但更具结合附图进行阅读的对本公开实施方式的某些示例的描述，可更容易确定本公开的实施方式的优点，其中：

图1是化学沉积腔室的实施方式的简化部分立体图，其示出基于计算机模型和模拟计算的、经过遮挡式注入器通过化学沉积腔室并且到基板上的气流；

图2示出由计算机模型和模拟产生的图表，该图表表明在沉积工艺期间图1的基板上的前体的质量分数；

图3是由计算机模型和模拟产生的曲线图，该曲线图表明在沉积工艺期间图1的基板上的平均前体质量分数；

图4A至图4C示出根据本公开的实施方式的气体注入口的各种视图；