CN102011097B - 一种清除第ⅲ族元素和第v族元素化合物沉积物残余的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有效地清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法，包括以下步骤：(a1)向所述反应腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述反应腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；(a2)向所述反应腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述反应腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；(b)交互地重复前述步骤(a1)和步骤(a2)。本发明的方法能大大地节省生产者的成本和提高整个MOCVD生产装置的有效工艺时间。

Description

一种清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物沉积物残余的方法

技术领域

本发明涉及生长第III族元素和第V族元素化合物薄膜的方法和装置，尤其涉及一种清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法。

背景技术

氮化镓(GaN)是一种广泛应用于制造蓝光、紫光和白光二极管、紫外线检测器和高功率微波晶体管的材料。由于GaN在制造适用于大量用途的低能耗装置(如，LED)中具有实际和潜在的用途，GaN薄膜的生长受到极大的关注。

GaN薄膜能以多种不同的方式生长，包括分子束外延(MBE)法、氢化物蒸气阶段外延(HVPE)法、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)法等。目前，MOCVD法是用于为生产LED得到足够质量的薄膜的优选的沉积方法。

MOCVD工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔或反应腔内进行。通常，由包含第III族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体和一含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))被通入反应腔内反应以在基片上形成GaN薄膜。一载流气体(carrier gas)也可以被用于协助运输前体气体至基片上方。这些前体气体在被加热的基片表面混合反应，进而形成第III族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉积在基片表面。

然而，在前述MOCVD工艺过程中，GaN薄膜或其他反应产物不仅会生长或沉积在基片上，也会生长或沉积在反应腔内的其他反应腔部件上，例如，在反应腔的侧壁上、在基片的支撑座(susceptor)上、在气体分布装置上、或其他地方。这些不希望出现的反应腔内的沉积物残余(undesired deposits or residues)会在反应腔内产生杂质(particles)，并可能会从附着处剥落开来，随着反应气体的气流在反应腔内到处扩散，最后会落在被处理的基片上，而造成基片产生缺陷或失效，同时还会造成反应腔的污染，对下一次MOCVD工艺质量产生坏的影响。因而，在经过一段时间的MOCVD工艺处理后，必须专门有一个反应腔清洗过程来将这些附着在反应腔内的沉积物残余清除掉。而这将导致反应腔的生产的吞吐量(throughput)减少、增加生产者的使用成本。

由于这些不希望出现的沉积物残余的成份很复杂，如图1所示，为常见的沉积物残余的示意图。沉积物残余60通常经过几小时或几十个小时逐渐形成的，因而通常会包括多层，从下往上，分别是依次沉积形成的层62和64，而每一层62、64通常包括相互混合、掺杂在一起的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余。第III族和第V族金属通常为镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。因而，这些金属化合物沉积残余通常是如下薄膜：GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN等；而碳氢化合物沉积残余通常是各类碳氢化合物(hydrocarbon)等。因而，要有效地将所述第III族元素和第V族元素化合物从反应腔内清除掉，一直是MOCVD工业界内的挑战和难题。

目前，业内尚没有一种有效的、省时的方式将所述第III族元素和第V族元素化合物从反应腔内清除掉。

发明内容

针对背景技术中的上述问题，本发明的目的之一在于提供一种有效地清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法，包括以下步骤：

(a)选择执行下述步骤(a1)和(a2)中的任何一个步骤：

(a1)向所述反应腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述反应腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(a2)向所述反应腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述反应腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b)在执行完步骤(a)中所述的一个步骤后，再执行步骤(a1)和(a2)中没有被执行的另外一个步骤；

(c)交互地重复前述步骤(a)和步骤(b)。

其中，所述含H的气体包括：H2、HCl、NH3、HBr、HI、CH4、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含Cl的气体包括：HCl、Cl2、ClF、ClF3、ClF5、BCl3、SiCl4、CHCl3、CH3Cl中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含F的气体包括：ClF、ClF3、ClF5、NF3、SF6、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、CHF3、CH2F2、NF3中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含O的气体包括：O2、CO2、O3、N2O中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述沉积物残余包括第III族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤(a1)中，所述第一清洁气体的等离子体与所述第III族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第III族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤(a2)中，所述第二清洁气体的等离子体与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述第III族元素选自镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。

其中，所述第V族元素选自氮、磷、砷、锑、以及前述元素的至少两种元素的组合。

其中，所述步骤(a1)和(a2)还包括：

保持所述反应腔内的压力大约在100mTorr至10Torr之间。

其中，所述第一清洁气体的等离子体或第二清洁气体的等离子体由电容耦合或电感耦合的方式形成。

其中，所述反应腔内设置有一上电极，所述上电极与一射频功率源相连接，所述上电极上设置有气体分布孔，所述第一清洁气体或/和第二清洁气体与所述上电极相连接，并通过所述上电极被输送入所述反应腔内。

其中，所述反应腔的顶部或外侧设置有电感线圈，所述电感线圈与一射频功率源相连接。

根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法，包括以下步骤：

(a)选择执行下述步骤(a1)和(a2)中的任何一个步骤：

(a1)在远离所述反应腔的一远程等离子体源内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内形成该第一清洁气体的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述反应腔内并维持一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(a2)在所述远程等离子体源内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，在所述远程等离子体源内形成该第二清洁气体的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述反应腔内并维持一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b)在执行完步骤(a)中所述的一个步骤后，再执行步骤(a1)和(a2)中没有被执行的另外一个步骤；

(c)交互地重复前述步骤(a)和步骤(b)。

其中，所述含H的气体包括：H2、HCl、NH3、HBr、HI、CH4、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含Cl的气体包括：HCl、Cl2、ClF、ClF3、ClF5、BCl3、SiCl4、CHCl3、CH3Cl中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含F的气体包括：ClF、ClF3、ClF5、NF3、SF6、CF4、C4F6、C4F8、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述含O的气体包括：O2、CO2、O3、N2O中的一种或至少两种混合气体。

其中，所述沉积物残余包括第III族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤(a1)中，所述第一清洁气体的等离子体与所述第III族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第III族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤(a2)中，所述第二清洁气体的等离子体与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述第III族元素选自镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。

本发明的另外一个目的在于提供一种有效地清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

(b)选择执行下述步骤(b1)和(b2)中的任何一个步骤：

(b1)向所述清洁处理腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b2)向所述清洁处理腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(c)在执行完步骤(b)中所述的一个步骤后，再执行步骤(b1)和(b2)中没有被执行的另外一个步骤；

(d)交互地重复前述步骤(b)和步骤(c)。

其中，所述清洁处理腔内设置有一上电极，所述上电极与一射频功率源相连接，所述上电极上设置有气体分布孔，所述第一清洁气体或/和第二清洁气体与所述上电极相连接，并通过所述上电极被输送入所述清洁处理腔内。

其中，所述清洁处理腔的顶部或外侧设置有电感线圈，所述电感线圈与一射频功率源相连接，用于形成所述该第一清洁气体的等离子体或/和第二清洁气体的等离子体。

根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

(b)选择执行下述步骤(b1)和(b2)中的任何一个步骤：

(b1)在远离所述清洁处理腔的一远程等离子体源内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内形成该第一清洁气体的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b2)在所述远程等离子体源内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，在所述远程等离子体源内形成该第二清洁气体的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(c)在执行完步骤(b)中所述的一个步骤后，再执行步骤(b1)和(b2)中没有被执行的另外一个步骤；

(d)交互地重复前述步骤(b)和步骤(c)。

其中，所述远程等离子体源为一微波等离子体源或一螺旋管形等离子体源。

其中，所述沉积物残余包括第III族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤(b1)中，所述第一活性中性粒子与所述第III族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第III族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤(b2)中，所述第二活性中性粒子与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

附图说明

图1所示为常见的沉积物残余的示意图；

图2所示为根据本发明一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法所用的装置10；

图3为根据本发明一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图；

图4为根据本发明另一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图；

图5为根据本发明另一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法所用的装置。

图6为根据本发明另一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图；

图7为根据本发明再一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图；

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明。

本发明所提供的清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法，不仅可以适用于原位清除(in-situ cleaning)第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余，而且也可以适用于一专用的清洁处理腔，用于专门清洁第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的各种反应腔部件。该方法可以有效地将第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置内产生的具有复杂成份的沉积物残余清除掉，是一种安全的、成本节约的及有效的清除方法，能大大地节省生产者的成本和提高整个MOCVD生产装置的有效工艺时间(uptime)。

如图2所示，为根据本发明一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法所用的装置10。所述装置10同时也是第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置，用于在该装置10的反应腔12内生长第III族和第V族元素化合物薄膜。在经过一段时间的薄膜生长工艺后，所述反应腔12内的各种反应腔部件会沉积足量的沉积物残余，因而需要适用本发明所提供的清洁方法。作为一种实施方式，该方法可以是直接利用反应腔12的原位清除(in-situ cleaning)方式。

图2中，反应腔12内通过设置于其下方的排气装置16而被维持成一真空的处理环境。反应腔12内设置有基座17和反应气体分布装置18。基座17上表面可以放置若干片待处理的基片W(此处仅作示意性表示为一片)，在MOCVD沉积工艺处理过程中，这些若干片基片W可以直接地被放置在基座17上，或者，这些若干片基片W也可以通过放置在一整个载片盘(未图示)上，然后再被放置在基座17上。基座17通过设置于其下方的连接机构24带动而旋转，从而带动基片W旋转，以增强工艺处理结果的均一性。基座17内部或附近可以设置各类常用的或未来可能采用的温度控制装置(未图示)，比如，可以在工艺处理的过程中，保持基座上方的基片在约800℃至约1200℃之间。反应气体分布装置18上通常会设置有多个气体分布孔或喷射孔(未图示)，包含第III族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体源A和含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))反应气体源B可以通过该反应气体分布装置18而被输送入位于反应气体分布装置18和基片W之间的反应区域，在基片W被加热至一定温度(例如，在约450℃至约1200℃之间)的情况下，两种前体气体在基片表面混合反应，并沉积在基片W的表面。

如前所述，在MOCVD工艺过程中，GaN薄膜或其他反应产物(以下统称为：反应腔内的沉积物残余)不仅会生长或沉积在基片上，也会生长或沉积在反应腔内的其他零部件上，例如，在反应腔12的内侧壁上、在基片W的基座17上等等。由于MOCVD工艺处理会涉及很多层的沉积以及很长时间的沉积，因而这些反应腔内的沉积物残余成份通常很复杂，例如，可能是如下薄膜：金属化合物(例如，GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN)沉积物残、碳氢化合物(hydrocarbon)沉积物残等，并且这些金属化合物沉积物残会和碳氢化合物的沉积物残余可能会相互交织地沉积在反应腔内，并积累成一定的厚度。

为了有效地清除这种具有复杂成份的反应腔内的沉积物残余，本发明提供了一种有效的原位清除方法，该方法是在所述反应腔内没有基片存在的情况下进行的。请参阅图3，图3为根据本发明一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图。本清除方法是直接利用原MOCVD薄膜生长装置的反应腔12来实现的。反应气体分布装置18通过其连接端19与一射频功率源20相连接。在连接端19与一射频功率源20还设置一射频匹配电路22。通过此设置，使反应气体分布装置18同时也作用为一上电极。为了清除反应腔12内的反应腔内的沉积物残余，作为一种实施方式，本发明首先向反应腔12内通入一第一清洁气体23，并对上电极18施加一射频功率源20，从而在上电极18和基座17之间通过电容耦合的方式产生该第一清洁气体23的等离子体P1，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段T1(图3中的步骤100)，以部分地清除所述沉积物残余。所述第一清洁气体的成份为包括含H或含卤族元素(优选地，含Cl或含F或含Br)的气体，因而，在这一时间段T1内，该第一清洁气体23的等离子体P1会和反应腔内的沉积物残余中的金属化合物沉积残余进行反应，使之变成为气态的副产品，再被反应腔下方的排气装置16抽离反应腔12。所述时间段T1可以根据实际工艺的需要人为设定或调整，比如，5秒或10秒。可选择地，在进行所述步骤(a1)和(a2)时，保持所述反应腔内的压力大约在100mTorr至10Torr之间。

接着，停止向反应腔12内通入第一清洁气体23，并且依实际情况可选择地将反应腔12内的反应气体排出抽成真空，再向反应腔12内通入一第二清洁气体25，并类似地在反应腔12内形成该第二清洁气体25的等离子体P2，维持所述第二清洁气体25的等离子体P2一第二时间段T2(图3中的步骤200)，以部分地清除所述沉积物残余。所述第二清洁气体包括含O的气体，因而其可以与反应腔内的沉积物残余60上的碳氢化合物沉积残余进行反应，而使之变成为气态的副产品，再被反应腔下方的排气装置16抽离反应腔12。同样，所述时间段T1可以根据实际工艺的需要人为设定或调整，比如，5秒或10秒。

然后，交互地重复前述两个步骤100和步骤200(图3中的步骤300)，直至达到预设的清除目标时停止进行本方法，从而循环地清除沉积物残余中的金属化合物沉积残余部分和碳氢化合物沉积残余部分。在前述所重复的每一个步骤100中，第一清洁气体23的等离子体P1会和反应腔内的沉积物残余60上的金属化合物沉积残余进行反应，使之变成为气态的副产品，再被反应腔下方的排气装置16抽离反应腔12；而在所重复的每一个步骤200中，第二清洁气体25的等离子体P2会和反应腔内的沉积物残余60上的碳氢化合物沉积残余等进行反应，使之变成为气态的副产品，再被反应腔下方的排气装置16抽离反应腔12。

综上所述，本发明的清除方法通过多个重复的子步骤将复杂的反应腔内的沉积物残余60逐步地有效清除。

作为一种实施方式，前述含H的气体包括：H2、HCl、NH3、HBr、HI、CH4、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

作为一种实施方式，前述含Cl的气体可以为：HCl、Cl2、ClF、ClF3、ClF5、BCl3、SiCl4、CHCl3、CH3Cl中的一种或至少两种混合气体。

作为一种实施方式，前述含F的气体可以为：ClF、ClF3、ClF5、NF3、SF6、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、CHF3、CH2F2、NF3中的一种或至少两种混合气体。

作为一种实施方式，前述含O的气体可以为：O2、CO2、O3、N2O中的一种或至少两种混合气体。

应当理解，图3中所示的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图也可以变成为如图4的另外一种变形。图4为根据本发明另一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法的流程图。图4所示的流程图中是将图3中的步骤100和步骤200的顺序相反，分别变成为步骤100’和步骤200’，其中的第一清除气体和第二清除气体的成份保持不变。

应当理解，所述第一清洁气体的等离子体或第二清洁气体的等离子体也可以通过电感耦合的方式形成，这可以通过在反反应腔12的顶部或侧壁外侧设置电感线圈(未图示)，所述电感线圈与一射频功率源(未图示)相连接。

应当理解，本发明的清除方法也可以采用远程等离子体源(remoteplasma cleaning)的方式来清除反应腔内的沉积物残余。请参阅5，图5为根据本发明另一种实施方式所提供的用于清除第III族元素和第V族元素化合物的沉积物残余的方法所用的装置30。图3与图2所示的装置10不同之处在于，在远离反应腔32的地方连接有一远程等离子体源39，第一清洁气体33和第二清洁气体35分别与所述远程等离子体源39相连接，利用本装置30进行清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法流程图请参照图6或图7。

如图6所示，在步骤400中，在远离所述反应腔32的一远程等离子体源39内通入一第一清洁气体33，所述第一清洁气体33包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内39形成该第一清洁气体33的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述反应腔内32并维持一第一时间段T1，以部分地清除所述沉积物残余。接着，在步骤500中，在所述远程等离子体源39内通入一第二清洁气体35，所述第二清洁气体35包括含O的气体，在所述远程等离子体源39内形成该第二清洁气体35的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述反应腔32内并维持一第二时间段T2，以部分地清除所述沉积物残余。

在步骤600中，交互地重复前述步骤400和步骤600，直至达到预设的清除目标时停止进行本方法，从而循环地清除沉积物残余中的金属化合物沉积残余部分和碳氢化合物沉积残余部分。由于此部分的清洁原理与前述图3的原理相同，因而此处不再赘述。

同理，应当理解，图6中的步骤400和步骤600也可以相互颠倒，变成为图7所示的方法流程图。

根据本发明的发明精神，本发明的清除方法也可以适用于一专门的清洁处理腔，用于专门清洁第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的各种反应腔部件。该专门的清洁处理腔可以是独立于MOCVD薄膜生长反应腔外的一个不同的反应腔，专门用于清洁MOCVD薄膜生长反应腔内的各种反应腔部件。

该清洁处理腔的设置可以与图2、图5中的反应腔设置相同。产生等离子体源的方式也可以有多种。所使用的清除方法也与前述相同。此处不再赘述。

作为一种实施方式，本发明所提供的一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，包括以下步骤：

(a)将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

(b)选择执行下述步骤(b1)和(b2)中的任何一个步骤：

(b1)向所述清洁处理腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b2)向所述清洁处理腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(c)在执行完步骤(b)中所述的一个步骤后，再执行步骤(b1)和(b2)中没有被执行的另外一个步骤；

(d)交互地重复前述步骤(b)和步骤(c)。

其中，所述清洁处理腔内设置有一上电极，所述上电极与一射频功率源相连接，所述上电极上设置有气体分布孔，所述第一清洁气体或/和第二清洁气体与所述上电极相连接，并通过所述上电极被输送入所述清洁处理腔内。

作为前述实施方式的一种变形，所述清洁处理腔的顶部或外侧设置有电感线圈，所述电感线圈与一射频功率源相连接，用于形成所述该第一清洁气体的等离子体或/和第二清洁气体的等离子体。

作为另外一种实施方式，本发明所提供的一种清除第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，包括以下步骤：

(a)将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

(b)选择执行下述步骤(b1)和(b2)中的任何一个步骤：

(b1)在远离所述清洁处理腔的一远程等离子体源内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内形成该第一清洁气体的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(b2)在所述远程等离子体源内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，在所述远程等离子体源内形成该第二清洁气体的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

(c)在执行完步骤(b)中所述的一个步骤后，再执行步骤(b1)和(b2)中没有被执行的另外一个步骤；

(d)交互地重复前述步骤(b)和步骤(c)。

其中，所述远程等离子体源为一微波等离子体源或一螺旋管形等离子体源。

其中，所述沉积物残余包括第III族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤(b1)中，所述第一活性中性粒子与所述第III族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第III族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

其中，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤(b2)中，所述第二活性中性粒子与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

应当理解的是，本专利中所提及的第III族元素选自镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。所述第V族元素选自氮、磷、砷、锑、以及前述元素的至少两种元素的组合。

应当理解的是，本专利中所提及的沉积物残余可以包括任何由前述第III族元素和第V族元素组成的化合物。例如，但不限于如下所列中的一种或至少两种的混合物，GaN，InGaN，AlGaN，GaAs，InP，GaAsP，InGaAs、AlSb、AlN、AlP、BN、BP、BAs、GaSb、GaP、InSb、InAs、InN、InP、AlGaAs、InGaP、AlInAs、AlInSb、GaAsN、GaAsSb、GaInNAsSb等。

应当理解的是，本专利中所提及的“第一清洁气体”、“第二清洁气体”不限于指只包括一种清洁气体，也包括该“第一清洁气体”或“第二清洁气体”是多种气体的混合气体。

以上对本发明的各个实施例进行了详细说明。需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明的精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (28)

1.一种清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法，其中，所述沉积物残余包括多层，每一层通常包括相互混合、掺杂在一起的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余，所述方法包括以下步骤：

（a）选择执行下述步骤（a1）和（a2）中的任何一个步骤：

（a1）向所述反应腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述反应腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（a2）向所述反应腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述反应腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（b）在执行完步骤（a）中所述的一个步骤后，再执行步骤（a1）和（a2）中没有被执行的另外一个步骤；

（c）交互地重复前述步骤（a）和步骤（b）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含H的气体包括：H2、HCl、NH3、HBr、HI、CH4、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含Cl的气体包括：HCl、Cl2、ClF、ClF3、ClF5、BCl3、SiCl4、CHCl3、CH3Cl中的一种或至少两种混合气体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含F的气体包括：ClF、ClF3、ClF5、NF3、SF6、CF4、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、CHF3、CH2F2、NF3中的一种或至少两种混合气体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含O的气体包括：O2、CO2、O3、N2O中的一种或至少两种混合气体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括第Ⅲ族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤（a1）中，所述第一清洁气体的等离子体与所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤（a2）中，所述第二清洁气体的等离子体与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

8.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述第Ⅲ族元素选自镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。

9.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述第V族元素选自氮、磷、砷、锑、以及前述元素的至少两种元素的组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（a1）和（a2）还包括：

保持所述反应腔内的压力大约在100mTorr至10Torr之间。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一清洁气体的等离子体或第二清洁气体的等离子体由电容耦合或电感耦合的方式形成。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应腔内设置有一上电极，所述上电极与一射频功率源相连接，所述上电极上设置有气体分布孔，所述第一清洁气体或/和第二清洁气体与所述上电极相连接，并通过所述上电极被输送入所述反应腔内。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应腔的顶部或外侧设置有电感线圈，所述电感线圈与一射频功率源相连接。

14.一种清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔内的沉积物残余的方法，其中，所述沉积物残余包括多层，每一层通常包括相互混合、掺杂在一起的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余，包括以下步骤：

（a）选择执行下述步骤（a1）和（a2）中的任何一个步骤：

（a1）在远离所述反应腔的一远程等离子体源内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内形成该第一清洁气体的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述反应腔内并维持一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（a2）在所述远程等离子体源内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，在所述远程等离子体源内形成该第二清洁气体的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述反应腔内并维持一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（b）在执行完步骤（a）中所述的一个步骤后，再执行步骤（a1）和（a2）中没有被执行的另外一个步骤；

（c）交互地重复前述步骤（a）和步骤（b）。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述含H的气体包括：H2、HCl、NH3、HBr、HI、CH4、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述含Cl的气体包括：HCl、Cl2、ClF、ClF3、ClF5、BCl3、SiCl4、CHCl3、CH3Cl中的一种或至少两种混合气体。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述含F的气体包括：ClF、ClF3、ClF5、NF3、SF6、CF4、C4F6、C4F8、CHF3、CH2F2中的一种或至少两种混合气体。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述含O的气体包括：O2、CO2、O3、N2O中的一种或至少两种混合气体。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括第Ⅲ族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤（a1）中，所述第一清洁气体的等离子体与所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤（a2）中，所述第二清洁气体的等离子体与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

21.根据权利要求14或19所述的方法，其特征在于，所述第Ⅲ族元素选自镓、铟、镓和铟的组合、镓和铝的组合、铟和铝的组合、以及镓和铟和铝的组合。

22.一种清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，其中，所述沉积物残余包括多层，每一层通常包括相互混合、掺杂在一起的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余，包括以下步骤：

（a）将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

（b）选择执行下述步骤（b1）和（b2）中的任何一个步骤：

（b1）向所述清洁处理腔内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第一清洁气体的等离子体，维持所述第一清洁气体的等离子体一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（b2）向所述清洁处理腔内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，并在所述清洁处理腔内形成该第二清洁气体的等离子体，维持所述第二清洁气体的等离子体一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（c）在执行完步骤（b）中所述的一个步骤后，再执行步骤（b1）和（b2）中没有被执行的另外一个步骤；

（d）交互地重复前述步骤（b）和步骤（c）。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述清洁处理腔内设置有一上电极，所述上电极与一射频功率源相连接，所述上电极上设置有气体分布孔，所述第一清洁气体或/和第二清洁气体与所述上电极相连接，并通过所述上电极被输送入所述清洁处理腔内。

24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述清洁处理腔的顶部或外侧设置有电感线圈，所述电感线圈与一射频功率源相连接，用于形成所述该第一清洁气体的等离子体或/和第二清洁气体的等离子体。

25.一种清除第Ⅲ族元素和第V族元素化合物薄膜生长装置的反应腔部件上的沉积物残余的方法，其中，所述沉积物残余包括多层，每一层通常包括相互混合、掺杂在一起的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余，包括以下步骤：

（a）将所述反应腔部件放置于一清洁处理腔的一基座上；

（b）选择执行下述步骤（b1）和（b2）中的任何一个步骤：

（b1）在远离所述清洁处理腔的一远程等离子体源内通入一第一清洁气体，所述第一清洁气体包括含H或含Cl或含F或含Br的气体，在所述远程等离子体源内形成该第一清洁气体的等离子体并产生第一活性中性粒子，将所述第一活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第一时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（b2）在所述远程等离子体源内通入一第二清洁气体，所述第二清洁气体包括含O的气体，在所述远程等离子体源内形成该第二清洁气体的等离子体并产生第二活性中性粒子，将所述第二活性中性粒子通入所述清洁处理腔内并维持一第二时间段，以部分地清除所述沉积物残余；

（c）在执行完步骤（b）中所述的一个步骤后，再执行步骤（b1）和（b2）中没有被执行的另外一个步骤；

（d）交互地重复前述步骤（b）和步骤（c）。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述远程等离子体源为一微波等离子体源或一螺旋管形等离子体源。

27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括第Ⅲ族元素和第V族元素化合物，并且在所述步骤（b1）中，所述第一活性中性粒子与所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物反应，从而至少部分地将所述第Ⅲ族元素和第V族元素化合物从所述反应腔内清除。

28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述沉积物残余包括碳氢化合物，并且在所述步骤（b2）中，所述第二活性中性粒子与所述碳氢化合物反应，从而至少部分地将所述碳氢化合物从所述反应腔内清除。

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