CN201962350U

CN201962350U - 一种原位清洁第iii族元素和第v族元素化合物沉积反应腔的装置

Info

Publication number: CN201962350U
Application number: CN2010205994877U
Authority: CN
Inventors: 尹志尧; 孟双; 杜志游
Original assignee: Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Current assignee: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: TWM423911U

Abstract

一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置，包括：反应腔，其包括侧壁，所述侧壁包括由电介质材料组成的电介质部分；基片基座，其位于所述反应腔内部，一片或多片基片位于所述基片基座上并于其表面上沉积所述第III族元素和第V族元素化合物；电感线圈，环绕在所述侧壁的电介质部分外侧；射频供应源，与所述电感线圈相连接，用于向反应腔内部提供射频功率；清洁气体源供应装置，与所述反应腔相连接，用于向所述反应腔内部提供清洁气体，所述清洁气体在所述反应腔内部受所述射频功率激励而形成等离子体，用于清洁所述反应腔内的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

Description

一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置

技术领域

本实用新型涉及生长第III族元素和第V族元素化合物薄膜的装置，尤其涉及一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置。

背景技术

作为一种典型的第III族元素和第V族元素化合物薄膜，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较高温度控制的环境下的反应器或反应腔内通过热工艺(thermal processing)的方式进行。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被加热的基片上形成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，并对下一次MOCVD工艺质量产生坏的影响。因而，在经过一段时间的MOCVD薄膜沉积工艺后，必须停止沉积工艺，专门实施一个反应腔清洁过程来将这些附着在反应腔内的沉积物残余清除掉。

目前，业内采用的一种反应腔清洁的方式是“手工清洁”。即，操作人员必须先停止沉积工艺，等待反应腔内部温度降低至一定温度后，再打开反应腔，用刷子将附着在反应腔内部(如：反应腔侧壁、气体分布装置)上的沉积物残余从其附着表面上“刷”下来并移出至反应腔内部；当沉积物残余很厚时，操作人员还需要通过一种工具将它们从其附着表面上“刮”下来并移出至反应腔内部。操作人员还可以将某些附着有沉积物残余的反应腔部件(如：基片基座)从反应腔内取出，并换上新的、“干净”的反应腔部件。这种清洁方式的缺点是：清洁反应腔必须要停止原薄膜沉积工艺，并且要等待一段时间使反应腔内部温度降低至适合人工清洁的温度，还必须在打开反应腔的情况下进行，由于这些操作需要在“停机”的状态下进行，因而会大大地降低设备生产者的生产效率和产能，而且由于这种清洁方式是“手工清洁”，因而清洁得并不彻底，每次清洁的结果也不一致，导致后续的沉积工艺可能产生工艺品质的偏移和缺陷。

由于这些不希望出现的沉积物残余通常是经过几小时或几十个小时逐渐形成的，因而其成份很复杂，通常会包括逐渐形成的、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。

再者，对于反应腔使用者而言，每一次反应腔清洁都会导致沉积工艺被迫停止，而这将导致反应腔的工艺生产的吞吐量(throughput)减少、增加生产者的使用成本。因而，有必要开发一种有效的、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，并保证每次清洁的质量和一致性。

实用新型内容

针对背景技术中的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种快速地、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装置。

根据本实用新型的一方面，本实用新型提供了一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置，包括：

反应腔，其包括侧壁，所述侧壁包括由电介质材料组成的电介质部分；

基片基座，其位于所述反应腔内部，一片或多片基片位于所述基片基座上并于其表面上沉积所述第III族元素和第V族元素化合物；

电感线圈，环绕在所述侧壁的电介质部分外侧；

射频供应源，与所述电感线圈相连接，用于向反应腔内部提供射频功率；

清洁气体源供应装置，与所述反应腔相连接，用于向所述反应腔内部提供清洁气体，所述清洁气体在所述反应腔内部受所述射频功率激励而形成等离子体，用于清洁所述反应腔内的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

其中，所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的一气体分布装置，其上设置多个气体分布孔，所述清洁气体源通过所述气体分布孔被输入至所述反应腔内部。

其中，所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的气体喷射装置。

其中，所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述反应腔侧壁的气体分布环以及与所述气体分布环相连接的多个气体喷射器。

其中，所述基片基座在清洁过程中保持旋转。

其中，所述基片基座在竖直方向上可以调整高度，所述基片基座具有一靠近所述反应腔顶部的一第一位置，在所述第一位置时，所述装置用于在所述基片上沉积第III族元素和第V族元素化合物薄膜；所述基片基座具有一远离或更靠近所述反应腔顶部的一第二位置，在所述第二位置时，所述装置用于对所述反应腔内部进行原位等离子体清洁，从而清除所述反应腔内部的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

其中，所述装置构成第III族元素和第V族元素化合物薄膜沉积装置的一部分。

其中，所述射频功率的频率至少包括选自2MHZ、13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、100MHZ、120MHZ中的一种。

其中，所述清洁气体源包括含H或含Cl或含F的气体。

其中，所述清洁气体源包括含O的气体。

其中，所述含H的气体包括：H2、HCl、NH3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碳氢化合物。

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。

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，所述沉积物残余包括GaN。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置，包括：

反应腔，其包括顶部，所述顶部包括由电介质材料组成的电介质部分；

电感线圈，设置于所述反应腔顶部的外侧并靠近所述电介质部分；

射频供应源，与所述电感线圈相连接，用于向所述反应腔内部提供射频功率；

其中，所述清洁气体源包括含H或含Cl或含F的气体。

其中，所述清洁气体源包括含O的气体。

其中，所述沉积物残余包括GaN。

其中，所述反应腔还包括侧壁，所述侧壁包括由电介质材料组成的电介质部分，一第二电感线圈环绕在所述侧壁的电介质部分外侧，一第二射频供应源与所述第二电感线圈相连接，用于选择地向所述反应腔内部提供射频功率。

其中，所述反应腔还包括一第二电感线圈设置于所述反应腔顶部的外侧并靠近所述电介质部分；一第二射频供应源与所述第二电感线圈相连接，用于选择地向所述反应腔内部提供射频功率。

附图说明

图1为根据本实用新型一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置；

图2为根据本实用新型另一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置；

图3为根据本实用新型又一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置；

图4为根据本实用新型再一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置。

图5(a)、5(b)分别为根据本实用新型再一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置及其电感线圈配置。

图6为根据本实用新型再一种实施方式所提供的一种原位清洁第III 族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置。

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

下面结合附图对本实用新型进行具体说明。

如图1所示，图1为根据本实用新型一种实施方式所提供的一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置10，该装置10实际上也构成第III族元素和第V族元素化合物薄膜沉积装置的一部分，亦即，该装置10的反应腔11同时也是第III族元素和第V族元素化合物薄膜生长反应腔，用于在该装置10的反应腔内部18生长第III族和第V族元素化合物薄膜。具体而言，图1中，装置10包括反应腔11，其包括接地的侧壁12和腔底13。反应腔11的内部18设置有一个或多个基片基座17。在MOCVD沉积工艺处理过程中，一片或多片基片W可以直接地被放置在基片基座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，然后再被放置在基片基座17上，从而于基片W的表面上沉积所述第III族元素和第V族元素化合物。可选择地，基片基座17可以通过设置于其下方的连接机构24及驱动机构(未图示)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。当然，基片W也可以以其他的已知的或未来开发出来的旋转方式旋转。在基片基座17的内部、或下方、或附近的其他位置可以设置各类常用的或未来可能采用的温度加热和控制装置(未图示)，这样可以在工艺处理的过程中，保持基座17上方的基片温度控制在约650℃至约1200℃之间。反应腔11的内部18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。在进行薄膜生长工艺时，反应腔11是采用热沉积工艺(thermal processing)或其他等离子体辅助的方式进行的。举例说明，在采用热沉积工艺时，反应腔内部18的基片基座17和基片W会被加热至约650℃至约1200℃之间，沉积工艺所用的反应气体源会从反应腔11的适当位置处(容后详述)通入反应腔内部18，反应气体源在热的作用下起化学反应而在基片W上沉积薄膜，基片基座17 在沉积过程中保持旋转，以提高薄膜沉积的均一性。在该装置10的反应腔11运行一段时间的薄膜生长工艺后，所述反应腔内部18的各种反应腔部件上会沉积一定量的沉积物残余，因而有必要对该反应腔内部进行清洁。

本实用新型所提供的装置10能够直接利用反应腔11实现原位清洁(in-situ cleaning)，也就是说，该清洁方式不用如现有技术那样需要打开反应腔，而是直接在反应腔内部18形成清洁气体的等离子体P，从而与反应腔内部18的沉积物残余反应，生成气态的副产品并被排气装置16抽离反应腔内部18。

作为本实用新型的一种实施方式，所述装置10包括反应腔11，反应腔11包括顶部15、侧壁12和腔底13。侧壁12包括金属材料部分12a和由电介质材料组成的电介质部分12b。基片基座17位于所述反应腔内部18，一片或多片基片W位于所述基片基座17上并可以在反应腔用于薄膜沉积时于其表面上沉积所述第III族元素和第V族元素化合物。反应腔11还包括一电感线圈24，其环绕在所述侧壁12的电介质部分12b的外侧。一射频供应源20通过一射频匹配装置22与所述电感线圈24相连接，用于向反应腔内部18提供射频功率。一清洁气体源供应装置40与所述反应腔11相连接，用于向所述反应腔内部18提供清洁气体，所述清洁气体在所述反应腔内部18受所述射频功率40激励而形成等离子体P，用于清洁所述反应腔内的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

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11的内侧壁上、在基片基座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。

在利用本实用新型所提供的装置10实现清洁反应腔内的沉积物残余时，基片W已经从反应腔内部的基片基座17上取走(图中以虚线表示基片W)。实施清洁时，先向反应腔内部18通入清洁气体，射频功率源20经过与其相连接的射频匹配装置22向电感线圈24施加射频能量。射频能量通过反应腔侧壁12的电介质部分12b被耦合至反应腔内部18，并在反应腔内部18形成感应电场。清洁气体在感应电场的作用下形成等离子体P，维持所述清洁气体的等离子体P一段时间，以部分地或全部地清除所述沉积物残余。

例如，为了清除反应腔内部18的沉积物残余，作为一种实施方式，本实用新型首先向反应腔11内通入一第一清洁气体40a，并对电感线圈24施加一射频功率源20，从而在反应腔18内部以电感耦合的方式产生该第一清洁气体40a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(步骤S1)，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Cl或含F的气体，因而，在这一时间段T1内，该第一清洁气体40a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11。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秒或更长时间。可选择地，在清洁反应腔时可以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11内通入第一清洁气体40a，并且依实际情况可选择地将反应腔11内的反应气体排出抽成真空，再向反应腔11内通入一第二清洁气体40b，并类似地在反应腔11内形成该第二清洁气体40b的等离子体P2，维持所述第二清洁气体40b的等离子体P2一第二时间段T2(步骤S2)，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中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11。同样，所述时间段T2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S1和步骤S2(步骤S3)，直至达到预设的清除目标时停止进行清洁，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S1中，第一清洁气体40a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11；而在所重复的每一个步骤S2中，第二清洁气体40b的等离子体P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11。

作为一种实施方式，前述含H的气体包括：H2、HCl、NH3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，本实用新型装置在清洁过程中，也可以直接向反应腔通入前述所列举的清洁气体的部分混合气体，并且在足够长的时间段内一次性地将反应腔内部的金属化合物沉积残余和碳氢化合物沉积残余清洁干净。

作为一种实施方式，所述基片基座在清洁过程中保持电接地或电浮接。

为了向反应腔11内通入反应气体源，作为一种实施方式，在图1所示的装置10中，顶部15上还可以设置一气体分布装置(gas distributionshowerhead)30。例如，一种可行的实施方式是，在其上设置相互连接的气体扩散空间32和多个气体分布孔34，气体扩散空间32与清洁气体传输管道42相连接，清洁气体传输管道42又与清洁气体源40(40a，40b)相连接。所述清洁气体源40(40a，40b)通过所述气体分布孔34被输入至所述反应腔内部18。

作为其他的实施方式，清洁气体源40也可以以图2或图3所示的方式传输至反应腔内部18。图2和图3中与图1中相同的标号表示相同的结构。在图2所示的装置100中没有如图1所示的那样设置气体分布孔34，但是，装置100还包括一设置于所述反应腔侧壁的气体分布环340，与气体分布环340相连接的是多个气体喷射器(gas injector)342。清洁气体源400通过气体输送管道420与气体分布环340相连接，并将清洁气体输送入气体分布环340。多个气体喷射器342用于将清洁气体以一定的喷射角度输送至基片基座17上方及附近的反应区域。而在图3所示的装置102中，清洁气体源402是通过设置于反应腔上方的气体喷射装置343而被输送入反应腔内部18。可选择地，气体喷射装置343下方还设置一水平设置的气体导流板344，使得清洁气体向反应腔内部18靠近侧壁的位置处扩散。

可选择地，所述基片基座17在清洁过程中保持旋转或保持静止。

优选地，所述射频功率源20的频率至少包括选自2MHZ、13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、100MHZ、120MHZ中的一种。

根据本实用新型的精神，本实用新型所提供的装置还可以是如图4所述的架构。图4所示的装置104与前述的装置的不同之处在于：反应腔11包括顶部150，所述顶部150包括由电介质材料组成的电介质部分152。电感线圈240设置在反应腔顶部150的外侧并靠近所述电介质部分152。一射频供应源200通过一射频匹配装置220与所述电感线圈240相连接，用于向所述反应腔内部180提供射频功率。类似地，电感线圈240在被施加射频能量后以电感耦合的方式将射频能量通过电介质部分152耦合至反应腔内部180，并在反应腔内部180形成感应电场，并进一步形成清洁气体的等离子体P’，用于清洁所述反应腔内的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

应当理解，图4所示的装置104中仅示意性地示出清洁气体源404 通过气体输送管道424而被输送入反应腔内部180。事实上，装置104也可以包括如图1、图2、图3所示的气体分布装置30、或气体分布环340和气体喷射器342、或气体喷射装置343。

优选地，所述射频功率源200的频率至少包括选自2MHZ、13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、100MHZ、120MHZ中的一种。

作为一种优选的实施方式，前述所述各种装置中的基片基座17在各反应腔内沿竖直方向可以调整高度，这可以通过调节其下方的连接机构24的高度来实现。以图1所示的装置10举例说明，基片基座17具有一靠近反应腔顶部15的一第一位置，在该第一位置时，装置10用于在基片上沉积第III族元素和第V族元素化合物薄膜；所述基片基座17还具有一远离或更靠近应腔顶部15的一第二位置，在该第二位置时，装置10用于对所述反应腔内部18进行原位等离子体清洁，从而清除所述反应腔内部18的第III族元素和第V族元素化合物沉积物残余。

应当理解，前述图示中的射频功率源20或200仅是一种示意，它可以包括仅向电感线圈24或240施加一个射频功率(如，60MHZ)的情形，它也可以包括同时向电感线圈24或240连接两个或更多个射频功率(如，2MHZ，60MHZ)的情形。这种设置，可以使用装置具有可选择的频率，从而能适用于更广泛的应用。

根据本实用新型的精神，本实用新型所提供的装置还可以是如图 5(a)、图6所示的架构，图5(b)所示为图5(a)中所对应的电感线圈。为了图示简洁，前述图中所示出的清洁气体供应装置在图5(a)、图6中被省略而没有被标示。图5(a)所示的装置106与前述的装置的不同之处在于：反应腔的顶部151包括较大范围的电介质材料，在图示中示意性地表示顶部151全部由电介质材料组成。在顶部151外侧设置有两个电感线圈，一个为设置为中央区域的第一电感线圈242a，一个为设置于外围区域的第二电感线圈242b。第一电感线圈242a与一第一射频匹配装置22a和第一射频功率源20a相连接；第二电感线圈242b与一第二射频匹配装置22b和第二射频功率源20b相连接。在使用装置106时，第一电感线圈242a与第二电感线圈242b可以选择性地与其射频功率源相连接或同时相连接，从而向反应腔内部180提供不同位置的等离子体，从而更佳地或有选择性地清洁反应腔内部的不同区域。图6所示的装置106与前述的装置的不同之处在于：反应腔11的顶部和侧壁均分别包括有由电介质材料组成的电介质部分25a、25b。在电介质部分25a、25b外围分别设置有第一电感线圈246a和第二电感线圈246b。第一电感线圈246a与一第一射频匹配装置50a和第一射频功率源70a相连接；第二电感线圈246b与一第二射频匹配装置50b和第二射频功率源70b相连接。类似地，在使用装置108时，第一电感线圈246a与第二电感线圈246b可以选择性地与其射频功率源相连接或同时相连接，从而向反应腔内部180提供不同位置的等离子体，从而更佳地或有选择性地清洁反应腔内部的不同区域。应当理解，前述第一电感线圈与第二电感线圈可以同心设置或不同心设置。前述反应腔顶部可以设置为平面形状或圆弧状(如：半穹顶状)。

作为一种优选实施方式，所述电介质材料为石英。

应当理解的是，利用本实用新型的装置，通过选择不同的清洁气体源，可以清洁各种反应腔内的沉积物残余。这些各种沉积物残余大致包括第III族元素和第V族元素化合物。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。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。例如，本专利中所提及的沉积物残余可以是如下所列化合物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。

综上所述，本实用新型提供了一种有效地清除第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装置。该装置同时也构成第III族元素和第V族元素化合物薄膜沉积装置的一部分。在化合物薄膜沉积工艺进行到一定时间后，反应腔内部会集聚一定量的沉积物残余，利用本实用新型提供的装置可以在无需打开反应腔的情况下有效地对反应腔内部实现原位清洁(in-situ cleaning)。该装置可以有效地将第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)。

以上对本实用新型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，而非对本实用新型的限制。任何不背离本实用新型的精神的技术方案均应落入本实用新型的保护范围之内。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

1.一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的

装置，包括：

电感线圈，环绕在所述侧壁的电介质部分外侧；

清洁气体源供应装置，与所述反应腔相连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的一气体分布装置，其上设置多个气体分布孔，所述清洁气体源通过所述气体分布孔被输入至所述反应腔内部。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的气体喷射装置。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述反应腔侧壁的气体分布环以及与所述气体分布环相连接的多个气体喷射器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述基片基座在竖直方向上可以调整高度，所述基片基座具有一靠近所述反应腔顶部的一第一位置；所述基片基座具有一远离或更靠近所述反应腔顶部的一第二位置。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置构成第III族元素和第V族元素化合物薄膜沉积装置的一部分。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述射频功率的频率至少包括选自2MHZ、13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、100MHZ、120MHZ中的一种。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源包括含H或含Cl或含F的气体。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源包括含O的气体。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述沉积物残余包括碳氢化合物。

11.如权利要求1所述的装置，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。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述沉积物残余包括GaN。

13.一种原位清洁第III族元素和第V族元素化合物沉积反应腔的装置，包括：

清洁气体源供应装置，与所述反应腔相连接。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的一气体分布装置，其上设置多个气体分布孔，所述清洁气体源通过所述气体分布孔被输入至所述反应腔内部。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述基片基座上方的气体喷射装置。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源供应装置包括一设置于所述反应腔侧壁的气体分布环以及与所述气体分布环相连接的多个气体喷射器。

17.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述基片基座在竖直方向上可以调整高度，所述基片基座具有一靠近所述反应腔顶部的一第一位置；所述基片基座具有一远离或更靠近所述反应腔顶部的一第二位置，。

18.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述装置构成第III族元素和第V族元素化合物薄膜沉积装置的一部分。

19.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述射频功率的频率至少包括选自2MHZ、13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、100MHZ、120MHZ中的一种。

20.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源包括含H或含Cl或含F的气体。

21.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述清洁气体源包括含O的气体。

22.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述沉积物残余包括GaN。

23.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述反应腔还包括侧壁，所述侧壁包括由电介质材料组成的电介质部分，一第二电感线圈环绕在所述侧壁的电介质部分外侧，一第二射频供应源与所述第二电感线圈相连接，用于选择地向所述反应腔内部提供射频功率。

24.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述反应腔还包括一第二电感线圈设置于所述反应腔顶部的外侧并靠近所述电介质部分；一第二射频供应源与所述第二电感线圈相连接，用于选择地向所述反应腔内部提供射频功率。