[发明专利]使用氮化镓的选择性沉积形成装置结构的方法和其系统

说明书

本发明公开了一种形成装置结构的方法、该方法形成的结构以及执行该方法的系统。所述方法包含以下步骤：在反应室内提供包含表面的衬底，所述表面包含第一部分和第二部分，所述第一部分包含氮化铝和氮化镓中的一种或多种，所述第二部分包含另一种材料；和使用热循环沉积方法，将氮化镓相对于所述第二部分选择性沉积在所述第一部分上。本公开的各种实施例允许使用较少的步骤形成包括(例如，图案化的)氮化镓层的装置结构和/或允许形成具有相对较小的氮化镓特征的装置结构。

技术领域

本公开大体上涉及薄膜沉积方法、使用所述方法形成的结构以及用于执行所述方法的系统。更具体地说，本公开涉及选择性沉积氮化镓以形成装置结构以及相关结构和系统的方法。

背景技术

与硅相比，氮化镓(GaN)是直接带隙材料，其表现出相对较高的电子迁移率和相对较宽的带隙。因此，氮化镓在各种装置中的使用已获得越来越多的关注，所述装置包括光电装置，例如光伏装置；发光装置，例如激光器和发光二极管；高功率、高频晶体管，例如高电子迁移率晶体管(HEMT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和金属半导体场效应晶体管(MESFET)；谐振器等。

尽管氮化镓具有许多期望的特性，但与硅衬底相比，氮化镓衬底相对昂贵。因此，形成包括氮化镓的装置的方法通常包括以下步骤：在硅衬底上沉积氮化镓层，并且随后使用光刻和蚀刻技术使氮化镓层图案化。这类工艺允许氮化镓装置与硅基装置单片集成。虽然这类工艺对于多种应用而言很好地起作用，但所述工艺可能相对耗时并且昂贵，并且可能不提供其它应用所期望的精确度。因此，期望用于形成包括氮化镓的装置结构的改进方法。

发明内容

本公开的各种实施例涉及形成装置结构的方法，其包括相对于另一材料在一种材料上选择性沉积氮化镓。尽管本公开的各种实施例解决先前方法的缺点的方式在下文更详细地讨论，但是通常，本公开的各种实施例允许使用较少的步骤形成包括(例如，图案化的)氮化镓层的装置结构和/或允许形成具有相对较小的氮化镓特征的装置结构。

根据本公开的例示性实施例，形成装置结构的方法包括在反应室内提供包括表面的衬底，所述表面包含第一部分和第二部分，所述第一部分包含氮化铝和氮化镓(或其它硼族(第III族)氮化物，例如BN、InN或一种或多种过渡金属)中的一种或多种，所述第二部分包含另一种材料；以及使用热循环沉积工艺(例如，原子层沉积工艺)将氮化镓相对于第二部分选择性沉积在第一部分上。根据这些实施例的各个方面，第二部分可以包括硅。硅可以是氢封端的。根据另外的方面，第二部分可包括氧化物、氮化物和氮氧化物中的一种或多种。第二部分(例如，氧化物、氮化物或氮氧化物)可以是羟基封端的。例示性方法还可以包括在选择性沉积氮化镓的步骤之前，将第一部分暴露于还原剂和/或氮化剂的步骤，所述还原剂和/或氮化剂例如氢气、氨和肼中的一种或多种和/或由包含氢气、氨和肼中的一种或多种的源气体形成的自由基种类。例示性方法可以另外或替代地包括成形特征，所述特征包含氮化铝和氮化镓(或其它第III族氮化物或一种或多种过渡金属)中的一种或多种。可蚀刻特征的表面以例如从特征的表面去除自然氧化物或其它碎屑。

根据本公开的另外的实施例，形成装置结构的方法包括以下步骤：提供包含表面的基材，所述表面包含第一部分和第二部分，所述第一部分包含氮化铝和氮化镓或其它第III族氮化物或一种或多种过渡金属中的一种或多种，所述第二部分包含氮化硅；以及使用热循环沉积工艺(例如，原子层沉积工艺)将氮化镓相对于第二部分选择性沉积在第一部分上。

根据本公开的另外的例示性实施例，使用如本文所述的方法形成装置结构。

并且根据本公开的又另外的实施例，提供用于执行如本文所述的方法的系统。