專利名稱：通過原子層沉積形成半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及用于在襯底上沉積材料的系統(tǒng)以及制作和使用所述系統(tǒng)的方法。更具體而言，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在襯底上沉積III-V族半導(dǎo)體材料的原子層沉積(ALD)法以及制作和使用所述系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
III-V族半導(dǎo)體材料正因在電子和光電應(yīng)用中的使用而迅速發(fā)展。許多III-V族半導(dǎo)體材料具有直接帶隙，這使它們特別可用于制造光電器件，如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)。特定的III-V族半導(dǎo)體材料，如氮化鎵(GaN)、氮化銦(MN)、氮化鋁(AlN) 及其合金(通常稱作III族氮化物)，作為用于制造短波LED和LD (包括發(fā)射藍(lán)光和紫外發(fā)光光電器件)的重要材料而出現(xiàn)。寬帶隙的III族氮化物也因III族氮化物在高電流水平、高擊穿電壓和高溫下工作的能力而可用于高頻和高功率電子器件。一種廣泛使用的用于沉積III-V族半導(dǎo)體材料的工藝在本領(lǐng)域中稱作金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)。在MOCVD工藝中，襯底在反應(yīng)室中暴露于一種或多種氣態(tài)前體，其以使III-V族材料外延沉積在襯底表面上的方式反應(yīng)、分解或者既反應(yīng)又分解。MOCVD工藝通常用于通過將含有III族元素的前體(即，III族元素前體)和含有V族元素的前體 (即，V族元素前體)引入容納襯底的反應(yīng)室中而沉積III-V族半導(dǎo)體材料。這使得在前體 (即，III族元素前體和V族元素前體)在暴露于襯底表面之前即發(fā)生混合。利用MOCVD工藝沉積III-V族半導(dǎo)體材料涉及襯底表面處的生長(zhǎng)速率與氣相中化合物的形成之間的平衡。具體而言，III族元素前體與V族元素前體的混合可導(dǎo)致顆粒的形成，所述顆粒消耗了原本用于在適宜的生長(zhǎng)襯底上形成III-V族半導(dǎo)體材料的這些前體。在MOCVD工藝中可用前體的消耗導(dǎo)致難以控制III-V族半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)速率、厚度和組成，特別是在大反應(yīng)室中時(shí)。利用MOCVD工藝形成的III-V族半導(dǎo)體材料的厚度和組成的變化可能對(duì)具有特定發(fā)射波長(zhǎng)的器件(如波長(zhǎng)特定的LED)的生產(chǎn)能力和成品率具有負(fù)面影響。此外，利用MOCVD工藝形成的III-V族半導(dǎo)體材料的沉積速率通常很低，因而降低了生產(chǎn)能力并增加了單位晶片的成本。原子層沉積(ALD)是用于沉積保形材料并具有原子尺度的厚度控制的工藝。ALD 可用于沉積III-V族半導(dǎo)體材料。ALD是包括使用至少兩種試劑或前體的多步、自限制工藝。通常，將第一前體引入容納襯底的反應(yīng)器中并使其吸附在襯底表面上。多余的前體可以通過利用例如吹掃氣抽吸和吹掃反應(yīng)器而除去。然后將第二前體引入反應(yīng)器中并使其與吸附的材料反應(yīng)而在襯底上形成材料的保形層或膜。在選定的生長(zhǎng)條件下，沉積反應(yīng)在以下方面可以是自限制的一旦最初吸附的材料與第二前體完全反應(yīng)則反應(yīng)終止。多余的前體再次通過抽吸和吹掃反應(yīng)器而除去?？芍貜?fù)該工藝以形成另一材料層，循環(huán)次數(shù)決定沉積膜的總厚度。與通過常規(guī)MOCVD工藝形成的III-V族半導(dǎo)體材料相比，利用ALD工藝形成的 III-V族半導(dǎo)體材料可以具有更高的結(jié)晶品質(zhì)。ALD工藝可使并入沉積的結(jié)晶材料中的前體得到更好控制，因此可使由通過所述ALD工藝形成的結(jié)晶材料(例如，III-V族半導(dǎo)體材料)的組成得到更好控制。III-V族半導(dǎo)體材料的組成的這種嚴(yán)格控制會(huì)對(duì)發(fā)光器件帶來以下結(jié)果，例如可確保在單個(gè)生長(zhǎng)襯底上制造的發(fā)光器件之間和在不同生長(zhǎng)襯底的發(fā)光器件之間獲得一致的發(fā)射波長(zhǎng)。然而，通過傳統(tǒng)ALD工藝制備的III-V族半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)速率與MOCVD的生長(zhǎng)速率相比較低。因此，借助于傳統(tǒng)ALD的III-V族半導(dǎo)體材料的高生產(chǎn)能力要求加載尺寸增大，這使得將多余前體和吹掃氣吹掃出反應(yīng)器變得困難。因此，當(dāng)前可用的ALD反應(yīng)器通常針對(duì)單晶片加工而構(gòu)造，導(dǎo)致通過ALD獲得III-V族半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)能力較低且單位晶片的成本較高。近來，ALD法和系統(tǒng)已經(jīng)得到發(fā)展，其中，將各前體連續(xù)提供在空間上分隔的區(qū)域中，并且在將襯底連續(xù)移動(dòng)通過各前體的情況下將各前體引入到襯底。所述工藝在本領(lǐng)域中通常稱作“空間ALD”或“S-ALD”。

發(fā)明內(nèi)容
提供此總結(jié)是為了以簡(jiǎn)化形式介紹構(gòu)思的選擇，該構(gòu)思會(huì)在本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。本總結(jié)既非旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，也非意在用于限制所要求保護(hù)的主體的范圍。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明包括在襯底上沉積如III-V族半導(dǎo)體材料等材料的方法。III族元素前體和V族元素前體可以被引入多個(gè)基本對(duì)齊的氣體注入器構(gòu)成的交替的氣體注入器中。襯底可以相對(duì)于多個(gè)基本對(duì)齊的氣體注入器移動(dòng)，使得襯底的表面暴露于 III族元素前體和V族元素前體，在襯底表面上形成至少一種III-V族半導(dǎo)體材料。在另外的實(shí)施方式中，本發(fā)明包括用于形成半導(dǎo)體材料的沉積系統(tǒng)。該沉積系統(tǒng)可以包含歧管，所述歧管包含多個(gè)基本對(duì)齊的氣體注入器和用于使襯底沿歧管長(zhǎng)度方向移動(dòng)的至少一個(gè)組件?；緦?duì)齊的氣體注入器中的至少一個(gè)包含入口、熱化管道、被構(gòu)造為在其中容納液體試劑的液體容器和出口。通道從入口經(jīng)熱化管道延伸至液體容器中的內(nèi)部空間，并從液體容器中的內(nèi)部空間延伸到出口。


通過參照以下的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述可以更全面地理解本發(fā)明， 其如附圖中所說明，其中圖1是示意性地說明本發(fā)明的沉積系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施方式的截面圖，所述沉積系統(tǒng)包含歧管，所述歧管包含如此處所述的至少一個(gè)氣體注入器；圖2示意性地說明了本發(fā)明的氣體注入器的一個(gè)示例性實(shí)施方式，在本發(fā)明的沉積系統(tǒng)的實(shí)施方式(如圖1所示的沉積系統(tǒng))中可使用一個(gè)或多個(gè)所述氣體注入器；圖3是圖2所示的氣體注入器的一部分的放大的局部剖視圖；圖4示意性地說明了本發(fā)明的氣體注入器的另一個(gè)實(shí)施方式，其與圖3所示類似， 但還包含主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱元件；圖5示意性地說明了本發(fā)明的氣體注入器的又一個(gè)示例性實(shí)施方式，在本發(fā)明的沉積系統(tǒng)的實(shí)施方式(如圖1所示的沉積系統(tǒng))中可使用一個(gè)或多個(gè)所述氣體注入器；圖6示意性地說明了本發(fā)明的氣體注入器的另一個(gè)實(shí)施方式，其與圖5所示類似， 但還包含主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱元件；圖7示意性地說明了氣體注入器的另一個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明的沉積系統(tǒng)的實(shí)施方式(如圖1所示的沉積系統(tǒng))中可使用一個(gè)或多個(gè)所述氣體注入器來將前體氣體注入到襯底上；圖8A 8D示意性地說明了可供給至歧管的至少一個(gè)注入器中的氣體混合物的實(shí)施方式的實(shí)例；并且圖9是示意性地說明本發(fā)明的沉積系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式的實(shí)例的流程圖。
具體實(shí)施例方式此處所提供的說明不意味著是任何具體部件、器件或系統(tǒng)的實(shí)際情況，它們僅僅是用于描述本發(fā)明的實(shí)施方式的理想化的表述。此處引用了許多參考文獻(xiàn)，通過援引將其內(nèi)容完整并入本說明書中用于所有目的。此外，無論在本說明書中如何描述，所引用的參考文獻(xiàn)都不應(yīng)被認(rèn)為相對(duì)于此處所要求保護(hù)的主題而言是現(xiàn)有技術(shù)。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“III-V族半導(dǎo)體材料”是指并包括任何的至少主要由元素周期表的IIIA族(B、Al、fei和In)中的一種或多種元素和元素周期表的VA族(N、P、As和Sb)中的一種或多種元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料。例如，IH-V族半導(dǎo)體材料包括但不限于氮化鎵、磷化鎵、砷化鎵、氮化銦、磷化銦、砷化銦、氮化鋁、磷化鋁、砷化鋁、氮化銦鎵、磷化銦鎵、砷化銦鎵、氮化鋁鎵、磷化鋁鎵、砷化鋁鎵、磷氮化銦鎵(indium gallium nitride phosphide)寸。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“氣體”包括氣體(不具有獨(dú)立形狀和體積的流體)和蒸汽(包含懸浮于其中的擴(kuò)散的液體或固體物質(zhì)的氣體)，術(shù)語(yǔ)“氣體”和“蒸汽”在本說明書中作為同義詞使用。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“ALD生長(zhǎng)循環(huán)”是指并包括將襯底的表面暴露于第一前體、使第一前體化學(xué)吸附到襯底的該表面上、將襯底的該表面暴露于第二前體和表面反應(yīng)以形成材料層。近來已經(jīng)開發(fā)出利用一種或多種金屬鹵化物(如三氯化鎵(GaCl3)、三氯化銦 (InCl3)和/或三氯化鋁(AlCl3))的外部源作為前體的方法和系統(tǒng)。所述方法和系統(tǒng)的實(shí)例公開于2009年9月10日以Arena等的名義公布的美國(guó)專利申請(qǐng)第US 2009/0223442A1 號(hào)公報(bào)中，通過援引將該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容完整并入本說明書中。此外，近來還開發(fā)出用于這些方法和系統(tǒng)的改進(jìn)的氣體注入器。所述氣體注入器的實(shí)例公開于例如2009年3月3 日以Arena等的名義遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)第61/157，112號(hào)和2010年9月30日以Ronald Τ. Bertran, Jr.的名義遞交的名禾爾為"Thermalizing Gas Injectors for Generating Increased Precursor Gas, Material Deposition Systems Including Such Injectors, and Related Methods”的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/894，7 號(hào)，通過援引將以上各申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容完整并入本說明書中。金屬鹵化物被分類為無機(jī)ALD前體。將所述無機(jī)金屬鹵化物前體用于ALD工藝可能比例如有機(jī)前體有利，因?yàn)闊o機(jī)金屬鹵化物前體通常更小、更具反應(yīng)性、熱穩(wěn)定而且通常在沉積的結(jié)晶材料中只留下少量配體殘余物。少量配體降低了空間位阻的風(fēng)險(xiǎn)，由此降低了每一循環(huán)的生長(zhǎng)。高熱穩(wěn)定性使得沉積能夠在較高溫度下進(jìn)行而不會(huì)熱分解。本發(fā)明的實(shí)施方式包括新型氣體注入器并將其用于原子層沉積(ALD)工藝，下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述。下面參照附圖1描述本發(fā)明的沉積系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)例， 其包含多個(gè)氣體注入器102A、102B、102C、102D，例如美國(guó)專利申請(qǐng)第61/157，112號(hào)或美國(guó)專利申請(qǐng)第12/894,7 號(hào)中所描述的氣體注入器。氣體注入器102A、102B、102C、102D各自可被構(gòu)造為能將源氣體轉(zhuǎn)化為一種或多種用在ALD工藝中的前體。沉積系統(tǒng)100可以提供一系列ALD生長(zhǎng)循環(huán)，各生長(zhǎng)循環(huán)形成一層III-V族半導(dǎo)體材料。沉積系統(tǒng)100可以由此用于形成多個(gè)III-V族半導(dǎo)體材料層，所述半導(dǎo)體材料層各自具有所需的組成和厚度， 從而用于包括例如發(fā)光二極管(LED)等的器件結(jié)構(gòu)形成。沉積系統(tǒng)100還可以包含歧管104和組件106，如軌道、傳送機(jī)或支架等。歧管104 可以包含多個(gè)氣體柱108，其被構(gòu)造為通過其中的端口 110接收至少一種氣體。氣體柱108 可以設(shè)置成彼此縱向?qū)R，從而形成歧管104。歧管104的氣體柱108可以以如線形、折疊或蛇形構(gòu)型等適當(dāng)構(gòu)型設(shè)置。在一些實(shí)施方式中，歧管104被構(gòu)造為可相對(duì)于其上欲沉積或以其他方式提供III-V族半導(dǎo)體材料的一個(gè)或多個(gè)工件襯底112(例如，一個(gè)或多個(gè)模具或晶片)如方向箭頭103所示移動(dòng)。在另一些實(shí)施方式中，組件106被構(gòu)造為使工件襯底 112相對(duì)于歧管104的氣體柱108如方向箭頭105所示移動(dòng)。例如，工件襯底112可以包括模具或晶片。因此氣體柱108可以位于組件106上方足夠距離處，以使工件襯底112可以移動(dòng)通過氣體柱108與組件106之間的空間。在沉積系統(tǒng)100、更特別是在沉積系統(tǒng)100的歧管104的以下描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向” 和“橫向”用于指如圖ι中所示的相對(duì)于歧管104和組件106的方向，其中縱向是圖1的透視圖的水平方向，橫向是圖1的透視圖的豎直方向。縱向也稱作“沿歧管長(zhǎng)度”或“沿組件長(zhǎng)度”延伸的方向。在一些實(shí)施方式中，沉積系統(tǒng)100包含用于將一種或多種氣體供給至歧管104并將氣體從歧管104中除去的氣體流動(dòng)系統(tǒng)。例如，沉積系統(tǒng)100可以包含氣體源114A、114B、 114C、114D，它們將氣體分別供給至氣體注入器102A、102B、102C、102D。例如，氣體源114A、114B、114C、114D中的一個(gè)或多個(gè)可以包含可供給至氣體注入器102A、102B、102C、102D的III族元素或V族元素的外部源。III族元素源可以包含鎵(Ga) 源、銦(In)源和鋁(Al)源中的至少一種。作為非限制性實(shí)例，III族元素源可以包含三氯化鎵(GaCl3)、三氯化銦(InCl3)和三氯化鋁(AlCl3)中的至少一種。包含feiCl3、InCl3或 AlCl3中的至少一種的III族元素源可以是二聚體的形式，例如為G C16、h2Cl6或々12(16。V族元素源可以包含氮(N)源、砷(As)源和/或磷(P)源。作為實(shí)例并且不具限制性，V族元素源可以包含氨(NH3)、胂(AsH3)或膦(PH3)中的一種或多種。在一些實(shí)施方式中，源氣體可以利用一種或多種載氣(如氫氣(H2)、氦氣(He)、氬氣(Ar)等)由氣體源114A、114B、 114C、114D供給至氣體注入器102A、102B、102C、102D中。因此，源氣體可以包含一種或多種 III族元素源和一種或多種載氣。當(dāng)源氣體由氣體源114A、114B、114C、114D通過管道116傳送時(shí)，源氣體可以被加熱至足以由源氣體產(chǎn)生前體氣體的溫度。例如，源氣體可以包含GaCl3和H2,它們可被加熱至足以使三氯化鎵在氫氣存在下解離為氯化鎵(GaCl)和含氯物種(如氯化氫氣體(HCl) 和/或氯氣(Cl2))的溫度。氣體源114A、114B、114C、114D 可以供給至氣體注入器 102A、102B、102C、102D 中。 氣體注入器102A、102B、102C、102D各自可以被構(gòu)造為產(chǎn)生一種或多種前體并將前體引入工件襯底112。例如，氣體注入器102A、102B、102C、102D可以被構(gòu)造為將前體氣體供給到細(xì)長(zhǎng)的氣體柱108，所述氣體柱108可被構(gòu)造為將前體氣體以基本垂直于工件襯底112的主表面的方向?qū)蚬ぜr底112的主表面。由此，在各氣體柱108下方的軌道104上的區(qū)域代表工件襯底112暴露于前體氣體的注入點(diǎn)。氣體注入器102A、102B、102C、102D可以各自獨(dú)立運(yùn)行，并且可以使相鄰注入器 102A、102B、102C、102D以足以防止相鄰注入器102A、102B、102C、102D所釋放的氣體交叉污染的距離隔開。氣體注入器102A、102B、102C、102D各自可以被構(gòu)造為提供足量的氣體以使工件襯底112的表面飽和并在工件襯底112的表面上沉積材料層。圖1中所示的沉積系統(tǒng) 100的歧管104被繪制為具有四個(gè)氣體注入器102A、102B、102C、102D ；不過，可以使用任意數(shù)量的氣體注入器。例如，可以基于材料(例如，III-V族半導(dǎo)體材料)的所需厚度選擇用于將前體(例如III族元素前體或IV族元素前體)供給至工件襯底112的氣體注入器的數(shù)量。在III族元素前體由包含(^(13、^1(13或AlCl3的氣體形成的實(shí)施方式中，如下文中所將描述的，III族元素前體可以使用氣體注入器102A、102B、102C、102D中的至少一個(gè)
由氣體形成。沉積系統(tǒng)100還包括用以在III-V族半導(dǎo)體材料的沉積過程中保持前體氣體的分離的特征。例如，沉積系統(tǒng)100可以包含用于將吹掃氣供給至相應(yīng)氣體柱108中的至少一個(gè)吹掃氣體源118和用于將多余的前體氣體從沉積系統(tǒng)100中如方向箭頭121所示抽出的排氣管120。吹掃氣體源118可以包含如氬氣(Ar)、氮?dú)?N2)和氦氣(He)等吹掃氣。吹掃氣體源118可用于將吹掃氣通過氣體柱108遞送至工件襯底112。例如，吹掃氣體源118 可以將吹掃氣供給至設(shè)置在兩個(gè)用于將前體供給至工件襯底112的氣體柱108之間的氣體柱108中的至少一個(gè)。氣體柱108也可以用于從工件襯底112的表面除去多余氣體(即， 前體氣體和吹掃氣)。多余氣體可以通過氣體柱108進(jìn)入排氣管120以從沉積系統(tǒng)100中除去。例如，多余氣體可以通過位于被構(gòu)造為向工件襯底112供給前體氣體和吹掃氣的各個(gè)氣體柱108之間的氣體柱108之一除去。組件106被構(gòu)造為支撐工件襯底112，并且在一些實(shí)施方式中在各個(gè)連續(xù)的氣體柱108下依次輸送工件襯底112。雖然圖1顯示的是單工件襯底112，但組件106可被構(gòu)造為支撐任意數(shù)量的用于加工的工件襯底112。在一些實(shí)施方式中，組件106可以沿歧管104的長(zhǎng)度輸送工件襯底112。工件襯底112和歧管104可以以使得由相應(yīng)的氣體注入器102A、 102BU02CU02D產(chǎn)生的各前體氣體能夠使工件襯底112的表面飽和的速度彼此相對(duì)移動(dòng)。 當(dāng)工件襯底112的表面暴露于各前體時(shí)，材料層可以沉積在工件襯底112的表面上。由于工件襯底112相對(duì)于氣體柱108移動(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)在工件襯底112表面上形成III-V族半導(dǎo)體材料的多個(gè)ALD生長(zhǎng)循環(huán)。如前所述，沉積系統(tǒng)100的氣體注入器102A、102B、102C、102D中的一個(gè)或多個(gè)可
以是或包含參照?qǐng)D2 7詳細(xì)描述的氣體注入器的各種實(shí)施方式中的一種。在一些實(shí)施方式中，氣體注入器102A、102B、102C、102D可以包含如美國(guó)專利申請(qǐng)第61/157，112號(hào)中所描述的熱化氣體注入器，而且還包含被構(gòu)造為容納與源氣體(或源氣體的分解或反應(yīng)產(chǎn)物) 反應(yīng)的液體試劑的儲(chǔ)存器。例如，儲(chǔ)存器可以被構(gòu)造為容納液態(tài)金屬或其他元素，如液態(tài)鎵、液態(tài)鋁、液態(tài)銦。在一些實(shí)施方式中，儲(chǔ)存器可以被構(gòu)造為容納一種或多種固體材料，如鐵、硅、鎂。圖2是本發(fā)明的氣體注入器200的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖。如圖2所示，氣體注入器200包含入口 202、出口 204、熱化管道206和容器210。容器210被構(gòu)造為在其中容納液體試劑。例如，可以將液態(tài)金屬，如液態(tài)鎵、液態(tài)銦、液態(tài)鋁等置于容器210內(nèi)。包含例如GaCl3和H2的源氣體可以供給至入口 202。源氣體可由入口 202流入熱化管道206中。 熱化管道206可以被構(gòu)造為對(duì)流過熱化管道206的源氣體加熱所希望的時(shí)間(即，滯留時(shí)間)，所述時(shí)間可以是熱化管道206內(nèi)流路的截面面積、源氣體通過熱化管道206的流速和熱化管道206的總長(zhǎng)度的函數(shù)。熱化管道206可以成型并構(gòu)造為位于臨近一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)式或被動(dòng)式加熱元件，在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)討論。此外，熱化管道206可以包含一個(gè)或多個(gè)曲部或彎部，使得熱化管道206所占據(jù)的物理空間的長(zhǎng)度顯著小于通過熱化管道206的流路的實(shí)際長(zhǎng)度。換言之，熱化管道206的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)于入口 202與液體容器210之間的最短距離。在一些實(shí)施方式中，熱化管道206 的長(zhǎng)度可以為入口 202與液體容器210之間最短距離的至少約2倍、入口 202與液體容器 210之間最短距離的至少約3倍或者甚至入口 202與液體容器210之間最短距離的至少約 4倍。例如，熱化管道206可以具有如圖2所示的蛇形構(gòu)造，其包含多個(gè)通常平行的直部，這些直部以端對(duì)端方式由以180°角延伸的曲部連接在一起。熱化管道206可以包含至少基本由如石英等耐火材料構(gòu)成的管。在一些實(shí)施方式中，源氣體在熱化管道206中可以至少部分分解。例如，在源氣體包含GaCl3和吐的實(shí)施方式中，GaCl3可以在吐存在下分解為氣態(tài)feiCl和含氯氣體物種， 如氯化氫氣體(HCl)和/或氯氣(Cl2)。氣體從熱化管道206流入容器210中。圖3是容器210的放大的局部剖視圖。如圖3所示，容器210包含底壁212、頂壁214和至少一個(gè)側(cè)壁216。在圖2和3的實(shí)施方式中，該儲(chǔ)存器具有大致為圓筒的形狀，使得底壁212和頂壁214各自具有圓形形狀并且至少基本平坦，并使側(cè)壁216至少基本為圓筒形(例如管狀)。底壁212、頂壁214和至少一個(gè)側(cè)壁216共同界定了中空體，其內(nèi)部界定了用于容納如液態(tài)鎵等液體試劑的儲(chǔ)存器。中空容器210中的內(nèi)部空間可以部分地填充有液體試劑，如液態(tài)鎵、液態(tài)銦、液態(tài)鋁等。例如，可以使用液體試劑將容器210填充至圖3中虛線220所示的水平，使得在容器210內(nèi)液體試劑上方存在空隙或空間222。由熱化管道206流出的氣體可以注入到容器210內(nèi)液體試劑上方的空間222中。作為非限制性實(shí)例，由熱化管道206流出的氣體可以流過底壁212進(jìn)入管224。在一些實(shí)施方式中，管2 可以包含熱化管道206延伸至容器210 中的整合部分。管2M可以延伸通過置于容器210中的液體試劑到達(dá)液體試劑上方的空間 222。管2M可以包含九十度彎管，以使管224的端部在液體試劑上方水平延伸。如圖3所示，在管2M的面向液體試劑側(cè)可以設(shè)置通過其圓筒形側(cè)壁的孔，使得流過管2M的氣體將通過孔2 離開管224。離開孔2 的氣體可以沿著朝向液體試劑表面的方向由孔導(dǎo)出，從而促進(jìn)氣體的一種或多種成分與液體試劑之間的反應(yīng)。例如，在源氣體包含(^aCl3和如H2等載氣并且源氣體已分解為包含氣態(tài)feiCl和含氯氣體物種的實(shí)施方式中，在熱化管道206內(nèi)，容器210中的液體試劑可以包含液態(tài)鎵，所述液態(tài)鎵可與熱化管道206中產(chǎn)生的含氯氣體物種(例如HCl)反應(yīng)從而形成另外的氣態(tài) feCl。作為另外一種選擇，容器210中的液體試劑可以包含液態(tài)銦、液態(tài)鋁，所述液態(tài)銦、液態(tài)鋁可分別與含氯氣體物種(例如HCl)反應(yīng)從而形成hCl、A1C1。在容器210內(nèi)液體試劑上方的空間222中的氣體可以通過出口孔2 流出容器。例如，出口孔2 可以位于在管224的水平延伸部分上方的容器210的頂壁214中。出口孔2 可以通向出口管道230， 出口管道230的末端可以界定氣體注入器200的出口 204。容器210的各種部件可以至少基本由如石英等耐火材料構(gòu)成。feiCl可以是所希望的用于形成GaN的前體氣體。因此，通過將產(chǎn)生自(^Cl3(在利用GaCl3作為源氣體的系統(tǒng)中)的熱分解的多余的含氯氣體轉(zhuǎn)化為另外的feCl，可以避免多余的含氯氣體物種對(duì)于沉積的GaN材料的不利影響，因?yàn)橐氲焦ぜr底112(圖1)的含氯氣體物種的量可以得到降低。所述不利影響可包括例如使氯原子結(jié)合至氮化鎵晶格中和使沉積的GaN膜破裂或分層。另外，不利影響還可包括例如形成多余氯化氫氣體(HCl)。 氯化氫可在沉積系統(tǒng)100中對(duì)于沉積的III族氮化物層起到蝕刻劑的作用，從而降低生長(zhǎng)速率，甚至阻礙III族氮化物沉積。此外，通過使多余的含氯物種與液態(tài)鎵反應(yīng)形成另外的 feiCl，沉積系統(tǒng)100的效率可以得到提高。圖4說明的是熱化氣體注入器300的另一個(gè)實(shí)施方式，所述熱化氣體注入器300 包含圖2的氣體注入器200，及用于至少加熱所述氣體注入器200的熱化管道206和容器 210的主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱部件。換言之，可以臨近熱化管道206和容器210中的至少一個(gè)設(shè)置至少一種加熱元件，從而加熱所述氣體注入器200的熱化管道206和容器210中的至少一個(gè)。如圖4所示，熱化氣體注入器300包含圓柱形被動(dòng)式加熱元件302，所述加熱元件 302設(shè)置在由氣體注入器200的熱化管道206包圍的基本為圓柱形的空間之內(nèi)。被動(dòng)式加熱元件302可以至少基本由具有高發(fā)射率值(接近一致)的材料(黑體材料)構(gòu)成，所述材料也能夠耐受在沉積系統(tǒng)100中可能遭遇的高溫、腐蝕性環(huán)境。所述材料可以包括例如氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)和碳化硼出40，它們分別具有0.98、0.92和 0. 92的發(fā)射率值。被動(dòng)式加熱元件302可以是實(shí)心的或空心的。在一些實(shí)施方式中，被動(dòng)式加熱元件302可以是空心的，可以在該被動(dòng)式加熱元件的內(nèi)部空間中設(shè)置熱電偶來進(jìn)行溫度監(jiān)控和控制。在另一些實(shí)施方式中，圓柱形熱電偶可以設(shè)置在被動(dòng)式加熱元件302周圍并且在被動(dòng)式加熱元件302與圍繞的熱化管道206之間。
在另一些實(shí)施方式中，中空的圓柱形被動(dòng)式加熱元件可以設(shè)置在熱化管道206的一個(gè)或多個(gè)直部的上方和周圍。在這種實(shí)施方式中，圓柱形熱電偶可以設(shè)置在中空的圓柱形被動(dòng)式加熱元件與熱化管道206由中空的圓柱形被動(dòng)式加熱元件包圍的部分之間。熱化氣體注入器300也可以包含主動(dòng)式加熱元件304。主動(dòng)式加熱元件304可以至少部分地包圍氣體注入器200的熱化管道206和容器210中的每一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，主動(dòng)式加熱元件304可以基本為圓柱形，并且可以完全圍繞熱化管道206和容器210各自的至少一部分延伸，如圖4所示。主動(dòng)式加熱元件304可以包含例如電阻加熱元件、感應(yīng)加熱元件和輻射加熱元件中的至少一種。保溫夾套306可以如圖4所示至少基本圍繞氣體注入器200、被動(dòng)式加熱元件302和主動(dòng)式加熱元件304，以提高加熱過程的效率，通過所述加熱過程，主動(dòng)式加熱元件304和被動(dòng)式加熱元件302加熱熱化管道206 (或至少其中容納的一種或多種氣體)和容器310 (或至少其中容納的液體試劑和一種或多種氣體)。熱化氣體注入器300的主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱元件可以能夠?qū)峄艿?06、容器 210和源氣體加熱至約500°C 約1，000°C的溫度。圖5說明了本發(fā)明的氣體注入器400的另一個(gè)實(shí)施方式。圖5的氣體注入器400 類似于圖2的氣體注入器200，并包含入口 202、出口 204、熱化管道406和容器210。容器 210可以如圖2和3中所述。熱化管道406基本類似于圖2中的熱化管道206，不同之處在于，熱化管道406沿螺旋路徑延伸(即，具有螺旋構(gòu)型)，而不是具有如圖2的熱化管道206 所示的蛇形構(gòu)型。如圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施方式也可以包含外殼450。外殼450可以被構(gòu)造為至少封裝和保護(hù)氣體注入器400的熱化管道406和容器210。外殼450也可以充當(dāng)可用于例如傳送吹掃氣(例如吹掃氣)的其他導(dǎo)氣管道。例如，外殼450可以包含入口孔452和出口孔454，以使氣體可以流過入口孔452與出口孔妨4之間的外殼450。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，外殼450可以設(shè)置在圖2的氣體注入器200、圖4的氣體注入器300或下文中所描述的任何其他氣體注入器上。繼續(xù)參照?qǐng)D5，運(yùn)行時(shí)，如(^aCl3和H2等源氣體通過入口 202進(jìn)入氣體注入器400， 進(jìn)入的流速低于100立方厘米/分鐘(sccm)、低于50SCCm或者甚至低于lOsccm。但是，流速可以大于20標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(SLM)，例如大于或等于30SLM。如(iaCl等氣態(tài)前體通過出口 204以約500°C 約1，000°C的溫度離開氣體注入器400。如氮?dú)饣蛘叩獨(dú)馀c氫氣(H2)的混合物等吹掃氣通過入口孔452進(jìn)入外殼450中，進(jìn)入的流速約為ISLM 5SLM，并至少在外殼450的內(nèi)部保持超壓。吹掃氣通過出口孔妨4離開外殼450。吹掃氣在通過外殼450時(shí)也可以被加熱。圖6說明的是熱化氣體注入器500的另一個(gè)實(shí)施方式，其包含基本類似于圖5中的氣體注入器400的氣體注入器，但是不具有外殼450。因此，氣體注入器500包含如本說明書中上文所述的熱化管道406和容器210。氣體注入器500還包含入口 202和出口 204。 圖5的熱化氣體注入器還包含主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱元件，如關(guān)于圖4的氣體注入器300所述的那些元件。具體而言，圖5的氣體注入器400包含先前描述的圓柱形被動(dòng)式加熱元件 302，該加熱元件設(shè)置在由氣體注入器500的螺旋形熱化管道406包圍的基本為圓柱形的空間中。熱化氣體注入器500還可以包含主動(dòng)式加熱元件304和保溫夾套306，如之前關(guān)于圖4所述。如前所述，熱化氣體注入器500的主動(dòng)式和被動(dòng)式加熱元件可以能夠?qū)峄艿?06、容器210和源氣體加熱至約500°C 約1，000°C的溫度。圖7說明的是可用于將摻雜物前體注入到工件襯底112上的氣體注入器500的一個(gè)實(shí)例。氣體注入器500包含如之前關(guān)于圖2和圖3所述的入口 202、出口 204和容器210。 基本上筆直的的管道502可以由入口 202延伸至容器210(代替圖2和圖3中的熱化管道 206)。容器210可以被構(gòu)造為在其中容納液體金屬試劑，如液態(tài)鋁、液態(tài)銦等。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，容器210可以被構(gòu)造為容納一種或多種固體材料，如鐵、硅或鎂等。氣體注入器500也可以包含主動(dòng)式和/或被動(dòng)式加熱元件，如之前關(guān)于圖4的氣體注入器300所述的主動(dòng)式加熱元件304和保溫夾套306等。主動(dòng)式和/或被動(dòng)式加熱元件可以用于將容器210 (或至少其中容納的液體)加熱至足以使容器210中的金屬保持為液態(tài)的溫度。如氣態(tài)氯化氫、氯氣或氣態(tài)(iaCl等源氣體可以由外部氣體源提供至入口 202。源氣體可以由入口 202流過管道502而到達(dá)容器210，在容器210中源氣體可以與容器中的金屬試劑反應(yīng)形成前體氣體(例如InCl、AlCl、FeCl等)。前體氣體可以通過出口 204從容器210中流出?？梢赃x擇性地控制相對(duì)于通過沉積系統(tǒng)100的其他氣體注入器的流速的通過氣體注入器500的氣體的流速，以控制由摻雜物前體沉積的元素在所獲得的III-V族半導(dǎo)體材料中的濃度。如上所述，本發(fā)明的熱化氣體注入器的實(shí)施方式可用于將氣態(tài)III族元素前體和 V族元素前體注入至工件襯底112上，以利用S-ALD工藝沉積III-V族半導(dǎo)體材料。例如， 在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的熱化氣體注入器可用于通過GaCl3在氫存在下的熱分解和通過由所述(^aCl3的熱分解產(chǎn)生的含氯物種(例如HC1、C12)與液態(tài)鎵的反應(yīng)而將(^Cl3轉(zhuǎn)化為氣態(tài)feiCl，并將feiCl注入到工件襯底112上以在ALD工藝中沉積GaN。圖8A 8D說明的是管道116和氣體注入器102的構(gòu)造的實(shí)例，所述管道116和氣體注入器102可用于由源氣體產(chǎn)生III族元素前體，所述源氣體如方向箭頭107所示由氣體源114々、1148、114(、1140(圖1)從外部提供。例如，III族元素前體可以由包含一種或多種III族元素的氣體和一種或多種載氣產(chǎn)生，或者通過下述方式產(chǎn)生使如氯化氫(HCl) 蒸汽等氣體在經(jīng)加熱的III族元素(即，液態(tài)鎵、液態(tài)鋁、液態(tài)銦等)上方通過從而形成III 族元素前體氣體，如feCl、AlCl或hCl，如關(guān)于圖3和圖7所述。通過如關(guān)于圖8A 8D所述形成前體氣體，前體氣體的濃度可以被調(diào)整以用于形成具有所需組成的III-V族半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施方式中，管道116可以包含多個(gè)支管U6A、126B、U6C，它們用于將不同的前體載至或載出注入器102。管道116的支管126A、U6B、126C可以如方向箭頭109所示匯聚形成單一氣流，所述單一氣流可以供至氣體柱108(圖1)。如圖8A中所示，使用注入器102可以形成包含hCl和AlCl中的至少一種和feiCl 的前體混合物。例如，在管道116的第一支管126A中可以將GaCl3轉(zhuǎn)化為(iaCl和含氯氣體，而在管道116的第二支管126B中可以將InCl3或AlCl3分別轉(zhuǎn)化為hCl或AlCl。在前體混合物包含feiCl和hCl的實(shí)施方式中，可以使用前體混合物在工件襯底112(圖1)上形成InGaN、InGaAs和InGaP中的一種或多種。在前體混合物包含feiCl和AlCl的實(shí)施方式中，可以使用前體混合物在工件襯底112(圖1)上形成AlGaN、AWaAS、AlGaP中的一種或多種。
參照?qǐng)D8B和8C，可以通過下述方式形成兩種以上III族元素前體(如feiCl、AlCl、 InCl或i^eCl中的兩種以上)使用氣體注入器102(如關(guān)于圖3和7描述的)使來自外部源的(^Cl3通過經(jīng)加熱的III族元素源(例如，銦源或鋁源)上方。作為非限制性實(shí)例，可以使(^Cl3通過經(jīng)加熱的銦源上方從而形成MCl和feCl，通過經(jīng)加熱的鋁源上方從而形成 AlCl和feiCl，或通過經(jīng)加熱的鐵源上方從而形成!^Cl和feiCl。可以通過使氯化氫和氯氣中的至少一種通過鎵源上方形成另外的feci前體。在管道116的第一支管126A中，氯化氫和氯氣中的至少一種和feiCl可以利用注入器102(如關(guān)于圖3和7所描述的)由GaCl3和H2中的一種或多種產(chǎn)生。在管道116的第二支管126B中，可以通過注入器102產(chǎn)生另外的feiCl或另外的III族元素前體。在產(chǎn)生另外的feCl的實(shí)施方式中，由(^Cl3、氯化氫或氫氣中的至少一種產(chǎn)生的含氯氣體可以與鎵反應(yīng)形成另外的feCl。在形成另外的III族元素前體的實(shí)施方式中，由GaCl3產(chǎn)生的 feCl、氯化氫或氯氣可以與銦、鋁或鐵中的至少一種反應(yīng)，形成另外的III族元素前體(即， hCl、AlCl或狗(1)。管道116的第一支管126A和第二支管126B匯聚從而將氣體混合。在一些實(shí)施方式中，可以向管道116中添加可用于摻雜III-V族半導(dǎo)體材料的其他氣體。如圖8C所示，供給至管道116的第一支管126A的(^Cl3可以與供給至管道116 的第二支管126B的摻雜物氣體混合。適當(dāng)?shù)膿诫s物氣體包括但不限于含鐵氣體、二氯硅烷 (H2SiCl2)、硅烷(SiH4)和四氯化硅(SiCl4)?？蛇x的是，管道116的第三支管126C可用于產(chǎn)生另外的III族元素前體或另外的feCl，如關(guān)于圖8B所述。在圖8D中所示的另外的實(shí)施方式中，管道116可以包含支管U6A、126B和U6C， 可以在支管126A、U6B、126C中的至少兩個(gè)中供給feiCl3、InCl3和AlCl3中的一種以形成包含feiCl3、InCl3和AlCl3中至少兩種的混合物的氣體。feiCl3、InCl3和AlCl3中至少兩種的組合可用于形成三元III族化合物(如InGaN或AlGaN等)和四元III族化合物(如 AUnfeiN 等)。關(guān)于圖1描述的沉積系統(tǒng)100可用于通過S-ALD形成III-V族半導(dǎo)體材料的方法。 例如，該方法可以利用多個(gè)ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、IM來形成III-V族半導(dǎo)體材料，各ALD生長(zhǎng)循環(huán)包括將工件襯底112暴露于至少一種III族前體和至少一種V族前體。多余的前體和吹掃氣可以通過連接于排氣管120的氣體柱108除去，以避免所述至少一種III族前體與所述至少一種V族前體混合。因此ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、1M各自可以形成特定的III-V族半導(dǎo)體材料層。利用沉積系統(tǒng)100可以進(jìn)行任何數(shù)量的ALD生長(zhǎng)循環(huán)，以形成所需厚度的特定III-V族半導(dǎo)體材料或形成多個(gè)不同的III-V族半導(dǎo)體材料層。在各生長(zhǎng)循環(huán)中供給至工件襯底112的前體可以進(jìn)行調(diào)整以在工件襯底112上形成所需的III-V族半導(dǎo)體材料或所需的多個(gè)不同的III-V族半導(dǎo)體材料層。例如，該方法可用于形成適用于器件層(例如 LED的器件層)的多個(gè)包含具有不同組成的III-V族半導(dǎo)體材料的層。組件106和歧管104中的至少一個(gè)被構(gòu)造為引起工件襯底112相對(duì)于歧管104的移動(dòng)?？梢允构ぜr底112位于組件106上，并使其相對(duì)于歧管104移動(dòng)經(jīng)過沿歧管104的長(zhǎng)度的一系列注入位置(即，在縱向?qū)R的氣體注入器102A、102B、102C、102D各自下方的位置)。在各注入位置，可以使工件襯底112通過位于上方的氣體注入器102A、102B、102C、 102D暴露于至少一種III族元素前體或者至少一種V族元素前體，使得III族材料、V族材料或III-V族化合物材料的層沉積在工件襯底112上。氣體注入器102A、102B、102C、102D可以程序化來控制前體流速和組成，以形成所需的III-V族半導(dǎo)體材料。III族元素前體可以利用前述的本發(fā)明的熱化氣體注入器的實(shí)施方式由III族元素源形成。在一些實(shí)施方式中，可以使用氣體注入器102A、102B、102C、102D熱化feiCl3、 InCl3和AlCl3中的至少一種和一種或多種載氣(如H2、N2和Ar)，從而形成III族元素前體 (即feiCl、InCl和A1C1)。在另一些實(shí)施方式中，可以使用包含如feiCl3、InCl3和AlCl3等氣體的混合物的III族元素源形成三元和四元III-V族半導(dǎo)體材料，如InGaN、InGaAs、MGaP、 AlGaN、AlGaAs和AlGaP。例如，如關(guān)于圖8A 8D所述，可以在進(jìn)入氣體注入器102A、102B、 102C、102D之前形成氣體的混合物。所述混合物可用于在工件襯底112上形成三元和四元 III-V族半導(dǎo)體材料。例如，可以將(^aCl3和InCl3的混合物供給至氣體注入器102A、102B、 102C、102D中的一個(gè)或多個(gè)以在工件襯底112上形成hGaN、InGaAs或hGaP，或?qū)eiCl3和 AlCl3的混合物供給至氣體注入器102A、102B、102C、102D以在工件襯底112上形成AlGaN、 AlGaAs或AKiaP?？梢哉{(diào)整混合物中氣體的比例，以形成具有所需組成的III-V族半導(dǎo)體材料。V族元素前體可以通過熱化V族元素源或者通過本領(lǐng)域已知的其他技術(shù)(例如等離子體生成技術(shù))形成。例如，可以熱化氨(NH3)、胂(AsH3)和膦(PH3)中的至少一種來形成V族元素前體。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，可將氣體注入器102A、102B、102C、102D中的一個(gè)或多個(gè)用于生成III族元素前體，如feci、hCl或A1C1，并將工件襯底112的主表面暴露于 III族元素前體。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，可將氣體注入器102A、102B、102C、102D中的一個(gè)或多個(gè)用于生成不同的III族元素前體，所述不同的III族元素前體可用于形成包含兩種以上不同III族元素的III族氮化物材料，如InGaN、AWaN和IniUGaN等。作為非限制性實(shí)例，可將第一和第三空氣注入器102A、102C用于供給(iaCl (通過利用GaCl3的熱分解而將GaCl3轉(zhuǎn)化為氣態(tài)feCl，和通過由所述GaCl3的熱分解產(chǎn)生的含氯物種與液態(tài)鎵的反應(yīng))UnCl (通過利用InCl3的熱分解而將InCl3轉(zhuǎn)化為氣態(tài)hCl，和通過由所述^iCl3 的熱分解產(chǎn)生的含氯物種與液態(tài)銦的反應(yīng))和AlCl (通過利用AlCl3的熱分解而將AlCl3 轉(zhuǎn)化為氣態(tài)A1C1，和通過由所述AlCl3的熱分解產(chǎn)生的含氯物種與液態(tài)鋁的反應(yīng))中的一種或多種，并將第二和第四氣體注入器102B、102D用于供給氣態(tài)氨(NH3)、氣態(tài)胂(AsH3)或氣態(tài)膦(PH3)。氣體注入器102A、102B、102C、102D各自可以將足量的前體氣體引入至工件襯底112，以在工件襯底112上沉積材料層。沉積系統(tǒng)100可以包含任意數(shù)量的氣體注入器 102A、102B、102C、102D，以在工件襯底112上沉積所需厚度的III-V族半導(dǎo)體材料或多個(gè)不同的III-V族半導(dǎo)體材料層。另外，可以使工件襯底112通過沉積系統(tǒng)100任意次，以獲得所需厚度的III-V族半導(dǎo)體材料或多個(gè)不同的III-V族半導(dǎo)體材料層。在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，可將氣體注入器102A、102B、102C、102D中的至少一個(gè)用于產(chǎn)生摻雜物前體(例如，氯化鐵(FeCl)或包含硅(Si)的氣相物種)，所述摻雜物前體可用于將摻雜物(例如，鐵原子或離子，或者硅原子或離子)引入至III-V族半導(dǎo)體材料。在沉積工藝中，摻雜物前體可以以使得摻雜物并入所沉積的III-V族半導(dǎo)體材料中的方式分解和/或與其他物質(zhì)反應(yīng)。在所述實(shí)施方式中，不必在用于注入摻雜物前體的氣體注入器中熱分解摻雜物前體。作為非限制性實(shí)例，ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、1M各自可用于形成具有所需組成的III-V族半導(dǎo)體材料層或各自具有不同組成的多個(gè)III-V族半導(dǎo)體材料層。可以執(zhí)行第一 ALD生長(zhǎng)循環(huán)122，以沉積第一 III-V族半導(dǎo)體材料層。在使工件襯底112沿歧管104的長(zhǎng)度移動(dòng)通過第一 ALD生長(zhǎng)循環(huán)122時(shí)，工件襯底112可以位于與第一注入器102A相連通的氣體柱108下方。第一注入器102A可以通過相應(yīng)的氣體柱108將III族元素前體供給至工件襯底112，并且III族元素可以被吸收在工件襯底112的表面上。多余的氣體或III族元素前體可以通過下述方式從工件襯底112上除去通過與排氣管120相連的氣體柱108從工件襯底112的表面抽吸氣體。也可以通過將工件襯底 112的表面暴露于吹掃氣而在抽吸過程之間進(jìn)行吹掃過程。然后可以使工件襯底112相對(duì)于歧管104移動(dòng)至第二注入器102B下方的位置。工件襯底112可以暴露于由第二注入器102B供給的V族元素前體。第二注入器102B可以將足量的V族元素前體引入至工件襯底112，在工件襯底112上，V族元素與利用第一注入器 102A沉積在工件襯底112表面上的III族元素反應(yīng)，形成第一 III-V族半導(dǎo)體材料層。多余的氣體或V族元素前體可以通過如前所述的抽吸與吹掃從工件襯底112上除去。ALD生長(zhǎng)循環(huán)122可以重復(fù)任意次，以增加第一 III-V族半導(dǎo)體材料層的厚度?？梢詧?zhí)行另一ALD生長(zhǎng)循環(huán)124，以沉積具有不同于第一 III-V族半導(dǎo)體材料層的組成的第二 III-V族半導(dǎo)體材料層。在使工件襯底112相對(duì)于歧管104移動(dòng)通過第二 ALD 生長(zhǎng)循環(huán)IM時(shí)，工件襯底112可位于第三注入器102C下方。第三注入器102C可以將III 族元素前體引入至工件襯底112，并且III族元素可以被吸收在工件襯底112的表面上。如前所述，多余的氣體或前體可以通過抽吸與吹掃從工件襯底112上除去。除去多余氣體后，可以使工件襯底112相對(duì)于歧管104移動(dòng)至第四注入器102D下方的位置。第四注入器102D可將V族元素前體引入至工件襯底112，并且V族元素可以與沉積在工件襯底112表面上的III族元素反應(yīng)形成第二 III-V族半導(dǎo)體材料層。ALD生長(zhǎng)循環(huán)IM可以重復(fù)任意次，以增加第二 III-V族半導(dǎo)體材料層的厚度。在ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、IM之一中形成的III-V族半導(dǎo)體材料層的厚度取決于所使用的前體和工件襯底112沿歧管104的長(zhǎng)度相對(duì)移動(dòng)的速度?？梢赃M(jìn)行任意次的ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、124，以沉積所需厚度的III-V族半導(dǎo)體材料，或形成具有不同組成的III-V族半導(dǎo)體材料層。通過氣體注入器102A、102B、102C、102D引入至工件襯底112的前體的種類可以進(jìn)行調(diào)整以形成所需的III-V族半導(dǎo)體材料或所需的多個(gè)III-V族半導(dǎo)體材料層。在形成包含多個(gè)III-V族半導(dǎo)體材料層的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式中，可以通過進(jìn)行一次或多次第一 ALD生長(zhǎng)循環(huán)122而在工件襯底112上形成所需厚度的特定III-V族半導(dǎo)體材料，之后可以進(jìn)行一次或多次第二ALD生長(zhǎng)循環(huán)124，以形成所需厚度的另一種不同的III-V族半導(dǎo)體材料。ALD生長(zhǎng)循環(huán)122、124可以進(jìn)行調(diào)整以控制使用沉積系統(tǒng)100沉積的各層III-V族半導(dǎo)體材料的厚度和組成。工件襯底112與歧管104的相對(duì)移動(dòng)使工件襯底112能夠連續(xù)、依次暴露于不同的前體，而不會(huì)像利用常規(guī)CVD系統(tǒng)那樣在ALD生長(zhǎng)循環(huán)之間在反應(yīng)室中加載和卸載工件襯底112、改變溫度、清潔、抽空等。工件襯底112相對(duì)于歧管104的相對(duì)移動(dòng)速度可以根據(jù)前體的反應(yīng)時(shí)間而改變，以提供III-V族半導(dǎo)體材料的高生長(zhǎng)速率。沉積的III-V族半導(dǎo)體材料各自的厚度和組成可以通過沉積系統(tǒng)100中的注入位置(即，在對(duì)應(yīng)于氣體注入器 102A、102B、102C、102D的氣體柱108各自下方的位置)的數(shù)量和在這些注入位置各處引入至工件襯底112的前體類型來確定。因此，沉積系統(tǒng)100使得能夠精確控制III-V族半導(dǎo)體材料各自的厚度和組成。沉積系統(tǒng)100可以被構(gòu)造為可沉積各自具有所需的厚度和組成的III-V族半導(dǎo)體材料層的任意組合。相對(duì)于常規(guī)沉積系統(tǒng)和方法，沉積系統(tǒng)100和相關(guān)方法還提供了 III-V族半導(dǎo)體材料的實(shí)質(zhì)上提高的生產(chǎn)能力，由此降低了制造成本。沉積系統(tǒng)100還使得能夠制造包含多個(gè)III-V族半導(dǎo)體材料層的結(jié)構(gòu)，如用于III族氮化物類器件(如激光二極管、LED、高頻率高功率二極管)的結(jié)構(gòu)等。以下實(shí)施例用以更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。不應(yīng)認(rèn)為該實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的范圍的窮盡或排除。圖9是類似圖1所示的沉積系統(tǒng)100的流程圖，其說明了沉積系統(tǒng)100在形成包含多個(gè)不同的III-V族半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu)、特別是多量子阱LED結(jié)構(gòu)的方法中的應(yīng)用。沉積系統(tǒng)100可用于沉積GaN、InN, AlN和III族氮化物合金。工件襯底112可以包含模板結(jié)構(gòu)， 如在藍(lán)寶石襯底上的η型GaN材料。GaN材料具有約1 μ m 約20 μ m的厚度，并且可以電摻雜有硅以產(chǎn)生η型材料。沉積系統(tǒng)100可用于在工件襯底112的GaN層上形成多個(gè)有源層(未示出)。例如，有源層可以形成可構(gòu)成LED的器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在另一些實(shí)施方式中，有源層可以被組成和構(gòu)造為形成激光二極管、晶體管、太陽(yáng)能電池、MEMS等。沉積系統(tǒng)100可以保持在約350°C 約750°C的溫度和約1000毫托 約7600毫托的壓力。作為非限制性實(shí)例，氣體源可以以約Isccm 約lOOsccm的流速供給。在一些實(shí)施方式中，沉積系統(tǒng)100可以包含多個(gè)沉積區(qū)130A、130B、130C、130D、 130E、130F，這些沉積區(qū)各自用于在工件襯底112上形成包含多個(gè)層的結(jié)構(gòu)，所述層各自包含具有特定組成的III-V族半導(dǎo)體材料。例如，所述結(jié)構(gòu)可以是LED器件層結(jié)構(gòu)。在形成包含位于摻雜的P型AWaN層和摻雜的ρ型GaN層下方的交替的InGaN和GaN層的結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式中，沉積系統(tǒng)100可以包含用于沉積InGaN材料的第一和第三沉積區(qū)130A、130C、 用于沉積GaN材料的第二和第四沉積區(qū)130B、130D、用于沉積摻雜的ρ型AlGaN材料的第五沉積區(qū)130Ε和用于沉積摻雜的ρ型GaN材料的第六沉積區(qū)130F。隨著工件襯底112移動(dòng)通過沉積系統(tǒng)的區(qū)域130A、130B、130C、130D、130E、130F，可以使適當(dāng)?shù)腎II族前體和氮前體交替暴露于工件襯底112，從而形成所需的III-V族半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施方式中，每一(1)米歧管104可沉積Inm厚度的所需III-V族半導(dǎo)體材料。在組件106包含用于沿歧管104的長(zhǎng)度移動(dòng)工件襯底112的軌道和傳送機(jī)的實(shí)施方式中，軌道可以具有約100米的長(zhǎng)度以在足夠數(shù)量的氣體注入器102A、102B、102C、102D下移動(dòng)工件襯底112，從而形成厚度為IOOnm的III-V族半導(dǎo)體材料，如LED器件層結(jié)構(gòu)等。 沉積系統(tǒng)100可以根據(jù)可用空間以各種構(gòu)造來設(shè)置。在沉積系統(tǒng)具有約1000晶片/小時(shí)加工速率的實(shí)施方式中，軌道可具有約100平方米(m2)的面積，假定器件層結(jié)構(gòu)的傳送速率為1000晶片/小時(shí)。這對(duì)應(yīng)于面積/有效循環(huán)時(shí)間/晶片為約0. Im2/晶片/小時(shí)，相對(duì)于常規(guī)CVD反應(yīng)器的加工速率有實(shí)質(zhì)改善。下面描述本發(fā)明的另一些非限制性示例性實(shí)施方式。實(shí)施方式1 一種沉積半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括使III族元素前體流過多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱中的第一氣體柱；使V族元素前體流過所述多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱中的第二氣體柱；引起襯底相對(duì)于所述多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱的移動(dòng)；將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體以形成III-V族半導(dǎo)體材料。CN
實(shí)施方式2 如實(shí)施方式1所述的方法，所述方法還包括分解包含至少一種III 族元素的氣體以產(chǎn)生所述III族元素前體。實(shí)施方式3 如實(shí)施方式2所述的方法，其中，分解包含至少一種III族元素的氣體以產(chǎn)生所述III族元素前體包括分解(^Cl3UnCl3和AlCl3中的至少一種以形成feCl、 InCl和AlCl中的至少一種和氯。實(shí)施方式4 如實(shí)施方式3所述的方法，其中，分解feiCl3UnCl3*AlCl3中的至少一種以形成GaCl、InCl和AlCl中的至少一種和氯包括分解(^aCl3以形成feiCl和氯。實(shí)施方式5 如實(shí)施方式2或?qū)嵤┓绞?所述的方法，所述方法還包括將所述氯與液態(tài)鎵反應(yīng)以形成另外的feci。實(shí)施方式6 如實(shí)施方式1 5中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括通過將所述襯底的所述表面重復(fù)暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體來增加所述III-V 族半導(dǎo)體材料的厚度。實(shí)施方式7 如實(shí)施方式1 6中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括使吹掃氣流過位于所述第一氣體柱與所述第二氣體柱之間的第三氣體柱；和將所述襯底暴露于所述吹掃氣以從所述襯底的所述表面除去多余的III族元素前體和多余的V族元素前體。實(shí)施方式8 如實(shí)施方式1 7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體包括將所述襯底的所述表面暴露于 GaCl, InCl和AlCl中的至少一種以將鎵、銦和鋁中的至少一種吸收到所述襯底的所述表面；和使吸收在所述襯底的所述表面上的鎵、銦和鋁中的至少一種暴露于氮、砷和磷中的至少一種。實(shí)施方式9 如實(shí)施方式1 8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體以形成III-V族半導(dǎo)體材料包括形成氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化銦鎵、砷化銦鎵、磷化銦鎵、氮化鋁鎵、砷化鋁鎵和磷化鋁鎵中的至少一種。實(shí)施方式10 如實(shí)施方式1 9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體以形成III-V族半導(dǎo)體材料包括形成厚度為約IOOnm的所述III-V族半導(dǎo)體材料。實(shí)施方式11 如實(shí)施方式1 10中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括將所述襯底的表面依次暴露于另一種111族元素前體和另一種V族元素前體以在所述III-V族半導(dǎo)體材料上形成另一種III-V族半導(dǎo)體材料，所述另一種III-V族半導(dǎo)體材料具有與所述 III-V族半導(dǎo)體材料不同的組成。實(shí)施方式12 —種沉積半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包含在熱化氣體注入器中熱分解至少一種源氣體以形成III族元素前體；將所述III族元素前體通過至少一個(gè)氣體柱導(dǎo)向襯底的表面以使所述至少一種III族元素吸收在所述襯底的表面上；將V族元素前體通過與所述至少一個(gè)氣體柱基本對(duì)齊的至少另一個(gè)氣體柱導(dǎo)向所述襯底的所述表面以形成III-V族半導(dǎo)體材料。實(shí)施方式13 如實(shí)施方式12所述的方法，所述方法還包括引起所述襯底相對(duì)于所述至少一個(gè)氣體柱和所述至少另一個(gè)氣體柱的移動(dòng)。實(shí)施方式14 如實(shí)施方式13所述的方法，其中，引起所述襯底相對(duì)于所述至少一個(gè)氣體柱和所述至少另一個(gè)氣體柱的移動(dòng)包括引起所述襯底相對(duì)于多個(gè)氣體柱中的所述至少一個(gè)氣體柱和所述至少另一個(gè)氣體柱的移動(dòng)。實(shí)施方式15 如實(shí)施方式12 14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在熱化注入器中熱分解至少一種源氣體以形成III族元素前體包括在所述熱化氣體注入器中熱分解feiCl3、 InCl3和AlCl3中的至少一種以形成feiCl、InCl和AlCl中的至少一種以及氯氣。實(shí)施方式16 如實(shí)施方式15所述的方法，所述方法還包括將所述氯氣與液態(tài)鎵、 液態(tài)銦和液態(tài)鋁中的至少一種在所述熱化氣體注入器中反應(yīng)，以形成另外的feci、InCl和 AlCl中的至少一種。實(shí)施方式17 如實(shí)施方式15或?qū)嵤┓绞?6所述的方法，所述方法還包括將所述GaCl與液態(tài)銦、液態(tài)鋁和液態(tài)鐵中的至少一種在所述熱化氣體注入器中反應(yīng)，以形成 InGaClx^AlGaClx 和!^eGaClx 中的至少一種。實(shí)施方式18 如實(shí)施方式12 17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述III族元素前體通過至少一個(gè)氣體柱導(dǎo)向襯底的表面以使所述至少一種III族元素吸收在所述襯底的表面上包括將feiCl、InCl和AlCl中的至少一種通過所述至少一個(gè)氣體柱導(dǎo)向襯底的表面以使鎵、銦和鋁中的至少一種吸收在所述襯底的所述表面上。實(shí)施方式19 如實(shí)施方式18所述的方法，其中，將feiCl、InCl和AlCl中的至少一種導(dǎo)向襯底的表面包括將所述襯底暴露于feci。實(shí)施方式20 如實(shí)施方式12 19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將V族元素前體通過至少另一個(gè)氣體柱導(dǎo)向所述襯底的所述表面包括將氮、砷和磷中的至少一種通過所述至少另一個(gè)氣體柱導(dǎo)向所述襯底的所述表面。實(shí)施方式21 如實(shí)施方式12 20中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括熱化氨、胂和膦中的至少一種以生成所述V族元素前體。實(shí)施方式22 如實(shí)施方式12 21中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括將所述襯底的所述表面暴露于至少一種吹掃氣以從所述襯底的所述表面除去所述III族元素前體和所述V族元素前體中的至少一種。實(shí)施方式23 —種沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包含歧管，所述歧管包含被構(gòu)造為引導(dǎo)一種或多種氣體的多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱，所述基本對(duì)齊的氣體柱中的至少一個(gè)被構(gòu)造為接收來自熱化氣體注入器的III族前體氣體，所述熱化氣體注入器包含入口 ；熱化管道；被構(gòu)造為在其中容納液體試劑的液體容器；出口 ；和通道，所述通道從所述入口經(jīng)所述熱化管道延伸至所述液體容器中的內(nèi)部空間，并從所述液體容器中的內(nèi)部空間延伸到所述出口 ；以及用于使襯底相對(duì)于所述歧管移動(dòng)的至少一個(gè)組件。實(shí)施方式M 如實(shí)施方式23所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述熱化管道具有大于所述入口與所述液體容器之間最短距離的長(zhǎng)度。實(shí)施方式25 如實(shí)施方式23或?qū)嵤┓绞組所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含位于所述液體容器中的至少一種液體III族元素。實(shí)施方式沈如實(shí)施方式25所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述至少一種液體III族元素包含液態(tài)鎵、液態(tài)銦和液態(tài)鋁中的至少一種。實(shí)施方式27 如實(shí)施方式23 沈中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述熱化管道和所述液體容器中的至少一個(gè)至少基本由石英構(gòu)成。
實(shí)施方式觀如實(shí)施方式23 27中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含臨近所述熱化管道和所述液體容器中的至少一個(gè)設(shè)置的至少一種加熱元件。實(shí)施方式四如實(shí)施方式23 27中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述至少一種加熱元件包含至少基本由氮化鋁、碳化硅和碳化硼中的至少一種構(gòu)成的被動(dòng)式加熱元件。實(shí)施方式30 如實(shí)施方式23 27中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含至少一個(gè)氣體源；和至少一個(gè)氣體流入管道，所述至少一個(gè)氣體流入管道被構(gòu)造為將源氣體由所述氣體源運(yùn)載到至少一個(gè)熱化氣體注入器的入口。實(shí)施方式31 如實(shí)施方式30所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)氣體源包含 GaCl3> InCl3和AlCl3中的至少一種的源。實(shí)施方式32 如實(shí)施方式23 31中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含設(shè)置在所述多個(gè)氣體柱各自之間的至少一個(gè)吹掃氣噴嘴。實(shí)施方式33 如實(shí)施方式23 32中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，其中，與所述至少一個(gè)氣體柱相鄰的另一氣體柱被構(gòu)造為接收至少一種吹掃氣。實(shí)施方式34 如實(shí)施方式23 33中任一項(xiàng)所述的沉積系統(tǒng)，其中，用于使襯底相對(duì)于所述歧管移動(dòng)的所述至少一個(gè)組件包括被構(gòu)造為運(yùn)送所述襯底通過沿所述歧管的長(zhǎng)度的一系列注入位置，所述注入位置各自位于所述多個(gè)氣體柱中的一個(gè)的下方。上述的本發(fā)明的實(shí)施方式并不限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)檫@些實(shí)施方式只是本發(fā)明的實(shí)施方式的實(shí)例，本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其法律等同物的范圍界定。任何等同的實(shí)施方式都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。實(shí)際上，除了本說明書中所顯示和描述的實(shí)施方式之外，本發(fā)明的各種修改(如所述要素的備選可用組合等)將由此描述而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。所述修改也應(yīng)落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種沉積半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括使III族元素前體流過多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱中的第一氣體柱；使V族元素前體流過所述多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱中的第二氣體柱；引起襯底相對(duì)于所述多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱的移動(dòng)；和將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體，以形成III-V 族半導(dǎo)體材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括分解包含至少一種III族元素的氣體以產(chǎn)生所述III族元素前體。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，分解包含至少一種III族元素的氣體以產(chǎn)生所述 III族元素前體的步驟包括分解AlCl3中的至少一種以形成fetCl、InCl和 AlCl中的至少一種以及含氯物種。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，分解feiCl3、InCl3和AlCl3中的至少一種以形成 GaCl, InCl和AlCl中的至少一種以及含氯物種的步驟包括分解^iCl3以形成feiCl和含氯物種。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括將所述含氯物種與液態(tài)鎵反應(yīng)以形成另外的feiCl。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述分解feCl3、InCl3和AlCl3中的至少一種以形成feiCl、InCl和AlCl中的至少一種以及含氯物種的步驟包括分解feiCl3、InCl3和AlCl3 中的至少一種以形成GaCl、InCl和AlCl中的至少一種、以及氯化氫和氯氣中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括通過將所述襯底的所述表面重復(fù)暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體來增加所述III-V族半導(dǎo)體材料的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括使吹掃氣流過位于所述第一氣體柱與所述第二氣體柱之間的第三氣體柱；和將所述襯底暴露于所述吹掃氣以從所述襯底的所述表面除去多余的III族元素前體和多余的V族元素前體。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體的步驟包括將所述襯底的所述表面暴露于feci、InCl和AlCl中的至少一種以將鎵、銦和鋁中的至少一種吸收到所述襯底的所述表面；和使吸收在所述襯底的所述表面上的鎵、銦和鋁中的至少一種暴露于氮、砷和磷中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體以形成III-V族半導(dǎo)體材料的步驟包括形成氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化銦鎵、砷化銦鎵、磷化銦鎵、氮化鋁鎵、砷化鋁鎵、磷化鋁鎵、氮化鋁銦鎵、砷化鋁銦鎵和磷化鋁銦鎵中的至少一種。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述襯底的表面依次暴露于所述III族元素前體和所述V族元素前體以形成III-V族半導(dǎo)體材料的步驟包括形成厚度小 于約IOOOnm的所述III-V族半導(dǎo)體材料。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述襯底的表面依次暴露于另一種III族元素前體和另一種V族元素前體以在所述III-V族半導(dǎo)體材料上形成另一種III-V 族半導(dǎo)體材料，所述另一種III-V族半導(dǎo)體材料具有與所述III-V族半導(dǎo)體材料不同的組成。
13.一種沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包含歧管，所述歧管包含被構(gòu)造為引導(dǎo)一種或多種氣體的多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱，所述多個(gè)氣體柱中的至少一個(gè)被構(gòu)造為接收來自熱化氣體注入器的III族前體氣體，所述熱化氣體注入器包含入口 ；熱化管道；被構(gòu)造為在其中容納液體試劑的液體容器；出口 ；和通道，所述通道從所述入口經(jīng)所述熱化管道延伸至所述液體容器中的內(nèi)部空間，并從所述液體容器中的內(nèi)部空間延伸到所述出口 ；以及用于使襯底相對(duì)于所述歧管移動(dòng)的至少一個(gè)組件。
14.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述熱化管道具有大于所述入口與所述液體容器之間最短距離的長(zhǎng)度。
15.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含位于所述液體容器中的至少一種液態(tài)III族元素，其中，所述至少一種液態(tài)III族元素包含液態(tài)鎵、液態(tài)銦和液態(tài)鋁中的至少一種。
16.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含臨近所述熱化管道和所述液體容器中的至少一個(gè)設(shè)置的至少一種加熱元件。
17.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述至少一種加熱元件包含至少基本由氮化鋁、碳化硅和碳化硼中的至少一種構(gòu)成的被動(dòng)式加熱元件。
18.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)還包含至少一個(gè)氣體源；和至少一個(gè)氣體流入管道，所述至少一個(gè)氣體流入管道被構(gòu)造為將源氣體由所述氣體源運(yùn)載到至少一個(gè)熱化氣體注入器的入口。
19.如權(quán)利要求18所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)氣體源包含feiCl3、InCl3和 AlCl3中的至少一種的源和包含氮?dú)夂蜌錃庵械闹辽僖环N的吹掃氣。
20.如權(quán)利要求13所述的沉積系統(tǒng)，其中，與所述至少一個(gè)氣體柱相鄰的另一氣體柱被構(gòu)造為接收至少一種吹掃氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過原子層沉積形成半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)和方法。在襯底上沉積III-V族半導(dǎo)體材料的方法包括通過改變襯底相對(duì)于多個(gè)氣體柱的空間位置依次將III族元素的氣態(tài)前體和V族元素的氣態(tài)前體引至該襯底。例如，可以使襯底相對(duì)于各自處理不同前體的多個(gè)基本對(duì)齊的氣體柱移動(dòng)。用于產(chǎn)生這些前體的熱化氣體注入器可以包含入口、熱化管道、被構(gòu)造為在其中容納液體試劑的液體容器和出口。用于在襯底表面上形成一種或多種III-V族半導(dǎo)體材料的沉積系統(tǒng)可以包含被構(gòu)造為將前體經(jīng)所述多個(gè)氣體柱引導(dǎo)至襯底的一個(gè)或多個(gè)這樣的熱化氣體注入器。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102446715SQ20111027199
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者C·J·維克霍溫 申請(qǐng)人:硅絕緣體技術(shù)有限公司