CN102828168B - 形成半导体材料的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种用以形成半导体材料的系统与方法。系统包括承座部件、喷气部件、至少一基板固定座以及中央部件。承座部件旋转于中央轴而喷气部件设置于承座部件上方但不直接接触承座部件。基板固定座设置于承座部件上，可围绕中央轴以及与其相对应的固定座轴旋转。系统还包括至少一个第一输入口、至少一个第二输入口以及至少一个第三输入口。第一输入口形成于中央部件内；第三输入口形成于喷气部件内，且第三输入口与中央部件的距离较远于第二输入口与中央部件的距离。
Description
技术领域
本发明是有关于一种用以形成半导体材料的方法和系统，且特别是有关于一种用以形成半导体材料的反应系统(reactionsystem)和其相关方法。虽然本发明以应用于形成第三族氮化物材料(Group-IIInitridematerials)为例，但应了解本发明具有更广泛的应用性。
背景技术
有机金属化学气相沉积(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，MOCVD)己广泛地应用于制作具第三族氮化物材料(例如：氮化铝(aluminumnitride)、氮化镓(galliumnitride)和/或氮化铟(indiumnitride))的磊晶层(epitaxiallayer)。一般来说，有机金属化学气相沉积系统具有容易使用以及适用于大量制造等特性。通常第三族氮化物材料由至少一第三族有机金属(MetalOrganic，MO)气体以及至少一第五族(Group-V)气体所形成。其中，上述第三族有机金属气体包含三甲基镓TMG(例如：TMGa，trimethylgallium且/或(CH3)3Ga)、三甲基铝TMA(例如：trimethylaluminum且/或(CH3)3Al)、且/或三甲基铟TMI(例如：trimethylindium且/或(CH3)3In)。再者，上述第五族气体包含氨(例如：NH3)。
氨气主要是用来提供氮原子，而氨的解离效率(dissociationefficiency)主要取决于温度；也就是，在较高的温度下氨的解离效率愈高。举例来说，在800℃时，氨的解离效率仅约在10%，而在900℃时，氨的解离效率则提高到20%。而第三族有机金属气体在相对较低的温度下(例如：300℃–400℃)，即开始解离。
一旦氨气与第三族有机金属气体解离后，固态的第三族氮化物材料即可形成。在形成第三族氮化物材料过程中，为了避免第三族氮化物材料过早或过晚的形成，必须精确地对这些气体加热与传输。举例来说，第三族氮化物材料必须避免沉积于有机金属化学气相沉积系统内不相关的部件表面上，也不应随着其它副产品而排出有机金属化学气相沉积系统。相反地，第三族氮化物材料应该形成于基板(substrate)表面上(例如：晶圆(wafer)表面)，如此才可降低清理费用以及反应材料的消耗。
此外，对于不同的第三族氮化物材料(例如：氮化镓和氮化铟)，其用以形成磊晶层的成长条件亦有显著的不同。举例来说，氮化镓的较佳成长温度高于1000℃，而氮化铟的较佳成长温度则低于650℃。再者，在形成氮化铟镓(indium-galliumnitride)的过程中，为了降低氮化铟间铟原子与氮原子间的解离，其成长温度必须限制在相对较低的温度下。然而在此相对较低的成长温度下，为了给化学反应提供足够的氮原子，必须提供大量的氨。通常，氮化铟其所消耗的氮是数倍于氮化镓或氮化铝其所消耗的氮。仅管提高氨气的分压可提高氮原子供应量，但是在如此高的分压下，将造成磊晶层表面的不均匀以及制造成本的提高。
因此，改进用以形成第三族氮化物材料的技术实属必要。
发明内容
本发明是有关于一种用以形成半导体材料的方法和系统，且特别是有关于一种用以形成半导体材料的反应系统和其相关方法。虽然本发明以应用于形成第三族氮化物材料为例，但应了解本发明具有更广泛的应用性。
本发明提出一种形成半导体材料的系统，包括承座部件、喷气部件、至少一基板固定座以及中央部件。承座部件围绕中央轴旋转，而喷气部件设置于承座部件上方但不直接接触承座部件。基板固定座设置于承座部件上。系统进一步包括至少一个第一输入口、至少一个第二输入口以及至少一个第三输入口。第一输入口形成于中央部件内；第三输入口形成于喷气部件内，且第三输入口与中央部件的距离较远于第二输入口与中央部件的距离。第一输入口以第一流率将第一气体喷出中央部件；第二输入口以第二流率提供第二气体；第三输入口以第三流率将第三气体由喷气部件朝承座部件喷出。系统可设定为分别调整第二流率与第三流率。至少一个基板固定座分别具有固定座轴，且设定为可在围绕中央轴旋转的同时围绕其所对应的固定座轴旋转；至少一个第二输入口与至少一个第三输入口均设置在中央轴与至少一个基板固定座的固定座轴之间的区域内。
本发明另外提供一种形成半导体材料的方法，包括：
提供用以形成半导体材料的系统，该系统包括中央部件，承座部件与喷气部件，该喷气部件设置于该承座部件上方但不直接接触该承座部件，该系统更包括形成于该中央部件内的至少一个第一输入口，至少一个第二输入口以及形成于该喷气部件内的至少一个第三输入口，且该第三输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离；
选择流经该第一输入口、该第二输入口以及该第三输入口至少其中之一的氨气的流率；
选择第一流率和第二流率，其中第三族有机金属气体流经该第二输入口的流率为第一流率，该第三族有机金属气体流经该第三输入口的流率为第二流率，该第一流率与该第二流率之和等于第三流率；
当该第三族有机金属气体仅流经该第二输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，以第一距离函数得出该第三族氮化物材料的第一成长率；
当该第三族有机金属气体仅流经该第三输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，以第二距离函数得出该第三族氮化物材料的第二成长率；以及
经由相加该第一成长率与该第二成长率，以第三距离函数得出该第三族氮化物材料的第三成长率，其中，该第三成长率相对应于该第二输入口的该第一流率与该第三输入口的该第二流率。
本发明另外提供一种形成半导体材料的方法，包括：
提供用以形成半导体材料的系统，该系统包括中央部件，承座部件，喷气部件与设置于该承座部件上的至少一个基板固定座，该喷气部件设置于该承座部件上方但不直接接触该承座部件，该系统更包括形成于该中央部件内的至少一个第一输入口，至少一个第二输入口与形成于该喷气部件内的至少一个第三输入口，且该第三输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离；
选择流经该第一输入口、该第二输入口与该第三输入口至少其中之一的氨气的流率；
当第三族有机金属气体仅以第一流率流经该第二输入口时，至少根据该氨气流率相关的信息，以第一距离函数得出该第三族氮化物材料的第一成长率；
当该第三族有机金属气体仅以该第一流率流经该第三输入口时，至少根据该氨气流率相关的信息，以第二距离函数得出该第三族氮化物材料的第二成长率；
选择第二流率和第三流率，其中该第三族有机金属气体流经该第二输入口的流率为第二流率，该第三族有机金属气体流经该第三输入口的流率为第三流率，该第二流率与该第三流率之和等于该第一流率；以及
根据与该第二流率和该第三流率相关的信息，经由权重相加该第一成长率与该第二成长率，以一第三距离函数得出该第三族氮化物材料的一第三成长率。
综上所述，经由本发明的反应系统，有机金属气相沉积可在较少消耗气体(例如氨气)情况下被执行。再者，在形成第三族氮化物材料(例如：氮化铝、氮化镓和/或氮化铟)中，本发明的反应系统亦可降低成本及改进有机金属气相沉积流程。
附图说明
图1A、1B是本发明一个实施例的一种用以形成第三族氮化物材料的反应系统示意图。
图2是本发明一个实施例的一种利用反应系统以调整第三族氮化物材料的成长率分布的方法流程图。
图3是本发明一个实施例的反应系统的温度分布示意图。
图4是本发明一个实施例在围绕承座轴旋转但不围绕固定座轴旋转的情况下，氮化镓的成长率对径向距离的函数示意图。
图5是本发明一个实施例在同时围绕承座轴与固定座轴旋转的情况下，氮化镓的成长率对径向距离的函数示意图。
图6是经由本发明的迭加法与常用的二维计算所得出的氮化镓成长率的比较示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的化学气相沉积装置的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。
本发明是有关于一种用以形成半导体材料的方法和系统，且特别是有关于一种用以形成半导体材料的反应系统(reactionsystem)和其相关方法。虽然本发明以应用于形成第三族氮化物材料(Group-IIInitridematerials)为例，但应了解本发明具有更广泛的应用性。
图1A与图1B是本发明一个实施例的一种用以形成至少一第三族氮化物材料的反应系统示意图。图1A与图1B所示的反应系统仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。其中，图1A其所绘示为反应系统100的侧面图，图1B其所绘示为反应系统100的平面视图。反应系统100包括喷气部件(showerheadcomponent)110、承座(susceptor)120、输入口(inlet)101～104、至少一个基板固定座(substrateholder)130、至少一个加热装置(heatingdevice)124、输出口(outlet)140以及中央部件(centralcomponent)150。再者，中央部件150、喷气部件110、承座120以及基板固定座130(设置于承座120上)形成反应腔室(reactionchamber)160。再者，每一基板固定座130用于承载至少一基板122(例如：晶圆(wafer))。
虽然反应系统100由上述多个部件所组成，然而任何熟悉此技艺者亦可对其作适当的替换、修改或变化。
在本实施例中，输入口101形成于中央部件150内，且以大致平行于喷气部件110的表面112的方向提供至少一种气体。也就是，至少一种气体于邻近反应腔室160中央流向(例如：向上流动)反应腔室160，再经由输入口101喷出至反应腔室160内。输入口102～104形成于喷气部件110内，且以大致垂直于表面112的方向提供至少一种气体。
表1其所绘示为根据本实施例输入口101～104其可提供的不同种类的气体。
表1
在本实施例中，承座120可围绕承座轴(susceptoraxis)128(例如：中央轴)旋转，且每一基板固定座130可围绕其所对应的固定座轴(holderaxis)126旋转。基板固定座130可随着承座120围绕承座轴128旋转的同时围绕其所对应的固定座轴126旋转。在同一基板固定座130上的基板122围绕同一固定座轴126旋转。
根据本实施例，围绕着承座轴128，每一输入口101～104以及输出口140具有环形结构。基板固定座130可以一个或一个以上，图中以八个基板固定座130为例，这些基板固定座130围绕承座轴128均匀设置。每一个基板固定座130可承载多个基板122，图中以七个基板122为例。
在图1A与图1B中，符号A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、L、M、N与O根据不同实施例其在反应系统100中代表不同的长度。在本实施例中:
A代表承座轴128与输入口102的内侧间的距离；
B代表承座轴128与输入口103的内侧间的距离；
C代表承座轴128与输入口104的内侧间的距离；
D代表承座轴128与输入口104的外侧间的距离；
E代表承座轴128与输入口101间的距离；
F代表承座轴128与输出口140的内侧间的距离；
G代表承座轴128与输出口140的外侧间的距离；
H代表喷气部件110的表面112与承座120的上表面114间的距离；
I代表输入口101的高度；
J代表喷气部件110的表面112与输出口140间的距离；
L代表承座轴128与基板固定座130的外侧间的距离；
M代表承座轴128与基板固定座130的内侧间的距离；
N代表承座轴128与加热装置124的内侧间的距离；
O代表承座轴128与加热装置124的外侧间的距离。
此外，L减去M即为基板固定座130的直径。反应腔室160的高度H等于或小于20mm或者等于或小于15mm。输入口101的高度I小于喷气部件110的表面112与承座120的上表面114间的距离H。表2其所绘示为根据本实施例上述符号其实际的量度大小。
表2
| 符号 | 量度大小(单位:mm) |
| A | 105 |
| B | 120 |
| C | 150 |
| D | 165 |
| E | 100 |
| F | 330 |
| G | 415 |
| H | 10 |
| I | 5 |
| J | 150 |
| L | 310 |
| M | 145 |
| N | 96 |
| O | 320 |
在本实施例中，基板固定座130设置在承座120上。加热装置124设置在基板固定座130下方。加热装置124向反应腔室160的中央处延伸，且超出其所对应的基板固定座130。加热装置124用于将输入口101～104以及输出口140所流出的气体在到达基板固定座130前对其预加热(preheat)。
如前所述，图1A与图1B所示的系统仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来说，输入口102可由多个输入口所取代，且/或输入口104可由多个输入口所取代。输入口102也可形成在中央部件150内且以大致平行于喷气部件110的表面112的方向提供至少一种气体。
图2是本发明一个实施例的一种利用反应系统100调整至少一第三族氮化物材料的至少一成长率(growthrate)分布的方法流程图。图2所示的方法仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。方法200包括以下歩骤:首先，为流经输入口内的至少一第五族(Group-V)气体与至少一载流气体(carriergas)选择其流率(flowrate)(歩骤210)；当至少一有机金属气体仅流经输入口102时，得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布(歩骤220)；当至少一有机金属气体仅流经输入口104时，得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布(歩骤230)；选择至少一有机金属气体于输入口102与输入口104间的分布(歩骤240)；以迭加法(superposition)得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布(歩骤250)；评估此至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布(歩骤260)。
如前所述，图2所示的方法仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。
在歩骤210中，首先选择流经输入口101～104的至少一第五族气体和至少一载流气体的流率。其中，上述至少一第五族气体包含有氨气(NH3)。上述至少一载流气体包含有氢气(H2)且/或氮气(N2)。表3为根据本实施例输入口101～104其所流经的至少一第五族气体(例如：NH3)及至少一载流气体(例如：H2和N2)的流率。
表3
根据本实施例，至少一有机金属气体(例如：三甲基镓TMG)的总流率也在歩骤210中决定。举例来说，三甲基镓TMG气体的总流率为60sccm。反应腔室160的气压、加热装置124与喷气部件110的温度亦在歩骤210中决定。举例来说，表4为根据本实施例反应腔室160的气压值、加热装置124与喷气部件110的温度值。
表4
| 反应腔室的气压(torr) | 200 |
| 加热装置的温度(℃) | 1050 |
| 喷气部件的温度(℃) | 65 |
图3是本发明一个实施例的反应系统100其温度分布示意图。图3所示的温度分布仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来说，加热装置124被设定为1050℃。反应腔室160靠近基板固定座130处具有较高的温度。
请再次参照图2，在歩骤220中，在至少一有机金属气体仅流经输入口102的情况下，得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布。其中，此至少一成长率分布为在表3、表4与表5所示的条件下得出。
表5
图4是本发明一个实施例在在围绕承座轴128旋转但不围绕固定座轴126旋转情况下，氮化镓其成长率对径向距离(radialdistance)的函数示意图。图4所示的函数仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。其中，径向距离为至承座轴128的距离。成长率由承座120的上表面114处求得。基板固定座130设置于径向距离0.15m处到0.32m处，而固定座轴126位于径向距离0.225m处。基板固定座130以30rpm的转速围绕承座轴128旋转。
图5是本发明一个实施例在同时旋转于承座轴128与固定座轴126情况下，氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。图5所示的函数仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。其中，径向距离为至承座轴128的距离。成长率由承座120的上表面114处求得。基板固定座130设置于径向距离0.15m处到0.32m处，而固定座轴126位于径向距离0.225m处。基板固定座130以30rpm的转速围绕承座轴128旋转并以30rpm的转速围绕固定座轴126旋转。
根据本实施例，在图4中，曲线410代表根据表3、表4与表5以及在围绕承座轴128旋转但不围绕固定座轴126旋转情况下所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。在图5中，曲线510代表根据表3、表4与表5以及在同时围绕承座轴128与固定座轴126旋转的情况下所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。
请再次参照图2，在歩骤230中，在至少一有机金属气体仅流经输入口104的情况下，得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布。其中，此成长率分布为在表3、表4与表6所示的条件下得出。
表6
根据本实施例，在图4中，曲线420代表根据表3、表4与表6以及在围绕承座轴128旋转但不围绕固定座轴126旋转情况下所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。在图5中，曲线520代表根据表3、表4与表6以及在同时围绕承座轴128与固定座轴126旋转情况下所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。
在歩骤240中，选择至少一有机金属气体于输入口102与输入口104间的分布。也就是，将三甲基镓TMG气体的流率以不同的比例分配给输入口102与输入口104(例如：a%分配给输入口102而b%分配给输入口104)；其中，三甲基镓TMG气体的总流率不变(例如：a%+b%=100%)。再者，表7为输入口102与输入口104内其三甲基镓TMG气体的流率。
表7
*a%+b%=100%
在歩骤250中，根据之前至少一有机金属气体所选定的流率分布，以迭加法得出至少一第三族氮化物材料的至少一成长率分布。也就是，氮化镓的成长率可由在歩骤220所得出的成长率乘上a%再与歩骤230所得出的成长率乘上b%相加得出。
举例来说，可先在表3、表4与表8所示的条件下算出至少一成长率分布，接着，在表3、表4与表9所示的条件下算出至少一成长率分布，最终，将对应于表3、表4与表8的至少一成长率分布与对应于表3、表4与表9的至少一成长率分布相加即可得出最终的至少一成长率分布。
表8
表9
在歩骤260中，根据在歩骤240中对有机金属气体于输入口102与输入口104间的分布而在歩骤250形成的第三族氮化物材料的至少一成长率分布将被评估是否满足某些至少一预先设置的条件(例如：是否均匀(uniformity))。若前述的至少一预先设置条件不被满足，则重新执行歩骤240。或者，若前述的至少一预先设置条件可被满足，则以反应系统100执行化学气相沉积来形成至少一第三族氮化物材料。
在图5中，曲线530、532与534分别代表在表3、表4与表7所示的条件所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数示意图。其中，曲线530其a%等于80%而b%等于20%；曲线532其a%等于60%而b%等于40%；曲线534其a%等于75%而b%等于25%。
在曲线532中，由于经由输入口102所提供的三甲基镓TMG相对不足，使得曲线532具有凸面形状，因此曲线532其所代表的成长率分布被视为不满足至少一预先设置的条件。再者，在曲线530中，由于经由输入口104所提供的三甲基镓TMG相对不足，使得曲线530具有凹面形状，因此曲线530其所代表的成长率分布被视为不满足至少一预先设置的条件。再者，在曲线534中，由于a%被设定为75%而b%被设定为25%，使得曲线532大致上均匀一致，因此曲线532其所代表的成长率分布被视为满足至少一预先设置的条件。因此，经由权重相加(weightaddition)，在某一给定的径向距离上，曲线534中其所对应的成长率可由曲线510中其所对应的成长率乘上75%加上曲线520中其所对应的成长率乘上25%而得出。
为了达成成长率的分布相对较一致(例如：曲线534)，如图5所示，将曲线510设计为具有凹面形状而曲线520设计为具有凸面形状则至为重要。再者，在表3、表4与表5所示的条件与旋转于承座轴128但不旋转于固定座轴126情况下，若氮化镓其成长率峰值处于基板固定座130外(例如：图4的曲线410)，则可得出具凹面形状的曲线510。
图6是经由本发明的迭加法与常用的二维计算(2Dcomputation)所得出的氮化镓成长率的比较示意图。图6所示的成长率曲线仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。曲线610与曲线620分别代表在表3、表4与表10所示的条件所得出的氮化镓其成长率对径向距离的函数曲线。
表10
| 输入口 | 101 | 102 | 103 | 104 |
| TMG流率 | 0 | 60×75% | 0 | 60×25% |
| (sccm) |
在本实施例中，由于曲线610是由权重相加所得出，因此曲线610与图5中的曲线534完全相同。再者，曲线620是未经由曲线510与曲线520而直接以2D计算来重新计算所得出。由图6可看出曲线610几乎与曲线620相同，因此本实施例经由调整输入口102与输入口104间的流率分布以取得成长率的权重相加技术是相对可靠的。
如前所述，图2所示的方法仅为示例，而并非限定本发明的申请专利范围，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。举例来说，输入口102可由多个输入口所取代，而输入口104亦可由多个输入口所取代。再者，在歩骤210前亦可另有一歩骤用于提供反应系统100。再者，歩骤220且/或歩骤230在某些实施例中可被略过。
再者，为使得在歩骤240中所采用的权重相加技术相对可靠，则以下条件必须满足:
(1)与至少一第三族有机金属气体(例如：三甲基镓TMG)、至少一第五族气体(例如：氨)与至少一载流气体(例如：氢和氮)的总流率相比，至少一第三族有机金属气体(例如：三甲基镓TMG)的流率必须相对较低；且/或
(2)至少一第三族氮化物材料(例如：氮化镓)须限制在有限的大量运输条件下成长，也就是在气体运输过程中不能产生因粒子结构造成的显著材料损耗。
综上所述，本发明提出用以形成半导体材料的系统。系统包括承座部件以及喷气部件。承座部件旋转于中央轴而喷气部件设置于承座部件上方但不直接接触承座部件。再者，系统另包括至少一基板固定座以及中央部件。基板固定座设置于承座部件上，可旋转于中央轴以及与其相对应的固定座轴。再者，系统另包括至少一第一输入口、至少一第二输入口以及至少一第三输入口。至少一第一输入口形成于中央部件内；至少一第三输入口形成于喷气部件内，且至少一第三输入口与中央部件的距离较远于至少一第二输入口与中央部件的距离。至少一第一输入口以至少一第一流率将至少一第一气体喷出中央部件；至少一第二输入口以第二流率提供至少一第二气体；至少一第三输入口以至少一第三流率将至少一第三气体由喷气部件朝承座部件喷出。再者，系统可设定为分别调整至少一第二流率与至少一第三流率。再者，上述系统可至少根据图1A且/或图1B所实现。
本发明另外提出一种经由调整至少一成长率以形成至少一第三族氮化物材料的方法。方法包括提供用以形成至少一第三族氮化物材料的系统。系统包括中央部件、承座部件以及喷气部件。喷气部件设置于承座部件上方但不直接接触承座部件。系统更包括形成于中央部件内的至少一第一输入口、至少一第二输入口以及形成于喷气部件内的至少一第三输入口。至少一第三输入口与中央部件的距离较远于至少一第二输入口与中央部件的距离。再者，方法另包括选择流经第一输入口，第二输入口以及第三输入口至少其中之一的氨气的流率；以及选择第三族有机金属气体流经至少一第二输入口的第一流率与第三族有机金属气体流经至少一第三输入口的第二流率，其中第一流率与第二流率之和等于第三流率。再者，方法另包括当第三族有机金属气体仅流经第二输入口，至少根据与至少一氨气流率相关的信息，以第一距离函数得出第三族氮化物材料的第一成长率；当第三族有机金属气体仅流经第三输入口，至少根据与至少一氨气流率相关的信息，以第二距离函数得出第三族氮化物材料的第二成长率。再者，方法另包括经由相加第一成长率与第二成长率，以第三距离函数得出第三族氮化物材料的第三成长率，其中，第三成长率相对应于至少一第二输入口的第一流率与至少一第三输入口的第二流率。再者，上述方法可至少根据图2且/或图5所实现。
本发明更提出一种经由调整至少一成长率以形成至少一第三族氮化物材料的方法。方法包括提供用以形成至少一第三族氮化物材料的系统。系统包括中央部件、承座部件、喷气部件与设置于承座部件上的至少一基板固定座。喷气部件设置于承座部件上方但不直接接触承座部件。再者，系统更包括形成于中央部件内的至少一第一输入口、至少一第二输入口以及形成于喷气部件内的至少一第三输入口，其中，至少一第三输入口与中央部件的距离较远于至少一第二输入口与中央部件的距离。再者，方法更包括选择流经至少一第一输入口、至少一第二输入口与至少一第三输入口至少其中之一的氨气的至少一氨气流率；当第三族有机金属气体仅以第一流率流经至少一第二输入口时，至少根据与至少一氨气流率相关的信息，以第一距离函数得出第三族氮化物材料的第一成长率；当第三族有机金属气体仅以第一流率流经至少一第三输入口时，至少根据与至少一氨气流率相关的信息，以第二距离函数得出第三族氮化物材料的第二成长率。再者，方法更包括选择第三族有机金属气体流经至少一第二输入口的第二流率与第三族有机金属气体流经至少一第三输入口的第三流率，其中第二流率与第三流率之和等于第一流率；根据与第二流率和第三流率相关的信息，经由权重相加第一成长率与第二成长率，以第三距离函数得出第三族氮化物材料的第三成长率。再者，上述方法可至少根据图2且/或图5所实现。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (32)
1.一种形成半导体材料的系统，其特征在于该系统包括：
承座部件具有中央轴，该承座部件围绕该中央轴旋转；
喷气部件，设置于该承座部件上方但不直接接触该承座部件；
至少一个基板固定座，设置于该承座部件上；
中央部件；
至少一个第一输入口，形成于该中央部件内；
至少一个第二输入口；以及
至少一个第三输入口，形成于该喷气部件内，且该第三输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离；
该第一输入口以第一流率将第一气体喷出该中央部件；该第二输入口以第二流率提供第二气体；该第三输入口以第三流率将第三气体由该喷气部件朝该承座部件喷出；
该系统设定为分别调整该第二流率与该第三流率；
该至少一个基板固定座分别具有固定座轴，且设定为在围绕该中央轴旋转的同时围绕其所对应的固定座轴旋转；
该至少一个第二输入口与该至少一个第三输入口均设置在该中央轴与该至少一个基板固定座的固定座轴之间的区域内。
2.如权利要求1所述的系统更包括反应腔室，其特征在于：该反应腔室至少由该中央部件，该承座部件与该喷气部件所形成。
3.如权利要求1所述的系统更包括至少一个输出口。
4.如权利要求1所述的系统更包括至少一个第四输入口，形成于该喷气部件中，其特征在于：该第四输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离，但较近于该第三输入口与该中央部件的距离。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：该第四输入口以第四流率将第四气体由该喷气部件朝该承座部件流喷出。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：该第二气体至少包括第一反应气体，且该第一反应气体不包括在该第四气体内；该第三气体至少包括第二反应气体，且该第二反应气不包括在该第四气体内。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：该第一反应气体与该第二反应气体相同。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该第一气体包括氨气；该第二气体包括有机金属气体；该第三气体包括该有机金属气体。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：该有机金属气体为由包含有三甲基镓，三甲基铝与三甲基铟的群组中选出。
10.如权利要求1所述的系统更包括至少加热装置，其特征在于：该加热装置设置于该基板固定座下方，且较该基板固定座更延伸靠近于该中央部件。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统执行化学气相沉积以形成该至少一该材料。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于：该材料包括第三族氮化物材料。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于：该第三族氮化物材料由包含有氮化铝，氮化镓与氮化铟的群组中选出。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该第二输入口形成于该喷气部件内且以该第二流率将该第二气体由该喷气部件朝该承座部件喷出。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该第二输入口形成于该中央部件内且以该第二流率将该第二气体由该中央部件喷出。
16.一种形成半导体材料的方法，包括：
提供用以形成半导体材料的系统，该系统包括中央部件，承座部件、至少一个基板固定座及喷气部件，该喷气部件设置于该承座部件上方但不直接接触该承座部件，该至少一个基板固定座设置于该承座部件上，该系统更包括形成于该中央部件内的至少一个第一输入口，至少一个第二输入口以及形成于该喷气部件内的至少一个第三输入口，且该第三输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离；
选择流经该第一输入口、该第二输入口以及该第三输入口至少其中之一的氨气的流率；
选择第一流率和第二流率，其中第三族有机金属气体流经该第二输入口的流率为第一流率，该第三族有机金属气体流经该第三输入口的流率为第二流率，该第一流率与该第二流率之和等于第三流率；
当该第三族有机金属气体仅流经该第二输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，得出一第三族氮化物材料的第一成长率的第一距离函数；
当该第三族有机金属气体仅流经该第三输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，得出该第三族氮化物材料的第二成长率的第二距离函数；以及
经由相加该第一成长率与该第二成长率，得出该第三族氮化物材料的第三成长率的第三距离函数，其中，该第三成长率相对应于该第二输入口的该第一流率与该第三输入口的该第二流率；
其中，该承座部件围绕该中央轴旋转，该至少一个基板固定座在围绕该中央轴旋转的同时围绕其所对应的固定座轴旋转，并且该至少一个第二输入口与该至少一个第三输入口均设置在该中央轴与该至少一个基板固定座的固定座轴之间的区域内。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：得出该第三族氮化物材料的第一成长率的第一距离函数的步骤包括：
当该第三族有机金属气体仅以该第三流率流经该第二输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，得出该第三族氮化物材料的第四成长率的第四距离函数；以及
将该第四成长率乘上第一比例以得到该第一成长率，其中该第一比例等于该第一流率除以该第三流率。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于：得出该第三族氮化物材料的第二成长率的第二距离函数的步骤包括：
当该第三族有机金属气体仅以该第三流率流经该第三输入口时，至少根据与该氨气流率相关的信息，得出该第三族氮化物材料的第五成长率的第五距离函数；以及
将该第五成长率乘上第二比例以得到该第二成长率，其中该第二比例等于该第二流率除以该第三流率。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于：该方法更包括处理该第三距离函数所代表的该第三族氮化物材料的该第三成长率相关的信息；以及决定该第三成长率是否满足至少一个预定条件。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：该预定条件与该第三成长率是否均匀有关。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于：当该第三成长率不满足该预定条件时，更包括：
选择该第三族有机金属气体流经该第二输入口的第四流率以及该第三族有机金属气体流经该第三输入口的第五流率，其中该第四流率与该第五流率之和等于该第三流率；以及
得出该第三族氮化物材料的第四成长率的第四距离函数。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于：当该第三成长率满足该预定条件时，至少根据该第一流率与该第二流率相关的信息，执行该第三族氮化物材料的化学气相沉积。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于：该第三族氮化物材料由包含有氮化铝，氮化镓与氮化铟的群组中选出。
24.如权利要求16所述的方法，其特征在于：该第三族有机金属气体由包含有三甲基镓，三甲基铝与三甲基铟的群组中选出。
25.一种形成半导体材料的方法，包括：
提供用以形成半导体材料的系统，该系统包括中央部件，承座部件，喷气部件与设置于该承座部件上的至少一个基板固定座，该喷气部件设置于该承座部件上方但不直接接触该承座部件，该系统更包括形成于该中央部件内的至少一个第一输入口，至少一个第二输入口与形成于该喷气部件内的至少一个第三输入口，且该第三输入口与该中央部件的距离较远于该第二输入口与该中央部件的距离；
选择流经该第一输入口、该第二输入口与该第三输入口至少其中之一的氨气的流率；
当第三族有机金属气体仅以第一流率流经该第二输入口时，至少根据该氨气流率相关的信息，得出一第三族氮化物材料的第一成长率的第一距离函数；
当该第三族有机金属气体仅以该第一流率流经该第三输入口时，至少根据该氨气流率相关的信息，得出该第三族氮化物材料的第二成长率的第二距离函数；
选择第二流率和第三流率，其中该第三族有机金属气体流经该第二输入口的流率为第二流率，该第三族有机金属气体流经该第三输入口的流率为第三流率，该第二流率与该第三流率之和等于该第一流率；以及
根据与该第二流率和该第三流率相关的信息，经由权重相加该第一成长率与该第二成长率，得出该第三族氮化物材料的一第三成长率的一第三距离函数。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于：得出该第三族氮化物材料的第三成长率的第三距离函数的步骤包括：
将该第一成长率乘上一第一比例后，与该第二成长率乘上一第二比例相加以得出该第三成长率；其中，该第一比例等于该第二流率除以该第一流率，该第二比例等于该第三流率除以该第一流率。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于：该方法还包括处理该第三距离函数所代表的该第三族氮化物材料的该第三成长率相关的信息；以及决定该第三成长率是否满足至少一预定条件。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于：该预定条件与该第三成长率于该基板固定座上是否均匀有关。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于：当该第三成长率不满足该预定条件时，更包括：
选择该第三族有机金属气体流经该第二输入口的一第四流率以及该第三族有机金属气体流经该第三输入口的一第五流率，其中该第四流率与该第五流率之和等于该第一流率；以及
根据与该第四流率与该第五流率相关的信息，经由权重相加该第一成长率与该第二成长率，得出该第三族氮化物材料的一第四成长率的一第四距离函数。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于：当该第三成长率满足该预定条件时，至少根据该第二流率与该第三流率相关的信息，执行该第三族氮化物材料的化学气相沉积。
31.如权利要求25所述的方法，其特征在于：该第三族氮化物材料由包含有氮化铝，氮化镓与氮化铟的群组中选出。
32.如权利要求25所述的方法，其特征在于：该第三族有机金属气体由包含有三甲基镓，三甲基铝与三甲基铟的群组中选出。
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