CN102414786A - 在原位清洁后利用nh3净化对mocvd腔室进行去污染处理 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例大致关于在腔室中处理基板(例如，藉由金属-有机化学气相沉积(MOCVD)处理形成III族-V族材料)后自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法与设备。一实施例中，提供自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法。该方法包括：在置于基板处理腔室中的基板上沉积一或多个含III族的层；传送该基板使其离开基板处理腔室；及脉动地输送含卤素气体进入基板处理腔室，以自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的至少一部分。

Description

在原位清洁后利用NH3净化对MOCVD腔室进行去污染处理

技术领域

本发明的实施例大致关于在腔室中处理基板(例如，藉由金属-有机化学气相沉积(MOCVD)处理与/或氢化物气相外延(HVPE)沉积处理，形成III-V族材料)后，自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法与设备。

背景技术

发现III-V族薄膜在诸如短波发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、与电子元件(包括高功率、高频率与高温晶体管与集成电路)的多种半导体器件发展与制造中越来越重要。举例而言，利用III族-氮化物半导体材料氮化镓(GaN)制造短波长(例如，蓝/绿至紫外光)LED。已经发现利用GaN制造的短波长LED比起利用非-氮化物半导体材料(包括II-VI族元素)制造的短波长LED而言，可提供显著较高的效率与较长的运作时间。

一种已经用来沉积III族-氮化物(例如，GaN)的方法是金属有机化学气相沉积(MOCVD)。此化学气相沉积方法通常执行于温度受控环境的反应器中，以确保包含至少一III族元素(例如，镓(Ga))的第一前驱物气体的稳定性。第二前驱物气体(例如，氨(NH₃))提供形成III族-氮化物所需的氮。将两个前驱物气体注入反应器中的处理区域，两个前驱物气体在处理区域中混合并移向处理区域中的加热基板。载气可用来帮助传送前驱物气体朝向基板。前驱物在加热的基板表面处反应以在基板表面上形成III族-氮化物层(例如，GaN)。

已经用来沉积III族-氮化物(例如，GaN)的另一方法是氢化物气相外延法(HVPE)。生成III-V族的HVPE处理通常执行于温度受控环境的反应器中，以确保处理中应用的III族金属的稳定性。反应器中III族源(例如，镓(Ga)金属源)提供的III族金属与卤化物(例如，氯化氢(HCl)气体)反应，以形成III族卤化物蒸汽。接着藉由不同的气体管线传送含氮前驱物(例如，氨(NH₃))至反应器中的反应区域，含氮前驱物于反应区域中被加热并与III族卤化物蒸汽(例如，GaCl₃)混合。载气被用来携带III族卤化物与V族蒸汽朝向反应器中的基板。载气所携带的混合III族卤化物(例如，GaCl₃)与含氮前驱物(例如，氨(NH3))接着于基板表面上外延生成III-V族(GaN)层。

在MOCVD与HVPE处理过程中，内表面(诸如，处理腔室的壁与喷头)上不想要的沉积会发生于MOCVD与HVPE腔室两者中。上述不想要的沉积会在腔室中产生微粒与薄片，造成处理条件的偏移且更重要地会影响处理再现性与均匀性。如产业中所知，通常在每隔数次处理运转后，执行异位清洁。某些异位清洁中，每隔数次运转必须拆卸腔室并手动清洁。举例而言，某些异位清洁中，可藉由加热或添加过氧化物添加剂来促进氢氧化钠或氢氧化舺溶液清洁反应器的钢部件，并利用清洁溶液(诸如，含硝酸-氢氯酸(HCl∶HNO₃)溶液或或含氢氟酸溶液)来清洁石英与石墨部件。随后，清洗部件、在反应器外于烤箱中烘烤干燥部件、且最后在重新开始沉积处理之前再度于较高温度(至少高于处理温度100℃)下烘烤部件。这是非常麻烦的处理，并对任何高产量基板处理系统造成不合理的限制。

随着对LED、LD、晶体管与集成电路的需求提高，沉积高品质III族氮化物薄膜的效率变得更加重要。因此，需要清洁基板腔室的改善方法与设备，其可减少微粒污染同时维持基板产量。

发明内容

本发明的实施例大致关于在腔室中处理基板(例如，藉由金属-有机化学气相沉积(MOCVD)处理与/或氢化物气相外延(HVPE)沉积处理形成III族-V族材料)后，自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法与设备。一实施例中，提供自金属有机化学气相沉积(MOCVD)处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法。该方法包括：在配置于基板处理腔室中的基板上沉积一或多个含III族层；传送该基板离开基板处理腔室；脉动地输送卤素清洁气体进入处理腔室，以自处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的至少一部分；及在脉动地输送卤素清洁气体后脉动地输送净化气体进入处理腔室，以自处理腔室移除卤素清洁气体与不想要的沉积累增物反应形成的反应副产物，其中脉动地输送净化气体紧接于脉动地输送卤素清洁气体之后，以在反应副产物凝结于基板处理腔室内表面上之前，自处理腔室内表面移除反应副产物。

另一实施例中，提供自基板处理腔室的一或多个内表面移除不想要的沉积累增物的方法。该方法包括：将基板置于基板处理腔室的处理空间中的基板支撑件上，基板处理腔室包括喷头以供应处理气体至处理空间；配置于处理空间中的基板上沉积一或多个含镓层；传送基板离开基板处理腔室；脉动地输送氯气进入基板处理腔室，以自基板处理腔室的一或多个内表面与喷头移除不想要的沉积累增物的至少一部分；及脉动地输送第一净化气体进入处理腔室，以自基板处理腔室移除氯气以及因氯气与不想要的沉积累增物反应所形成的反应副产物。

又另一实施例中，提供制造化合物氮化物半导体器件的整合处理系统。该整合处理系统包括：一或多个基板处理腔室，可用以在位于基板处理腔室中的一或多个基板上形成一或多个III族化合物氮化物半导体层；卤素气体源，所述卤素气体源与一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，可用以脉动地输送卤素气体进入基板处理腔室，以自基板处理腔室的一或多个内表面移除在一或多个基板上形成一或多个III族化合物氮化物半导体层的同时沉积的不想要的沉积累增物的至少一部分；及净化气体源，所述净化气体源与一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，可用以脉动地输送净化气体进入一或多个基板处理腔室，以自基板处理腔室移除卤素气体与不想要的沉积累增物反应所形成的反应副产物。

附图说明

为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(某些描绘于附图中)来理解本发明简短概述于上的特定描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例而因此不被视为其的范围的限制因素，因为本发明可允许其他等效实施例。

图1A是镓-氯化物相图；

图1B是GaN-基LED结构的示意图；

图1C是GaN-基LD结构的示意图；

图2是描述根据本文所述实施例制造化合物氮化物半导体器件的处理系统的一实施例的示意俯视图；

图3是根据本文所述实施例制造化合物氮化物半导体器件的金属-有机化学气相沉积(MOCVD)腔室的一实施例的示意剖面图；

图4是根据本文所述实施例制造化合物氮化物半导体器件的氢化物气相外延(HVPE)腔室的一实施例的示意剖面图；

图5是根据本文所述实施例可用来清洁基板处理腔室的原位清洁处理的一实施例的流程图；

图6A是根据本文所述实施例可用来清洁基板处理腔室的原位清洁处理的一实施例的流程图；

图6B是根据本文所述实施例可用来清洁基板处理腔室的原位脉冲清洁处理的一实施例的流程图；

图7是根据本文所述实施例可用来清洁基板处理腔室的原位清洁处理的一实施例的流程图；

图8是根据本文所述实施例可用来清洁基板处理腔室(例如，HVPE腔室)的清洁处理的一实施例的流程图；

图9A是本文所述的腔室清洁处理后完全的LED生成的SIMS深度剖面；及

图9B是本文所述的腔室清洁处理后完全的LED生成的SIMS深度剖面。

为了促进理解，尽可能应用相同的元件符号来标示附图中相同的元件。预期一实施例揭露的元件与特征可有利地用于其他实施例而不需特别详述。

具体实施方式

本文所述实施例提供腔室清洁的改善方法与设备，该方法与设备可原位执行以自基板处理腔室的内表面移除不想要的沉积累增物，因此减少微粒污染同时维持系统正常运行。原位清洁处理是在不移除沉积系统部件(诸如，喷头、载具、基板支撑件与/或基板处理腔室的衬里)的情况下执行的。一实施例中，藉由脉动地输送含卤素气体(例如，含氯清洁气体)进入基板处理腔室来执行腔室清洁处理，这可将腔室与腔室部件表面上不想要的沉积物(例如，镓涂层)转换成气态形式(例如，GaCl₃)，随后可自腔室移除该气态形式。

如先前所述，藉由MOCVD或HVPE的高温GaN的生成通常造成严重的腔室部件(特别是喷头)寄生沉积。此寄生沉积造成腔室内的微粒与薄片，这会造成处理条件的偏移且更重要地会影响处理再现性与均匀性。因此，在每次运转后需要打开腔室并手动清洁，这大幅地降低腔室效率。本文所述实施例利用卤素气体(例如，氯)来执行原位腔室清洁。

图1A是氯化镓(GaCl₃)相图。利用氯气与/或任何其他含卤素气体(诸如，氟、溴或碘)的优点是不会像使用HCl的实例中那样形成NH₄Cl。氯清洁处理的主要反应产物通常是氯化镓(GaCl₃)。某些处理温度下，GaCl₃在腔室内凝结。根据图1A所示的GaCl₃压力-温度相图，有可能能够预测适合保持GaCl₃于气相且避免任何残余物沉积或凝结于腔室内(特别是喷头上)的条件。GaCl₃相图清楚地显示，若将温度维持于某种水平下并将压力维持在高水平时，会促进GaCl₃的凝结。

再者，若降低压力并提高温度高于某种水平，可促进GaCl₃的蒸发。因此，维持沉积腔室内的温度与压力以便镓与氯气反应并形成GaCl₃固体于喷头上。将镓转换成GaCl₃之后，降低压力以促进GaCl₃的蒸发。可适当地提高温度以提供有助于GaCl₃蒸发的环境。某些实施例中，需要高于100℃的温度与低于20托的压力以保持反应产物(例如，GaCl₃)于气相中。

目前，MOCVD与HVPE技术是生成III族-氮化物基LED制造最广泛应用的技术。可利用MOCVD与/或HVPE技术任何组合形成的氮化物-基结构的一实例为图1B所述的GaN-基LED结构100。该GaN-基LED结构100被制造于基板104上。基板直径尺寸可在50mm-100mm或更大范围之间。可理解基板可由下列至少一者所构成：蓝宝石、SiC、GaN、硅、石英、GaAs、AlN与玻璃。在形成于基板上的GaN或氮化铝(AlN)缓冲层108上，沉积未掺杂氮化镓(u-GaN层)与随后的n-型GaN层112。由多重量子井层116具体实施该元件的活性区，图示中显示包括InGaN层。以覆盖p-型AlGaN层120形成P-N接合区，而p-型GaN层124作为接触层。

上述LED制造处理的一实例可在处理腔室中基板104清洁之后应用HVPE与/或MOCVD技术的组合。一实施例中，藉由提供适当前驱物流至处理腔室并利用热处理来达成沉积以完成MOCVD沉积。举例而言，可利用Ga与含氮前驱物(或许具有N₂、H₂与NH₃流畅气体流动)来沉积GaN层。一实施例中，应用HVPE沉积。举例而言，可利用HVPE技术藉由III族源(例如，镓(Ga)金属源)与卤化物(例如，氯化氢(HCl)气体)反应形成III族卤化物蒸汽并流动III族卤化物蒸气来沉积GaN层。随后藉由不同的气体管线将含氮前驱物(例如，氨(NH3))传送至腔室中的反应区域，含氮前驱物于反应区域中被加热并与III族卤化物蒸汽(例如，GaCl3)混合。载气被用来携带III族卤化物与V族蒸气朝向反应区域中的基板。载气所携带的混合III族卤化物(例如，GaCl₃)与含氮前驱物(例如，氨(NH₃))随后于基板表面上外延生成III-V族(GaN)层。

可利用Ga、N与In前驱物(或许带有流畅气体流)沉积InGaN层。可利用Ga、N与Al前驱物(亦或许带有流畅气体流)沉积AlGaN层。所示结构100中，GaN缓冲层108的厚度约该GaN缓冲层108已经于约550℃温度下被沉积。随后的u-GaN与n-GaN层112沉积通常执行于较高温度下，例如一实施例中，1050℃附近。u-GaN与n-GaN层112是相当厚的，约4μm等级的沉积厚度需要约140分钟进行沉积。InGaN多重量子井(MQW)层116的厚度约

该InGaN多重量子井(MQW)层116可在约750℃温度下沉积约40分钟周期而形成。p-AlGaN层120的厚度约

该p-AlGaN层120可在约950℃至约1020℃的温度下沉积约五分钟而形成。一实施例中，完成结构的接触层124的厚度可约为0.4μm，且可在约1,050℃的温度下沉积约25分钟而形成。此外，可对薄膜添加掺杂质(诸如，硅(Si)或镁(Mg))。可藉由在沉积处理过程中添加少量的掺杂气体来掺杂薄膜。举例而言，对硅掺杂而言，可应用硅烷(SiH₄)或乙硅烷(Si₂H₆)气体，而对镁掺杂而言，掺杂气体可包括双(环戊二烯基)镁(Cp₂Mg或(C₅H₅)₂Mg)。

图1C是形成于基板105上的GaN基LD结构150的一实例的示意图。基板105可相似于图1B的基板104。

一实施例中，在热清洁步骤与预处理过程后将LD结构150形成于基板105上。可藉由在加热基板105时将基板105暴露于清洁气体混合物(包括氨与载气)来执行热清洁步骤。一实施例中，预处理过程包括在将基板加热至高温范围时将基板暴露于预处理气体混合物。一实施例中，预处理气体混合物是包括卤素气体的蚀刻剂。

LD结构150是形成于基板105上的堆迭结构。一实施例中，LD结构150起始于n-型GaN接触层152。LD结构150更包括n-型包层154。包层154可包括AlGaN。未掺杂导引层156是形成于包层154上。导引层156可包括InGaN。具有多重量子井(MQW)结构的活性层158是形成于导引层156上。未掺杂导引层160是形成于活性层158上。p-型电子阻挡层162是形成于未掺杂导引层160上。p-型接触GaN层164是形成于p-型电子阻挡层162上。

高温下的GaN生成通常造成处理腔室中严重的Ga金属与GaN寄生沉积，Ga金属与GaN寄生沉积在腔室部件上特别严重，腔室部件包括处理腔室的壁、喷头与气体分配组件。此种寄生沉积一般常见于镓中。富含镓的沉积因为镓本身作为阱的特性而引发问题，镓与用于沉积随后LED单一层的气相前驱物反应，举例而言，气相前驱物诸如三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)、n-型掺杂质(例如，硅烷(SiH₄)与乙硅烷(Si₂H₆))与p-型掺杂质(例如，Cp₂Mg)。

图2是根据本文所述实施例描绘处理系统200的一实施例的示意俯视图，该处理系统200包括HVPE腔室202与多个MOCVD腔室203a与203b以制造化合物氮化物半导体器件。一实施例中，将处理系统200中环境的压力维持在真空环境或低于大气压力下。某些实施例中，期望以惰性气体(例如，氮)回填处理系统200。虽然仅显示一个HVPE腔室202与两个MOCVD腔室203a及203b，但应理解一或多个MOCVD腔室与一或多个HVPE腔室的任何组合亦可耦接至传送室206。举例而言，一实施例中，处理系统200可包括3个MOCVD腔室。另一实施例中，本文所述的处理可执行于单一MOCVD腔室中。亦应当理解虽然显示为群集工具，但本文所述实施例可执行于线性轨道系统。

一实施例中，额外的腔室204被耦接至传送室206。一实施例中，额外的腔室204可包括诸如MOCVD腔室或HVPE腔室的额外处理腔室。另一实施例中，额外的腔室204可包括测量腔室。又另一实施例中，额外的腔室204可包含预-处理或后-处理腔室，预-处理或后-处理腔室诸如适以除气、定向、冷却、预处理/预清洁、后-退火等的服务腔室。一实施例中，传送室具有六边且外形为六角形并具有六个位置让处理腔室架设。另一实施例中，传送室206可具有其他形状，并具有五个、七个、八个或更多侧边与相对应数目的处理腔室架设位置。

HVPE腔室202是适以执行HVPE处理，其中气态金属卤化物是用于在加热的基板上外延生成厚的化合物氮化物半导体材料层。HVPE腔室202包括腔室主体214，腔室主体214中置放基板以经历处理；化学输送模块218，可自化学输送模块218输送气体前驱物至腔室主体214；及电子模块222，所述电子模块222包括处理系统200的HVPE腔室的电子系统。

各个MOCVD腔室203a、203b包括形成处理区的腔室主体212a、212b，将基板置于腔室主体212a、212b中以经历处理；化学输送模块216a、216b，自该化学输送模块216a、216b输送诸如前驱物、净化气体与清洁气体的气体至腔室主体212a、212b；及用于各个MOCVD腔室203a、203b的电子模块220a、220b，所述电子模块220a、220b包括处理系统200的各个MOCVD腔室的电子系统。各个MOCVD腔室203a、203b是适以执行CVD处理，其中金属有机元素与金属氢化物元素反应以形成薄的化合物氮化物半导体材料层。

处理系统200包括容纳机器人组件207的传送室206、与传送室206耦接的HVPE腔室202、第一MOCVD腔室203a、与第二MOCVD腔室203b、与传送室206耦接的负载锁定腔室208、与传送室206耦接且用以储存基板的批次负载锁定腔室209、及与负载锁定腔室208耦接且用以负载基板的负载台210。传送室206包括的机器人组件207被用来拾起并传送基板于负载锁定腔室208、批次负载锁定腔室209、HVPE腔室202与第一MOCVD腔室203a与第二MOCVD腔室203b之间。

传送室206可在处理过程中保持在真空与/或低于大气压力的压力下。传送室206的真空水平可经调节以符合对应处理腔室的真空水平。举例而言，当自传送室206传送基板进入HVPE腔室202(或反过来)时，可将传送室206与HVPE腔室202维持在相同真空水平下。接着，当自传送室206传送基板至负载锁定腔室208或批次负载锁定腔室209(或反过来)时，即便负载锁定腔室208或批次负载锁定腔室209与HVPE腔室202的真空水平可能不同，传送室真空水平可匹配负载锁定腔室208或批次负载锁定腔室209的真空水平。因此，可调节传送室的真空水平。某些实施例中，期望以惰性气体(例如，氮)回填传送室206。一实施例中，在高于90％N₂的环境中传送基板。某些实施例中，在高纯度NH₃环境中传送基板。一实施例中，在高于90％NH₃的环境中传送基板。某些实施例中，在高纯度H₂环境中传送基板。一实施例中，在高于90％H₂的环境中传送基板。

处理系统200中，机器人组件在真空下将装载有基板的承载板211传送进入HVPE腔室202以进行第一沉积处理。承载板211尺寸在200mm-750mm之间。承载板211可由多种材料(包括SiC或SiC-涂覆的石墨)所形成。机器人组件在真空下将承载板211传送进入第一MOCVD腔室203a以进行第二沉积处理。机器人组件在真空下将承载板211传送进入第MOCVD腔室203b以进行第三沉积处理。在已经完成所有或某些沉积步骤之后，将承载板211自HVPE腔室202或MOCVD腔室203a、203b的任一者传送回负载锁定腔室208。一实施例中，接着朝向负载台210释放承载板211。另一实施例中，在HVPE腔室202或MOCVD腔室203a、203b中进一步处理前，可将承载板211储存于负载锁定腔室208或批次负载锁定腔室209任一者中。一示范系统被描述于2008年1月31日申请的美国专利申请案12/023,572，现公开为US 2009-0194026，名称为「PROCESSING SYSTEM FOR FABRICATING COMPOUND NITRIDESEMICONDUCTOR DEVICES」，该美国专利申请全文以参考资料并入本文中。

系统控制器260控制处理系统200的行动与操作参数。系统控制器260包括电脑处理器与耦接至处理器的电脑可读存储器。处理器执行系统控制软件，例如储存于存储器中的电脑程序。处理系统与应用方法的多个方面进一步描述于2006年4月14日申请的美国专利申请案11/404,516，现公开为US2007-0240631，名称为「EPITAXIAL GROWTH OF COMPOUND NITRIDESTRUCTURES」，该美国专利申请全文以参考资料倂入本文中。

图3是根据本文所述实施例的MOCVD腔室203(本文亦称为203a与203b)的示意横剖面图。MOCVD腔室203包括：腔室主体212；化学输送模块216，用以输送前驱物气体、载气、清洁气体与/或净化气体；带有等离子体源的远端等离子体系统326；基座或基板支撑件314；及真空系统312。腔室203包括封围处理空间308的腔室主体212。喷头组件304被配置于处理空间308的一端，而承载板211被配置于处理空间308的另一端。承载板211可配置于基板支撑件314上。基板支撑件314具有z-举升能力，以如同箭头315所示移动于垂直方向中。一实施例中，z-举升能力可用来将基板支撑件移动向上并接近喷头组件304，或将基板支撑件移动向下且远离喷头组件304。某些实施例中，基板支撑件314包括加热元件(举例而言，电阻式加热元件(未显示))，以控制基板支撑件314的温度，并因此控制承载板211与配置于基板支撑件314上的基板340的温度。

一实施例中，喷头组件304具有第一处理气体通道304A，该第一处理气体通道304A与化学输送模块216耦接以输送第一前驱物或第一处理气体混合物至处理空间308；第二处理气体通道304B，该第二处理气体通道304B与化学输送模块216耦接以输送第二前驱物或第二处理气体混合物至处理空间308；及温度控制通道304C，该温度控制通道304C与热交换系统370耦接以流动交换流体至喷头组件304以帮助调控喷头组件304的温度。适当热交换流体包括(但不限于)水、水-基乙二醇混合物、全氟聚醚(例如，Galden流体)、油-基热传送流体或相似流体。一实施例中，处理过程中，可透过与喷头组件304中的第一处理气体通道304A耦接的气体导管346将第一前驱物或第一处理气体混合物输送至处理空间308，并可透过与第二气体处理通道304B耦接的气体导管345将第二前驱物或第二处理气体混合物输送至处理空间308。应用远端等离子体源的实施例中，可透过导管304D将等离子体输送至处理空间308。应当注意处理气体混合物或前驱物可包括一或多个前驱物气体或处理气体以及可与前驱物气体混合的载气与掺杂气体。

适以执行本文所述实施例的示范性喷头被描述于2007年10月16日申请的美国专利申请案11/873,132，现公开为US 2009-0098276，名称为「MULTI-GAS STRAIGHT CHANNEL SHOWERHEAD」；2007年10月16日申请的美国专利申请案11/873,141，现公开为US 2009-0095222，名称为「MULTI-GAS SPIRAL CHANNEL SHOWERHEAD；及2007年10月16日申请的美国专利申请案11/873,170现公开为2009-0095221，名称为「MULTI-GASCONCENTRIC INJECTION SHOWERHEAD」，所有这些美国专利申请的全文以参考资料并入本文中。

下圆盖319被配置于下部空间310的一端，而承载板211被配置于下部空间310的另一端。承载板211被显示于处理位置中，但承载板211可移动至可负载与卸载基板340的较低位置。排气环320可配置于承载板211周边以帮助避免沉积发生于下部空间310中，并亦有助于自腔室203直接将气体排至排气端口309。下圆盖319可由透明材料(例如，高-纯度石英)制成，好让光线通过以辐射加热基板340。可藉由复数个配置于下圆盖319下方的内部灯泡321A与外部灯泡321B来提供辐射加热，并可利用反射器366来帮助控制腔室203暴露于内部与外部灯泡321A、321B提供的辐射能量。亦可利用额外的灯泡环来细微地温度控制基板340。

某些实施例中，可自配置于承载板211下方且接近腔室主体212底部的喷头组件304与/或入口端口或管道(未显示)输送净化气体(例如，含氮气体)进入腔室203。净化气体进入腔室203的下部空间310并向上流过承载板211与排气环320，且进入围绕环状排气通道305而配置的排气端口309。排气导管306连接环状排气通道305至真空系统312，该真空系统312包括真空泵307。可利用阀系统来控制腔室203压力，阀系统控制自环状排气通道引出支排出气体的速率。MOCVD腔室203的其他方面被描述于2008年1月31日申请的美国专利申请案12/023,520，名称为「CVD APPARATUS」，该美国专利申请的全文作为参考资料并入本文中。

某些实施例中，可自配置于处理空间308附近的喷头组件304与/或入口端口或管道(未显示)输送清洁气体(例如，卤素气体)进入腔室203。清洁气体进入腔室203的处理空间308以自腔室部件(诸如，基板支撑件314与喷头组件304)移除沉积物，并透过多个围绕环状排气通道305而配置的排气端口309离开腔室。

化学输送模块216输送化学物质至MOCVD腔室203。自化学输送系统透过输送管线供应反应性气体、载气、净化气体与清洁气体进入腔室203。一实施例中，透过输送管线供应气体进入气体混合匣，气体于气体混合匣中混合在一起并输送至喷头304。另一实施例中，透过不同的输送管线将气体输送至喷头304并在腔室203中混合。一般而言，各个气体的输送管线包括闭止阀，可用来自动或手动地停止气体流进入相关的管线；及质量流量控制器或其他类型的控制器，用于测量经过输送管线的气体或液体流。各个气体的输送管线亦包括浓度监控器，用于监控前驱物浓度并提供即时反馈；可包括负向调控器以控制前驱物气体浓度；阀转换控制，可用来快速与准确地转换阀；气体管线中的湿气感测器，可测量水分程度且可提供反馈至系统软件，系统软件接着可提供警示/警报给操作者。亦可加热气体管线以避免前驱物与清洁气体凝结于供应管线中。取决于所应用的处理，某些源可为液体而非气体。当应用液体源时，化学输送模块包括液体注入系统或其他适当机构(例如，起泡器)以蒸发液体。随后，如熟悉技术人士所知，来自液体的蒸气通常与载气混合。

远端等离子体系统326可提供等离子体给选择的应用，选择的应用诸如腔室清洁或自处理基板蚀刻残余物。一实施例中，远端等离子体系统326是远端微波等离子体系统。远端等离子体系统326自透过输入管线供应的前驱物产生等离子体物质，所述等离子体物质是透过导管送入以经由喷头组件304分散至MOCVD腔室203。清洁应用的前驱物气体可包括含氯气体、含氟气体、含碘气体、含溴气体、含氮气体与/或其他反应性元素。远端等离子体系统326亦可适于在层沉积处理过程中将适当的沉积前驱物气体流入远端等离子体系统326而用于沉积CVD层。一实施例中，远端等离子体系统326被用来输送活性氮物质至处理空间308。

可进一步藉由循环热交换液体通过腔室壁中的管道(未显示)来控制MOCVD腔室203的壁与周围结构(例如，排气通道)的温度。取决于所期望的作用，热交换液体可用来加热或冷却腔室壁。举例而言，热液体可有助于在热沉积处理过程中维持均匀的热梯度，而冷液体可用来在原位等离子体处理过程中自系统移除热量、或限制沉积产物形成于腔室壁上。喷头组件304亦可具有热交换通道(未显示)。一般而言，热交换流体为水-基乙二醇混合物、油-基热传送流体或相似流体。此种称为「热交换器」加热的加热作用可有利地减少或排除不想要的反应产物凝结，并可改善移除处理气体与其他污染物的挥发产物，若挥发产物凝结于冷却真空通道的壁上且在无气流期间往回移动进入处理腔室的话，将会污染处理。

应当理解MOCVD腔室203可经修饰以适应且处理线上输送处理系统(例如，处理系统200)中的基板，可修饰腔室以包括输送器。

图4是根据本文所述实施例用以制造化合物氮化物半导体器件的氢化物气相外延(HVPE)设备400的一实施例的示意横剖面图。该设备包括盖404所封围的腔室402。将来自第一气体源410的处理气体透过气体分配喷头406输送至腔室402。一实施例中，第一气体源410可包括含氮化合物。另一实施例中，第一气体源410可包括氨。一实施例中，亦可透过气体分配喷头406或透过腔室402的壁408任一者导入惰性气体(诸如，氦或双原子氮)。能量源412可配置于气体源410与气体分配喷头406之间。一实施例中，能量源412可包括加热器。能量源412可打破来自气体源410的气体(例如，氨)，以便来自含氮气体的氮更具活性。

为了与来自第一源410的气体反应，可自一或多个第二源418输送前驱物材料。一或多个第二源418可包括诸如镓与铝的前驱物。可理解虽然提及两个前驱物，但如上述般可输送更多或更少的前驱物。一实施例中，前驱物包括以液体形式存在于前驱物源418中的镓。另一实施例中，前驱物包括以固体形式存在于前驱物源418中的铝。一实施例中，铝前驱物可为固体粉末形式。可藉由流动反应性气体越过与/或通过前驱物源418中的前驱物而将前驱物输送至腔室402。一实施例中，反应性气体可包括含氯气体(例如，双原子氯)。含氯气体可与前驱物源(诸如，镓或铝)反应以形成氯化物。一实施例中，一或多个第二源418可包括共熔合金材料与共熔合金材料的合金。另一实施例中，HVPE设备400可经配置以处理掺杂源以及至少一固有的源以控制掺杂浓度。

为了提高含氯气体与前驱物反应的效力，可将含氯气体曲折通过腔室432中的源舟434并以电阻式加热器420加热含氯气体。藉由提高含氯气体曲折通过腔室432的停留时间，可控制含氯气体的温度。藉由提高含氯气体的温度，氯可更快速地与前驱物反应。换句话说，换句话说，温度是氯与前驱物间的反应的催化剂。

为了提高前驱物的反应性，可藉由第二腔室432中的电阻式加热器420在源舟434中加热前驱物。举例而言，一实施例中，可将镓前驱物加热至约750℃至约850℃间的温度。氯化物反应产物可接着输送至腔室402。反应性氯化物产物首先进入管422，其中产物均匀地分散于管422中。管422被连接至另一管424。在氯化物反应产物已经均匀地分散于第一管422中之后，氯化物反应产物进入第二管424。氯化物反应产物接着进入腔室402，腔室402中氯化物反应产物与含氮气体混合，以在配置于基座或基板支撑件414上的基板416上形成氮化物层。一实施例中，基板支撑件414可包括碳化硅。氮化物层可包括诸如氮化镓或氮化铝。可透过排气装置426排出其他反应产物(诸如，氮与氯)。

腔室402可具有能导致浮力效应的热梯度。举例而言，在约450℃与约550℃之间的温度下透过气体分配喷头406导入氮基气体。腔室壁408可具有约600℃至约700℃的温度。基板支撑件414可具有约1050至约1150℃的温度。因此，腔室402中的温度差异可让气体在受热时于腔室402中上升而在冷却时下降。气体的上升与下降可造成氮气与氯化物气体的混合。此外，浮力效应因为混合可减少氮化镓或氮化铝沉积于壁408上的数量。

以配置于基板支撑件414下方的灯模块428加热基板支撑件414来达成处理腔室402的加热。沉积过程中，灯模块428是处理腔室402热量的主要来源。虽然显示且描述成灯模块428，但可理解能应用其他加热源。可藉由利用嵌于腔室402的壁408中的加热器430来达成处理腔室402的额外加热。嵌于壁408中的加热器430可在沉积处理过程中提供少量(若有的话)的热量。热电偶可用来测量处理腔室内的温度。热电偶的输出可反馈至控制器，该控制器基于来自热电偶的数值控制加热器430的加热。举例而言，若腔室太冷时，将打开加热器430。若腔室太热时，将关掉加热器430。此外，来自加热器430的加热量可经控制以致由加热器430提供少量的热量。

沉积处理后，通常将基板416自处理腔室402取出。关掉灯模块428。在来自灯模块428的热不存在的情况下，腔室402可快速冷却。已经沉积于壁408上的氮化镓或氮化铝的热膨胀系数不同于壁408本身的热膨胀系数。因此，氮化镓或氮化铝会因为热膨胀而成片剥离。为了避免不想要的成片剥离，可打开嵌于腔室壁408中的加热器430以控制热膨胀并维持腔室402于所欲腔室温度下。可再度基于热电偶的即时反馈来控制加热器430。一旦关掉灯模块428后，可打开或调高加热器430以维持腔室402温度在所欲温度下，以致氮化镓或氮化铝不会成片剥离而污染基板或基板支撑件414上的空地而造成不均匀的基板支撑件414表面。藉由维持腔室壁408在高温下，氯可更有效地自腔室壁408清洁沉积物。

示范性清洁处理：

图5是可用来清洁基板处理腔室的清洁处理500的一实施例的流程图。如图5所示，在基板处理腔室中进行沉积一或多个含III族层于基板上或其他类型的基板处理(框510)后，可将基板传送离开基板处理腔室(框520)。

一实施例中，在框510的过程中，在MOCVD腔室中利用MOCVD前驱物气体进行预处理制程与/或生成缓冲层于一或多个基板上，举例而言，前驱物气体为三烷基镓化合物，其中烷基是选自甲基、乙基、丙基、丁基、其的异构物、其的衍生物或其的组合。一实施例中，三烷基镓化合物是三甲基镓(TMG)。一实施例中，在550℃的温度与约100托至约600托的腔室压力下供应TMG、NH₃与N₂。一实施例中，压力是约300托。

接着生成厚的u-GaN/n-GaN层，此实例中是在1,050℃的温度与约100托至约600托的腔室压力下利用MOCVD前驱物气体(诸如，TMG、NH₃与N₂)而加以形成。一实施例中，压力是约300托。

在框510期间，亦可将含III族材料与III族元素沉积于处理腔室的内表面(诸如，喷头、基座与承载板)上。一实施例中，期望对腔室和承载板211一起进行清洁。举例而言，在自MOCVD腔室203移除承载板211之后，自承载板211移除基板340并将承载板重新插入MOCVD腔室203以与MOCVD腔室203一起进行清洁。一实施例中，在自MOCVD腔室203移除承载板211之后，将承载板211插入HVPE腔室400以进行清洁。随后，以含卤素气体执行原位腔室清洁(框530)以自基板处理腔室的内表面移除不想要的沉积物，随后为选择性的后-原位清洗腔室处理(框540)。

图6是可用于清洁基板处理腔室的原位清洁处理600的一实施例的流程图。一实施例中，可如同图5的框530中以卤素气体执行的原位腔室清洁般，执行图6所示的原位清洁处理600。

某些实施例中，可在清洁基板处理腔室之前执行基板处理系统的预净化。基板处理腔室的预净化过程中，将净化气体(例如，氮)导入基板处理腔室。一实施例中，净化气体可流过喷头。一实施例中，将净化气体(例如，氮)导入沉积腔室的流率是约1,000sccm至约15,000sccm，且较佳为约10,000sccm。一实施例中，可导入净化气体达约2分钟至约10分钟，较佳为约5分钟。

某些实施例中，基板处理腔室的预净化可重复约两次至约十次，较佳为约三次。某些实施例中，基板处理腔室的预净化有助于净化在沉积处理步骤过程中导入基板处理腔室的任何气体痕迹。举例而言，基板处理腔室的预净化有助于自沉积系统清除任何残余的三甲基镓与氨。

如图6所示，框610，选择性地将清洁气体流入处理腔室。清洁气体可为任何适当的含卤素气体。适当的含卤素气体包括含氟气体、含氯气体、含溴气体、含碘气体、其他反应性元素、及它们的组合。一实施例中，清洁气体可包括至少一Cl₂、Br₂、I₂、F₂与NF₃。一实施例中，清洁气体是氯气(Cl₂)。一实施例中，处理腔室是类似腔室203的MOCVD腔室。

某些实施例中，本揭露的流率是以每一内腔室空间的sccm表示。以腔室内部气体可占领的空间来界定内腔室空间。举例而言，腔室203的内腔室空间为藉由腔室主体212扣掉喷头组件304与基板支撑件组件314于其中占领的空间界定的空间。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约500sccm至约10,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约1,000sccm至约4,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约2,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约250sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约25sccm/L至约100sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约50sccm/L。

一实施例中，清洁气体可与载气共同流动。载气可为一或多个选自下列群组的气体：氩、氮、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，载气流入腔室的流率是约500sccm至约3,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约1,000sccm至约2,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约75sccm/L。一实施例中，载气流入腔室的流率是约25sccm/L至约50sccm/L。一实施例中，腔室的总压力是约5托至约500托。一实施例中，腔室的总压力是约50托至约200托。通常较偏向较低压力，以保持GaCl₃处于气相。

一实施例中，基座的温度是约600℃至约700℃。一实施例中，基座的温度是约650℃。一实施例中，喷头的温度是约100℃至约200℃。清洁气体可流入处理腔室达约2分钟至约10分钟的时间周期。一实施例中，清洁气体可流入处理腔室达约5分钟的时间周期。应当理解，可施加数个清洁周期，同时选择性的净化处理被执行于这些清洁周期之间。清洁气体流的时间周期通常应当长到足以自腔室表面与腔室部件(包括喷头)的表面移除含镓沉积物(诸如，镓与GaN沉积物)。一实施例中，载气可搭配清洁气体而流动。载气可为一或多个选自下列群组的气体，氩、氮(N₂)、氦、氖、氙等等。一实施例中，清洁气体是含等离子体清洁气体。等离子体可为原位等离子体或异位等离子体。应用等离子体的实施例中，清洁处理过程中的温度可较低。

参照框620，在已经停止清洁气体的流动或脉冲之后，选择性地净化/排空处理腔室以移除在清洁处理过程中所产生的清洁副产物。净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，净化气体可与框610的选择性载气完全一样。一实施例中，藉由提供流率约1,000sccm至约7,000sccm的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，提供净化气体至处理腔室的流率是约2,000sccm至约4,000sccm。一实施例中，腔室可维持于约0.5托至约10托的总腔室压力下。一实施例中，腔室的总压力可约为5托。一实施例中，基座的温度是约600℃至约1,000℃。一实施例中，基座的温度是约900℃。一实施例中，喷头的温度是小于100℃。一实施例中，净化气体可流入处理腔室达约4至5分钟的时间周期。净化气体流的时间周期通常应当长到足以自处理腔室移除框610的清洁处理的副产物。

替代地，或除了导入净化气体以外，处理腔室可减压以自处理腔室移除残余清洁气体以及任何副产物。减压处理可造成腔室压力在约0.5秒至约20秒的时间周期中降低至约0.001托至约40托范围中的压力。

框610中搭配清洁气体应用载气的实施例中，可藉由停止清洁气体流同时持续流动载气来执行框620的净化处理。因此，让载气作为框620的净化处理中的净化气体。

选择性地如框630所示，在框620净化/排空处理腔室之后，可选择性将清洁气体流入处理腔室。清洁气体可包括上述的含卤素气体。一实施例中，清洁气体是氯气(Cl₂)。一实施例中，框630中的清洁气体与框610中应用的清洁气体完全一样。另一实施例中，框610与框630中应用的清洁气体是不同的清洁气体。

一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约1,000sccm至约10,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约3,000sccm至约5,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约4,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约25sccm/L至约250sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约75sccm/L至约125sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约100sccm/L。如上所述，可选择性搭配清洁气体来共同流动载气。载气可为一或多个选自下列群组的气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，载气流入腔室的流率是约25sccm/L至约125sccm/L。一实施例中，载气流入腔室的流率是约2,000sccm至约3,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约50sccm/L至约75sccm/L。一实施例中，腔室可维持于约300托至约700托的总腔室压力下。一实施例中，腔室可维持于约600托的总腔室压力下。一实施例中，基座的温度是约400℃至约600℃。一实施例中，基座的温度是约420℃。一实施例中，喷头的温度是大于200℃。一实施例中，喷头的温度是大于260℃，举例而言，自约260℃至约400℃。清洁气体流入处理腔室达约2分钟至约10分钟的时间周期。一实施例中，清洁气体流入处理腔室达约3分钟的时间周期。

如框640所示，在将清洁气体流入处理腔室之后，可执行选择性的浸泡处理。

某些实施例中，浸泡处理过程中，可降低清洁气体流动，同时维持基座温度、喷头温度与腔室压力。一实施例中，可相对于框630中的流率将清洁气体的流率降低至约250sccm至约1,000sccm之间。一实施例中，可将清洁气体的流率降低至约500sccm。一实施例中，可相对于框630中的流率将清洁气体的流率降低至约6.25sccm/L至约25sccm/L之间。一实施例中，可将清洁气体的流率降低至约12.5sccm/L。一实施例中，腔室的总压力是约300托至约700托。一实施例中，腔室的总压力是约600托。一实施例中，基座温度是约400℃至约600℃。一实施例中，基座温度是约420℃。一实施例中，喷头的温度是大于180℃。一实施例中，喷头的温度是大于260℃，举例而言，自约260℃至约400℃。可执行浸泡处理达约1分钟至约5分钟的时间周期。一实施例中，可执行浸泡处理达约2分钟的时间周期。

参照框650，在选择性浸泡处理之后，可净化/排空处理腔室以移除浸泡与清洁处理过程中产生的清洁副产物。净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，净化气体可流过喷头。举例而言，净化气体氮导入沉积腔室的流率是约1,000sccm至约15,000sccm，且较佳为约10,000sccm。一实施例中，可导入净化气体达约2分钟至约10分钟，较佳为约5分钟。

一实施例中，净化气体可与框640的选择性载气完全一样。一实施例中，藉由提供流率约1,000sccm至约4,000sccm的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体流入处理腔室的流率是约3,000sccm。净化处理过程中，选择性的清洁气体流入腔室的流率是约2,000sccm至约6,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约4,000sccm。一实施例中，藉由提供流率约25sccm/L至约100sccm/L的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体流入处理腔室的流率是约75sccm/L。净化处理过程中，选择性的清洁气体流入腔室的流率是约50sccm/L至约150sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约100sccm/L。一实施例中，清洁气体与净化气体共同流动。一实施例中，总腔室压力是约0.5托至约10托。一实施例中，总腔室压力是约5托。一实施例中，净化气体流入处理腔室达约5分钟的时间周期。净化气体流动的时间周期通常应长到足以自处理腔室移除框630的清洁处理与框640的浸泡处理的副产物。

一实施例中，可以含氮气体(例如，氨(NH₃))在高温(＞1,000℃)下执行框620与框650的净化处理任一者或两者，以减少清洁处理后处理腔室中残余GaCl₃的数量。可选择性在含氮与/或含氢氛围且约950℃到约1,050℃的高温且约0.001托至约5托的低压下执行腔室烘烤处理，以确保腔室清洁处理的任何残余沉积物完全离开腔室。示范性清洁处理的其他方面被描述于2008年10月2日申请的美国专利申请案12/244,440，现公开为US 2009-0149008，名称为「METHOD FOR DEPOSITING GROUP III/V COMPOUNDS」，该美国专利申请的全文以参考资料并入本文中。

某些实施例中，框610至650可重复多次以提高清洁沉积系统内部(更明确地，沉积系统的喷头与/或基座)的效率。某些实施例中，框610至650可重复约两次至约十次，较佳是约七次。

一实施例中，在预净化处理之后没有执行框610与620的情况下执行框630、640与650。框630中，将含卤素清洁气体导入基板处理腔室。一实施例中，将含氯清洁气体导入基板处理腔室。一实施例中，氮气被用来作为载气以输送氯气。一实施例中，含卤素清洁气体导入沉积腔室的流率是约1,000sccm至约10,000sccm，且较佳为约4,000sccm。载气导入基板处理腔室的流率是约1,000sccm至约15,000sccm，且较佳为约1,000sccm。

框640处，允许含卤素气体与III族元素与/或III族化合物反应以形成卤化物。一实施例中，允许含氯流体与镓反应以形成GaCl₃。一实施例中，提高腔室压力以促进氯化处理，且仍较佳地保持压力低于引发凝结所需的水平。此促进GaCl₃主要形成为气态，然而，将某些数量的GaCl₃形成为固态。允许反应发生足够的时间以将液态镓与氮化镓转换成GaCl₃。一实施例中，将腔室内的压力维持在80托至600托之间，较佳为约100托。将喷头的温度维持在约80℃至约180℃之间，且较佳为约100℃。一实施例中，将压力维持高到足以将镓与氮化镓转换成GaCl₃。一实施例中，较佳地，将大部分的GaCl₃形成于气态。然而，仍将发生某些GaCl₃的凝结，因此将某些数量的GaCl₃形成于固态。一实施例中，高压被维持2分钟至约5分钟之间，且较佳为约3分钟。

框640过程中，将卤化物自固态转换成气态。一实施例中，将GaCl₃自固态转换成气态。降低基板处理腔室内的压力，以将腔室内的压力朝向低于将卤化物自固态转换成气态的压力。举例而言，降低基板处理腔室内的压力，以将残余的GaCl₃自固态转换成气态。

一实施例中，可将腔室内的压力降低至约10毫托至约8托，且较佳为约2托。将喷头的温度维持在约80℃至约130℃之间，且较佳为约100℃。将基座的温度维持在约500℃至约700℃之间，且较佳为约650℃。一实施例中，将低压维持在2分钟至约10分钟之间，且较佳为约5分钟。

框650，将转换的气态卤化物自基板处理腔室净化。一实例中，将GaCl₃自基板处理腔室净化。为了帮助自基板处理腔室净化气态卤化物，可将净化气体(例如，惰性气体)流入基板处理腔室。举例而言，净化气体可流过喷头。举例而言，净化气体氮流入沉积腔室的流率是约1,000sccm至约15,000sccm，且较佳为约10,000sccm。一实施例中，可导入净化气体达约2分钟至约10分钟，较佳为约5分钟。

某些实施例中，可重复多次框630、640与650以提高清洁基板处理腔室内(更明确地，沉积系统的喷头与/或基座)的效率。某些实施例中，步骤630至650可重复约两次至约十次，较佳为约七次。

图6B是可用来清洁基板处理腔室的原位脉冲清洁处理660的一实施例的流程图。一实施例中，可如同图5的框530中以卤素气体执行原位腔室清洁般执行图6所示的原位脉冲清洁处理660。

图6B显示的原位脉冲清洁处理660相似于图6A显示的清洁处理600，除了基板处理腔室的初始净化/排空(框620)随后为脉冲/净化处理(框670与680)以外，脉冲/净化处理是用以自基板处理腔室移除不想要的反应副产物。清洁气体为氯的实施例中，氯气与沉积于腔室内表面上的镓及氮化镓(GaN)固体材料反应。形成三氯化镓(GaCl₃)气体作为副产物之一。GaCl₃易于凝结于基板处理腔室的内表面上。此外，凝结的GaCl₃在任何沉积腔室内表面上的GaN薄膜顶部作为钝化层，藉此禁止GaN材料的进一步蚀刻，造成某些原位清洗处理效率不那么有效。

脉冲清洁方法过程中，将含卤素气体(例如，Cl₂)导入基板处理腔室达短暂时间长度。短暂时间长度限制GaCl₃副产物产生数量，因为仅蚀刻一GaN薄层并因此避免形成GaCl₃钝化层。随后的净化处理可在GaCl₃凝结于任何表面之前将该GaCl₃自反应器移除。可如所欲般或直到完全蚀刻掉反应器表面上的GaN薄膜之前重复脉冲/净化次序多次。

如框670所示，在框620净化/排空处理腔室之后，将清洁气体脉动地输送进入处理腔室。清洁气体可包括上述的含卤素气体。一实施例中，清洁气体是氯气(Cl₂)。一实施例中，框670中的清洁气体与框610中应用的清洁气体完全一样。另一实施例中，框610与框670中应用的清洁气体是不同的清洁气体。

一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约500sccm至约10,000sccm。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约500sccm至约1,500sccm。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约700sccm。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约12.5sccm/L至约250sccm/L。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约12.5sccm/L至约37.5sccm/L。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入腔室的流率是约17.5sccm/L。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入处理腔室的时间周期是约5秒至约1分钟。一实施例中，清洁气体脉动地输送进入处理腔室的时间周期是约30秒。

如上所述，可选择性搭配清洁气体以脉动地输送载气。载气可为一或多个选自下列群组的气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，载气脉动地输送进入腔室的流率是约0sccm至约5,000sccm。一实施例中，载气脉动地输送进入腔室的流率是约2,000sccm至约3,000sccm。一实施例中，载气脉动地输送进入腔室的流率是约0sccm/L至约125sccm/L。一实施例中，载气流入腔室的流率是约50sccm/L至约75sccm/L。一实施例中，可将腔室维持在约10托至约700托的总腔室压力下。一实施例中，可将腔室维持在约0.5托至约50托的总腔室压力下。一实施例中，基座的温度是大于500℃。一实施例中，基座的温度是约550℃至约700℃。一实施例中，基座的温度是约650℃。一实施例中，喷头的温度是大于180℃。一实施例中，喷头的温度是大于260℃，举例而言，约260℃至约400℃。

参照框680，在框670中脉动地输送清洁气体之后，可净化/排空处理腔室以移除脉冲清洁处理过程中产生的清洁副产物。净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，净化气体可与框640的选择性载气完全一样。一实施例中，藉由提供流率约100sccm至约4,000sccm的净化气体脉冲来净化处理腔室。一实施例中，净化气体脉动地输送进入处理腔室的流率是约500sccm。一实施例中，藉由提供流率约2.5sccm/L至约100sccm/L的净化气体脉冲来净化处理腔室。一实施例中，净化气体脉动地输送进入处理腔室的流率是约12.5sccm/L。一实施例中，总腔室压力是约0.5托至约50托。一实施例中，总腔室压力是约10托。可执行净化/排空达约5秒至约1分钟的时间周期。一实施例中，可执行净化/排空达约30秒的时间周期。净化/排空流的时间周期应当长到足以自处理腔室移除框670的清洁处理的副产物。

框690，确定是否需要额外的脉冲/净化清洁周期。应当理解，可应用多个清洁脉冲/净化周期。若确定需要额外的脉冲/净化清洁周期，可重复框670与680的处理。一实施例中，可执行10与200个之间的脉冲/净化清洁周期。一实施例中，可执行50与100个之间的脉冲/净化清洁周期。清洁周期的数目通常取决于沉积处理过程中沉积于腔室部件上的材料厚度。可如所欲般或直到完全蚀刻掉反应器表面上的GaN薄膜的前重复脉冲/净化次序多次。某些实施例中，自腔室移除GaN约0.0001μm/清洁周期至约0.005μm/清洁周期。一实施例中，自腔室移除0.003μm/清洁周期。

脉冲/净化清洁周期的最终净化过程中，可执行相似于框650的净化处理的较长净化处理以自腔室移除任何残余反应副产物。

图7是可用于清洁基板处理腔室的原位清洁处理700的一实施例的流程图。一实施例中，可如同图5的框530以卤素气体执行原位腔室清洁般执行图7所示的原位清洁处理700。

框710，净化/排空处理腔室以移除沉积处理过程中形成的不想要的反应副产物。一实施例中，处理腔室是相似于MOCVD腔室203的MOCVD腔室。净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，藉由提供流率约1,000sccm至约30,000sccm的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约15,000sccm至约20,000sccm。一实施例中，藉由提供流率约25sccm/L至约750sccm/L的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约375sccm/L至约500sccm/L。一实施例中，腔室可维持于约0.5托至约150托的总腔室压力下。一实施例中，腔室的总压力是约100托。一实施例中，可在净化处理过程中改变总腔室压力。一实施例中，透过基座供应约5kW至约20kW的功率。一实施例中，透过基座供应的功率是约10kW。一实施例中，喷头的温度是小于100℃。一实施例中，喷头的温度被维持于约80℃。一实施例中，净化处理可持续约30秒与约5分钟之间的时间周期。一实施例中，净化处理可持续约90秒。净化气体流的时间周期应长到足以移除沉积处理残留的副产物。应当理解，可应用数个清洁周期，同时选择性的净化处理被执行于这些清洁周期之间。一实施例中，可执行两个与十个之间的净化周期。

替代地，或除了导入净化气体以外，处理腔室可减压以自处理腔室移除残余的清洁气体以及任何副产物。减压处理可造成腔室压力降低至约0.001托至约40托范围中的压力。一实施例中，减压处理可持续约0.5秒至约20秒的时间周期。

框720，确定是否需要多个净化/排空周期以自处理腔室移除反应副产物。若需要额外的周期，可重复框710的净化/排空处理，直到自处理腔室移除所欲程度的反应副产物。

某些实施例中，在框720的净化/排空处理之后且在框730A的清洁气体蚀刻或框730B的清洁气体等离子体蚀刻之前，执行温度上升处理。一实施例中，基座的温度可上升至高于500℃的温度。一实施例中，基座的温度可上升至约550℃至约700℃之间。一实施例中，基座的温度可上升至约650℃。基座提高的温度有助于形成卤素气体的反应性自由基。一实施例中，可执行温度上升处理达约15秒至约3分钟的时间周期。应用等离子体源的实施例中，可因为在等离子体处理过程中形成活性卤素气体而降低基座温度。

接下来，执行框730A的清洁气体蚀刻或框730B的清洁气体等离子体蚀刻。框730A的清洁气体蚀刻与框730B的清洁气体等离子体蚀刻可包括任何上述适当的含卤素气体。一实施例中，清洁气体是氯气(Cl₂)。清洁气体是氯气的实施例中，与加热的基座作用从而形成的氯气自由基将与腔室内表面上的GaN与Ga沉积物相互作用。在此氯化处理过程中根据下列反应(1)与(2)将GaN与Ga沉积物转换成GaCl₃，随后将GaCl₃自腔室清除。

2Ga+3Cl₂→2GaCl₃       (1)

2GaN+3Cl₂→2GaCl₃+N₂   (2)

一实施例中，清洁气体蚀刻以高压处理开始。高压有助于提高腔室中清洁气体与不想要的沉积产物(诸如，镓与氮化镓)间的反应速率。一实施例中，腔室的总压力是约5托至约500托。一实施例中，腔室的总压力是约50托至约100托。一实施例中，腔室中的总压力是约100托。较高压力(例如，100托)有助于提高腔室中清洁气体与污染物(例如，镓)间的反应速率。

高压处理过程中，清洁气体流入腔室的流率是约500sccm至约10,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约1,000sccm至约4,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约2,000sccm。一实施例中，高压处理过程中，清洁气体流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约250sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约25sccm/L至约100sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约50sccm/L。

一实施例中，清洁气体可与载气共同流动。载气可为一或多个选自下列群组的气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，载气流入腔室的流率是约500sccm至约3,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约1,000sccm至约2,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约75sccm/L。一实施例中，载气流入腔室的流率是约25sccm/L至约50sccm/L。一实施例中，可执行高压处理达约两分钟至约10分钟的时间周期。

在流率上升处理过程中可提高清洁气体的流率。一实施例中，高压处理过程中的清洁气体流率是约2,000sccm，则可在流率上升处理过程中提高清洁气体流率至约4,000sccm。一实施例中，高压处理过程中的清洁气体流率是约50sccm/L，则可在流率上升处理过程中提高清洁气体流率至约100sccm/L。一实施例中，搭配高压处理执行清洁气体流率上升处理。另一实施例中，在高压处理之后执行清洁气体流率上升处理。一实施例中，可执行流率上升处理达约15秒至约3分钟的时间周期。

框730B，执行清洁气体等离子体蚀刻的处理中，可产生卤素气体(例如，氯气)等离子体以进行清洁/沉积处理。一实施例中，等离子体可为原位等离子体。另一实施例中，等离子体可为异位等离子体。如本文所述，可以MOCVD腔室硬件的部分包括远端等离子体产生器。对于某些实施例而言，可自顶板上方或透过输送含Ga前驱物的管道输送氯气或等离子体。可应用的等离子体形式并不专门限于氯气，可包括氟、碘或溴。用来产生等离子体的源气体可为卤素(诸如，Cl₂、Br₂、F₂或I₂)或可为含有V族元素(诸如，N、P或As)的气体，例如NF₃。

框740，降低腔室压力以提高蒸发速率。一实施例中，将腔室压力降低至约1毫托至约5托。应用氯气作为清洁气体的实施例中，通常偏向较低压力以保持GaCl₃处于气相。一实施例中，在流率上升处理过程中部分或完全地降低腔室压力。另一实施例中，在流率上升处理之后降低腔室压力。一实施例中，可执行腔室压力降低处理达约两分钟至约10分钟的时间周期。

框750A，执行另一清洁气体蚀刻处理。在高压下执行清洁气体蚀刻。一实施例中，腔室的总压力是约5托至约500托。一实施例中，腔室的总压力是约50托至约100托。一实施例中，腔室中的总压力是约100托。清洁气体流入腔室的流率是约500sccm至约10,000sccm。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约1,000sccm至约4,000sccm。清洁气体流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约250sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约25sccm/L至约100sccm/L。一实施例中，清洁气体流入腔室的流率是约100sccm/L。一实施例中，清洁气体可与载气共同流动。载气可为一或多个选自下列的群组的气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，载气流入腔室的流率是约500sccm至约3,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约1,000sccm至约2,000sccm。一实施例中，载气流入腔室的流率是约12.5sccm/L至约75sccm/L。一实施例中，载气流入腔室的流率是约25sccm/L至约50sccm/L。一实施例中，可执行清洁气体蚀刻处理达约2分钟至约10分钟的时间周期。

框750B，执行清洁气体等离子体蚀刻的处理中，可产生氯气等离子体以进行清洁/沉积处理。一实施例中，等离子体可为原位等离子体。另一实施例中，等离子体可为异位等离子体。可应用的等离子体形式并不专门限于氯，其可包括氟、碘或溴。用来产生等离子体的源气体可为卤素(诸如，Cl₂、Br₂、F₂或I₂)或可为含有V族元素(诸如，N、P或As)的气体，例如NF₃。

一实施例中，可贯穿框730A、730B、740、750A与750B的处理维持在温度上升处理过程中建立的基座温度。一实施例中，基座的温度高于约500℃。一实施例中，基座的温度是约550℃至约700℃。一实施例中，基座的温度是约650℃。一实施例中，喷头的温度是约50℃至约200℃。一实施例中，喷头的温度是约80℃至约100℃。一实施例中，框730A、730B、740、750A与750B的清洁处理持续的时间周期通常长到足以自腔室表面与腔室部件(包括喷头)表面移除含镓沉积物，诸如镓与GaN沉积物。

框760，确定是否需要额外的清洁周期。应当理解，可应用多个清洁周期，同时选择性的净化处理被执行于这些清洁周期之间。若确定需要额外的清洁周期，可重复框730A、730B、740、750A与750B的处理。一实施例中，可执行3与10个之间的清洁周期。清洁周期的数目通常取决于沉积处理过程中沉积于腔室部件上的材料厚度。

框770，净化/排空处理腔室以移除清洁处理过程中形成的清洁副产物。如上所述，净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，藉由提供流率约1,000sccm至约30,000sccm的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约15,000sccm至约20,000sccm。一实施例中，藉由提供流率约25sccm/L至约750sccm/L的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约375sccm/L至约500sccm/L。一实施例中，可将腔室维持于约0.5托至约150托的总腔室压力下。一实施例中，腔室的总压力可约为100托。一实施例中，基座的温度高于约500℃。一实施例中，基座的温度是约550C至约700℃。一实施例中，基座的温度是约650℃。一实施例中，喷头的温度低于100℃。一实施例中，将喷头的温度维持于约80℃下。一实施例中，可将净化气体流入处理腔室达约30秒与约5分钟间的时间周期。净化气体流的时间周期通常应该长到足以移除清洁处理残留的副产物。

图8是可用来清洁基板处理腔室(例如，HVPE腔室)的原位清洁处理800的一实施例的流程图。一实施例中，可如同图5的框530中以卤素气体执行的原位腔室清洁般执行图8所示的原位清洁处理800。HVPE腔室的示范实施例与HVPE腔室的其他方面被描述于2007年6月24日申请的美国专利申请案11/767,520，现公开为US 2008-0314311，名称为「HVPE TUBE SHOWERHEADDESIGN」；及2009年12月14日申请且共同受让的美国专利申请案12/637,019，名称为「HVPE CHAMBER HARDWARE」，该美国专利申请的全文以参考资料并入本文中。

某些实施例中，HVPE腔室是热壁反应器，可不需要循环或低压。框810，执行原位含卤素清洁气体蚀刻。可利用本文所述的任何适当的清洁气体执行清洁气体蚀刻。一实施例中，可利用氯气执行清洁气体蚀刻。一实施例中，清洁气体蚀刻处理过程中，基座的温度是大于约500℃。一实施例中，基座的温度是约550℃至约700℃。一实施例中，基座的温度是约650℃。一实施例中，清洁气体蚀刻处理过程中，将腔室压力维持于约400托至约500托。一实施例中，将腔室压力维持于约450托。一实施例中，清洁气体蚀刻处理过程中，清洁气体的流率是在约1,000sccm与约5,000sccm之间。一实施例中，清洁气体蚀刻处理过程中，清洁气体的流率是在约25sccm/L与约125sccm/L之间。一实施例中，执行清洁气体蚀刻的时间周期是长到足以自处理腔室移除污染物。一实施例中，清洁气体蚀刻处理的长度可在约15分钟与约30分钟之间变化。

一实施例中，在框810的清洁气体蚀刻之后且在框540的选择性后-原位腔室清洁处理之前执行温度上升处理(框820)。一实施例中，可将温度自约600C至约700℃之间提高至约900℃至约1,100℃之间以准备用于腔室烘烤处理。

参照图5，在框530的原位腔室清洁处理之后，可执行选择性的后-原位腔室清洁处理。某些实施例中，后-原位腔室清洁处理的目的是用以移除任何残留于腔室中的残余清洁副产物，例如残余含氯化合物(例如，GaCl₃)。以卤素气体(例如，氯气)清洁腔室的过程中，藉由与氯气-基清洁气体的反应将腔室内表面上的涂层转换成GaCl₃。由于GaCl₃的低气相压力，GaCl₃凝结于腔室中的冷却表面上，包括水冷式腔室壁或水冷式气体入口端口，例如喷头。残余的GaCl₃可能在例如GaN外延层生成过程中将氯气释放到多个层中，这危害材料结晶品质、该层的光学与电子特性。选择性的后-原位腔室清洁可选自下列处理：低压净化、抽吸/净化循环、腔室烘烤处理、喷头冲洗处理、与它们的组合。

一实施例中，后-原位腔室清洁处理是腔室烘烤处理。可在约900℃至约1,100℃的高温且含氮与/或含氢氛围下执行腔室烘烤处理。一实施例中，温度是在约900℃至约1,000℃之间。一实施例中，温度是在约950℃至约1,050℃之间。一实施例中，在低腔室压力下执行腔室烘烤处理。一实施例中，低腔室压力是约0.001托至约10托以确保自腔室移除来自腔室清洁处理的任何残余沉积物。一实施例中，腔室压力是约7.5托。一实施例中，执行腔室烘烤处理的时间周期长到足以确保来自腔室清洁处理的任何残余沉积物已经离开腔室。一实施例中，烘烤时间可在约15分钟与约1小时之间变动。含卤素气体是氯气的实施例中，高温烘烤将自腔室移除残余的GaCl₃沉积物。

一实施例中，可在高温下以含氮气体(例如，氨(NH₃))执行腔室烘烤处理，以减少清洁处理后处理腔室中的残余GaCl₃数量。

一实施例中，藉由以大于900℃的温度及约100托至约760托的压力将约1,000sccm至约10,000sccm的NH₃流至涂覆腔室达一时间周期(例如，约30分钟)来执行NH₃处理。一实施例中，藉由将约25sccm/L至约250sccm/L的NH₃流至涂覆腔室来执行NH₃处理。一实施例中，在整个NH₃处理过程中，NH₃流率与腔室压力两者在低压(例如，100托)与高压(760托)与/或低流率与高流率之间变动与/或循环。广范围的NH₃流动与腔室压力在腔室内产生湍流，这提高了NH₃与腔室涂层反应的效率。并非受限于理论，但一般认为湍流形态可提高NH₃气体的动能从而产生较高的反应速率。

某些实施例中，可替代或搭配本文所述的原位腔室清洁处理来执行NH₃腔室处理。

以NH₃腔室处理替代原位腔室清洁的实施例中，NH₃腔室处理使腔室(包括喷头)的内表面上的不想要的沉积变得稳定，使得以可与腔室污染前产生的膜的品质相当的程度来产生随后沉积膜(例如，MQWs)的晶体与光学特性。也就是说，即便喷头上存在显著的涂层，NH₃腔室处理能产生高品质InGaN MQWs活性层。

并非受限于理论，但一般认为在约900℃至1,150℃的高温下将NH₃流入腔室可将氨打破成双原子氮与氢。当产生氮原子时，氮原子与富含Ga的涂层反应，以形成稳定的GaN合金。一旦使涂层变得稳定之后，涂层便不会负面地影响随后沉积膜的结晶与光学特性。某些实施例中，举例而言可藉由缩短处理时间来提高NH₃处理效率。对于在腔室内产生湍流且提高氨与腔室涂层交互作用的机会而言，高压与低压NH₃流是不可缺少的。

一实施例中，后-原位腔室清洁处理是抽吸/净化循环。抽吸/净化循环的净化气体可为一或多个选自下列群组的净化气体：氩、氮、氢、氦、氖、氙与它们的组合。一实施例中，藉由提供流率约1,000sccm至约30,000sccm的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约15,000sccm至约20,000sccm。一实施例中，藉由提供流率约25sccm/L至约750sccm/L的净化气体来净化处理腔室。一实施例中，净化气体提供至处理腔室的流率是约375sccm/L至约500sccm/L。一实施例中，可将腔室维持于约0.5托至约150托的总腔室压力下。一实施例中，腔室的总压力可约为100托。一实施例中，基座的温度是约600℃至约1,000℃。一实施例中，基座的温度是约900℃。一实施例中，喷头的温度是小于100℃。一实施例中，将喷头的温度维持在约80℃。一实施例中，净化气体流入处理腔室的时间周期是在约30秒与约5分钟之间。净化气体流的时间周期通常应当长到足以移除清洁处理残留的副产物。

一实施例中，后-原位腔室清洁处理是低压净化，其中藉由降低腔室中的压力至约0.001托至约5托之间而自腔室排空腔室中的残余副产物。

一实施例中，后-原位腔室清洁处理包括喷头冲洗处理。某些实施例中，原位卤素腔室清洁过程中，卤素清洁气体(例如，Cl₂)与前驱物(例如，TMG)流过相同的喷头气体导管。气体导管中残余的前驱物气体与清洁气体间的反应会导致喷头的气体导管阻塞。某些实施例中，期望在执行原位清洗之前执行喷头冲洗处理。举例而言，参照图5，可在框520之后且框540之前执行喷头冲洗处理。某些实施例中，除了预-原位腔室清洁喷头冲洗以外，可在框530的原位清洁之后执行额外的喷头冲洗。举例而言，可作为框540中执行的后-原位清洗的部分来执行喷头冲洗。某些实施例中，可在本文所述的腔室烘烤处理之后执行喷头冲洗。另一实施例中，可在本文所述的腔室烘烤处理之前执行喷头冲洗。一实施例中，喷头冲洗包括将惰性气体流过喷头的导管，且先前有清洁气体流过喷头的导管。一实施例中，惰性气体可包括任何本文所述的惰性气体与/或净化气体。一实施例中，惰性气体流过喷头的气体导管的流率是在约100sccm至约1,000sccm之间。执行喷头冲洗的时间周期是足以自喷头的导管移除残余前驱物沉积物。一实施例中，执行喷头冲洗的时间周期是在约2分钟与约20分钟之间。

某些实施例中，期望结合选择性的后-原位腔室处理。举例而言，一实施例中，可在腔室烘烤处理之后进行净化/排空处理。

某些实施例中，选择性的后-原位腔室处理可包括沉积腔室涂层(诸如，GaN或AlN)以进一步减少原位清洁处理的后残留于腔室中的任何残余氯气。举例而言，在上述的NH₃净化后，将TMGa或TMAl与NH₃流入腔室，以在腔室的内表面上形成GaN或AlN薄层(厚度在约10nm与约500nm之间)。此在NH₃处理后的额外GaN或AlN涂层可进一步减少随后沉积层中的氯水平。

某些实施例中，本文所述的清洁处理过程中，期望藉由提高基板支撑件314的高度以致相对于处理过程中基板支撑件314与喷头组件304间的距离减少基板支撑件314与喷头组件304间的距离来提高清洁处理的效力。我们相信，藉由减少喷头组件304与基板支撑件314间的距离，基板支撑件314加热喷头组件304可造成清洁处理效率的提高。一实施例中，清洁处理过程中，可离开喷头约3mm至约12mm配置基板支撑件。另一实施例中，清洁处理过程中，可离开喷头约5mm至约10mm配置基板支撑件。另一实施例中，可离开喷头小于10mm配置基板支撑件。一般而言，沉积过程中，基板支撑件314与喷头组件304间的距离是10mm或更大。

图9A是图7所示的腔室清洁处理后的完整LED生成的SIMS深度剖面。图9B是图7所述的腔室清洁处理后的完整LED生成的SIMS深度剖面。如图9A与图9B所示，在本文所述的清洁处理后产生的LED的品质并不受到影响。如图9A所示，本文所述的清洁处理并不影响完整LED的SIMS深度剖面化学组成，特别不影响InGaN MQWS(Ga、In、Al、Si、N、Mg)。如图9B所示，氯气水平是约1x10¹⁵cm^-3且位于SIMS检测极限。

虽然上述是针对本发明的实施例，但可在不悖离本发明的基本范围下设计出本发明的其他与更多实施例，而本发明的范围是由权利要求书所界定。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种在处理腔室中处理一或多个基板的方法，包括：

在置于处理腔室的处理空间中的一或多个基板与腔室表面上沉积一或多个含III族的层；

传送该一或多个基板离开该处理空间；

输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间，以自该腔室表面移除该一或多个含III族的层中的任一层的至少一部分；及

在输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间之后，输送一定数量的净化气体进入该处理空间。

2.如权利要求1所述的方法，更包括：

重复输送一定数量的卤素清洁气体与输送一定数量的净化气体进入该处理空间的步骤，直到自该处理腔室移除留在腔室表面上的该一或多个含III族的层中的任一层的期望的部分为止。

3.如权利要求1所述的方法，其中输送一定数量的卤素清洁气体的步骤包括：脉动地输送该卤素清洁气体进入该处理空间达五秒与一分钟之间的时间周期；及

其中该输送一定数量的净化气体的步骤包括：脉动地输送该净化气体进入该处理空间达约5秒与约30秒之间的时间周期。

4.如权利要求1所述的方法，其中该卤素清洁气体包括选自包含氟与氯的群组的卤素气体。

5.如权利要求1所述的方法，其中传送一或多个基板离开该处理腔室的步骤包括：在不将该一或多个基板暴露于大气的情况下，传送该一或多个基板至负载锁定腔室。

6.如权利要求1所述的方法，更包括：在输送含卤素清洁气体进入该处理空间之前，减少该处理腔室的腔室表面与该处理腔室的基板支撑件之间的距离，以致该基板支撑件与该腔室表面之间的距离小于在沉积一或多个含III族的层的过程中该基板支撑件与该腔室表面之间的距离，其中该腔室表面是喷头的表面。

7.如权利要求1所述的方法，其中该一或多个含III族的层是氮化镓，而该腔室表面是选自下列的至少一个的腔室部件的表面：沉积腔室的基板支撑件、载具与喷头。

8.如权利要求1所述的方法，更包括：

在输送一定数量的净化气体进入该处理空间之后，藉由在约950℃至约1,050℃的温度且约0.001托至约5托的腔室压力下将该处理空间暴露于含氮与/或含氢的氛围来执行腔室烘烤处理。

9.如权利要求1所述的方法，更包括：

在输送一定数量的净化气体进入该处理空间之后，在大于900℃的温度且约100托至约760托的腔室压力下，以约1,000sccm至约10,000sccm之间的流率使氨(NH₃)流入该处理空间。

10.如权利要求9所述的方法，其中在使NH₃流入该处理空间的同时，改变该流率与该腔室压力，以在该基板处理空间内部产生湍流形态，好让NH₃与含III族的层有效地反应。

11.如权利要求1所述的方法，其中输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间的步骤包括：

将该腔室表面暴露于该卤素清洁气体；

允许该含卤素气体与该一或多个含III族的层发生反应，以形成卤化物；及

将该卤化物转换成气体形态。

12.如权利要求1所述的方法，其中该处理腔室是金属有机化学气相沉积(MOCVD)处理腔室。

13.一种用于制造化合物氮化物半导体器件的整合处理系统，包括：

一或多个基板处理腔室，用以在位于该基板处理腔室中的一或多个基板上形成一或多个III族化合物氮化物半导体层；

卤素气体源，所述卤素气体源与该一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，用以脉动地输送卤素气体进入该一或多个基板处理腔室的处理空间；及

净化气体源，所述净化气体源与该一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，用以脉动地输送净化气体进入该一或多个基板处理腔室的处理空间。

14.如权利要求13所述的整合处理系统，更包括：

传送区，所述传送区与该一或多个基板处理腔室是可传送地连通的；

机器人组件，该机器人组件被置于该传送区中，用以传送该一或多个基板；及

负载锁定腔室，该负载锁定腔室与该传送区是可传送地连通的。

15.如权利要求14所述的整合处理系统，其中该一或多个基板处理腔室是选自下列：一或多个金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室、一或多个氢化物气相外延(HVPE)腔室、以及前述腔室的组合。

16.如权利要求13所述的整合处理系统，更包括：

基板支撑件和喷头组件，所述基板支撑件和喷头组件被置于该一或多个基板处理腔室中的至少一个中；以及

处理控制设备，所述处理控制设备被配置成引起一种举升以相对于喷头组件将基板支撑件置于两个或更多个期望的位置处。

17.如权利要求1所述的方法，其中输送一定数量的净化气体这一步骤的至少一部分发生于在输送一定数量的卤素清洁气体的过程中所形成的反应副产物凝结于该基板处理腔室的内表面上之前。

18.一种在处理腔室中处理一或多个基板的方法，包括：

通过喷头组件，朝着基板支撑件输送第一处理气体，该基板支撑件位于离该喷头组件第一距离处；以及

通过喷头组件，朝着基板支撑件输送第二处理气体，该基板支撑件位于离该喷头组件第二距离处。

19.如权利要求18所述的方法，其中第二处理气体包括氯气(Cl₂)或氟气(F₂)。

20.如权利要求19所述的方法，其中第一处理气体包括III族前驱物，并且第二处理气体不包括III族前驱物。

21.如权利要求18所述的方法，其中第一处理气体包括III族前驱物，并且第二处理气体包括卤素气体，其中，所述第一距离大于所述第二距离。

22.如权利要求18所述的方法，其中

通过喷头组件输送第一处理气体还包括：在输送第一处理气体之前，将一或多个基板放在基板支撑件的表面上，并且

通过喷头组件输送第二处理气体还包括：在输送第二处理气体之前，自基板支撑件移除该一或多个基板，其中，第一处理气体包括III族前驱物，并且第二处理气体包括卤素气体。

Claims (15)

1.一种在处理腔室中处理一或多个基板的方法，包括：

将置于沉积处理腔室的处理空间中的一或多个基板与腔室部件的表面暴露于第一前驱物气体，以在该一或多个基板与该腔室部件的表面上沉积一或多个含III族的层，该第一前驱物气体含有至少一III族元素与含氮前驱物；

传送该一或多个基板离开该处理空间；

输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间，以自该腔室部件的表面移除该含III族的层的至少一部分；及

在输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间后输送一定数量的净化气体进入该处理空间，以自该处理空间移除该卤素清洁气体与该含III族的层发生反应所形成的反应副产物，其中输送一定数量的净化气体的步骤被配置成实质上避免在输送该含卤素气体的过程中所形成的反应副产物凝结于该腔室部件的表面上。

2.如权利要求1所述的方法，更包括：

重复输送一定数量的卤素清洁气体与输送一定数量的净化气体进入该处理空间的步骤，直到自该腔室部件的表面移除该含III族的层的期望的部分为止。

3.如权利要求1所述的方法，其中输送一定数量的卤素清洁气体的步骤包括脉动地输送该卤素清洁气体进入该处理空间达五秒与一分钟之间的时间周期，以限制所产生的反应副产物的数量；及

其中该输送一定数量的净化气体的步骤包括脉动地输送该净化气体进入该处理空间达约5秒与约30秒之间的时间周期，以限制所产生的反应副产物的数量。

4.如权利要求1所述的方法，其中该卤素清洁气体包括选自包含氟与氯的群组的卤素气体。

5.如权利要求1所述的方法，其中传送一或多个基板离开该处理腔室的步骤包括：在不将该一或多个基板暴露于大气的情况下，传送该一或多个基板至负载锁定腔室。

6.如权利要求1所述的方法，更包括：在输送含卤素清洁气体进入该处理空间之前，减少该处理腔室的腔室部件与该处理腔室的基板支撑件之间的距离，以藉由加热该部件而加强该部件的清洁，以致相对于将该一或多个基板与腔室部件的表面暴露的过程中该基板支撑件与该腔室部件之间的距离而减少该基板支撑件与该腔室部件之间的距离，其中该腔室部件是喷头。

7.如权利要求1所述的方法，其中该含III族的层是氮化镓，而该腔室部件是选自下列的至少一者：沉积腔室的基板支撑件、载具与喷头。

8.如权利要求1所述的方法，更包括：

在输送一定数量的净化气体进入该处理空间之后，藉由在约950℃至约1,050℃的温度且约0.001托至约5托的腔室压力下将该处理空间暴露于含氮与/或含氢氛围来执行腔室烘烤处理，以减少该处理空间中来自该腔室清洁处理的残余沉积物。

9.如权利要求1所述的方法，更包括：

在输送一定数量的净化气体进入该处理空间之后，在大于900℃的温度且约100托至约760托的腔室压力下，以约1,000sccm至约10,000sccm之间的流率使氨(NH₃)流入该处理空间。

10.如权利要求9所述的方法，其中在使NH₃流入该处理空间的同时，改变该流率与该腔室压力，以在该基板处理空间内部产生湍流形态，好让NH₃与含III族的层有效地反应。

11.如权利要求1所述的方法，其中输送一定数量的卤素清洁气体进入该处理空间的步骤包括：

将该腔室部件的表面暴露于该卤素清洁气体；

允许该含卤素气体与该含III族的层发生反应，以形成卤化物；及

将该卤化物转换成气体形态。

12.如权利要求1所述的方法，其中该处理腔室是金属有机化学气相沉积(MOCVD)处理腔室。

13.一种用于制造化合物氮化物半导体器件的整合处理系统，包括：

一或多个基板处理腔室，用以在置于该基板处理腔室中的一或多个基板上形成一或多个III族化合物氮化物半导体层；

卤素气体源，所述卤素气体源与该一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，用以脉动地输送卤素气体进入该一或多个基板处理腔室的处理空间，以自该基板处理腔室的一或多个内表面移除在该一或多个基板上形成一或多个III族化合物氮化物半导体层时所沉积的不想要的沉积累增物的至少一部分，其中该卤素气体源包括卤素气体，该卤素气体包括氟或氯；及

净化气体源，所述净化气体源与该一或多个基板处理腔室中的至少一者耦接，用以脉动地输送净化气体进入该一或多个基板处理腔室的处理空间，以自该一或多个基板处理腔室移除该卤素气体与该不想要的沉积累增物发生反应所形成的反应副产物。

14.如权利要求13所述的整合处理系统，更包括：

传送区，所述传送区与该一或多个基板处理腔室是可传送地连通的；

机器人组件，所述机器人组件被置于该传送区中，用以传送该一或多个基板；及

负载锁定腔室，所述负载锁定腔室与该传送区是可传送地连通的；其中传送该一或多个基板的步骤包括：在不将该基板暴露于大气的情况下，将该一或多个基板自该一或多个基板处理腔室传送至负载锁定腔室。

15.如权利要求14所述的整合处理系统，其中该一或多个基板处理腔室是选自下列：一或多个金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室、一或多个氢化物气相外延(HVPE)腔室、以及前述腔室的组合。

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