[发明专利]用于制造装置的方法和设备

说明书

本文所述的本发明的实施方式一般涉及用于形成高品质缓冲层和III‑V族层的设备和方法，所述缓冲层和III‑V族层用来形成有用的半导体装置，如电源装置、发光二极管(light emitting diode；LED)、激光二极管(laser diode；LD)或其它有用装置。本发明的实施方式还可包括用于形成高品质缓冲层、III‑V族层和电极层的设备和方法，所述缓冲层、III‑V族层和电极层用来形成有用的半导体装置。在一些实施方式中，设备和方法包括使用一或多个群集工具，所述群集工具具有一或多个物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)腔室，所述腔室适于在多个基板的表面上同时沉积高品质氮化铝(AlN)缓冲层，所述缓冲层具有较高的结晶取向。

本申请是申请日为2013年7月1日、申请号为201380035434.9、发明名称为“由物理气相沉积形成的氮化铝缓冲层和活性层”的发明专利申请的分案申请。

发明背景

发明领域

本发明的实施方式一般涉及用来制造含III-V族的装置的方法和硬件，所述装置诸如是供电装置、发光二极管(light emitting diode；LED)和激光二极管(laser diode；LD)。

相关技术的描述

III-V族材料在诸如供电装置的多种半导体装置的开发和制造中日益重要，包括高功率、高频率、高温晶体管和集成电路、LED或LD。III-V族材料也在半导体和相关行业中起到的作用日益增大。III-V族材料往往难以在不形成晶体缺陷或裂纹的情况下在外基板(被称作异质外延)上生长或沉积。包含设置在基板表面与装置层之间的一或多个界面层或缓冲层在减少缺陷和/或提高装置功能的方面提供许多优势。然而，形成含III-V族的高品质层具有挑战性，且往往对沉积处理的处理条件非常敏感。然而，在众多应用中，避免敏感的III-V族薄膜与可能的损害条件相互作用同样不容易。

图1图示传统的功率半导体装置10的实例，所述的功率半导体装置包括设置在基板12上方的III族氮化物基异质结15。异质结15包括第一III族氮化物半导体层14和位于第一III族氮化物半导体层14之上的第二III族氮化物半导体层16。第一功率电极18(也就是源电极)和第二功率电极20(也就是漏极电极)通过直接电阻连接或任何其它合适的方法电连接至第一III族氮化物半导体层和第二III族氮化物半导体层。栅极结构22设置在第一功率电极18与第二功率电极20之间的第二III族氮化物半导体层16之上。栅极结构22可包括连接至第二III族氮化物半导体层16的栅电极23。或者，栅极结构22可包括肖特基类型的栅电极，所述栅电极连接到第二III族氮化物半导体层16。在大多数传统配置中，第一III族氮化物半导体层14可为氮化镓(GaN)层并且第二III氮化物半导体层16可为铝氮化镓(AlGaN)，所述的两个半导体层设置在由蓝宝石材料形成的基板12之上。在一些配置中，绝缘层25可包含氮化硅(SiN)，且第一功率电极18、第二功率电极20及栅电极23全部包括含金属层。

已经用于沉积III族氮化物(如GaN)以形成电源装置、LED或LD装置的活性层的一个方法是金属有机化学气相沉积(chemical vapor deposition；MOCVD)或氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy；HVPE)。这些沉积方法一般是在具有温度受控环境的反应器中执行以保证前驱物气体的稳定性，所述前驱物气体含有至少一种来自III族的元素。前驱物气体被注入反应器内的处理区域中，这些气体在所述处理区域中混合并移向处理区域中的加热基板。载气可用来辅助向基板传送这些前驱物气体。前驱物气体在加热基板的表面处反应以在基板表面上形成III族氮化物层，如GaN。薄膜的品质部分地取决于在沉积层与基板的界面区域处沉积的薄膜的品质、所沉积薄膜的特性、基板表面的清洁度和形成基板的材料的类型。