TW201500575A - 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統 - Google Patents

具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201500575A
TW201500575A TW102122802A TW102122802A TW201500575A TW 201500575 A TW201500575 A TW 201500575A TW 102122802 A TW102122802 A TW 102122802A TW 102122802 A TW102122802 A TW 102122802A TW 201500575 A TW201500575 A TW 201500575A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
inlet
baffle
diffusion system
intake
Prior art date
Application number
TW102122802A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI472645B (zh
Inventor
Shu-San Hsiau
Chun-Chung Liao
Tzu-Ching Chuang
Jyh-Chen Chen
Original Assignee
Univ Nat Central
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Central filed Critical Univ Nat Central
Priority to TW102122802A priority Critical patent/TWI472645B/zh
Priority to US13/963,579 priority patent/US20150000596A1/en
Publication of TW201500575A publication Critical patent/TW201500575A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI472645B publication Critical patent/TWI472645B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/44—Gallium phosphide

Abstract

本發明為一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其係於反應腔體內的有機金屬氣體進氣口與氫化物氣體氣口下方結合複數個可拆卸擋板，簡單、快速的在進行有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製程時，阻隔有機金屬氣體及氫化物氣體剛進入反應腔體時產生混合，並避免有機金屬氣體及氫化物氣體發生預反應的產生，降低有機金屬氣體及氫化物氣體之預反應，達到有效避免於進氣口附近產生沉積、使半導體結晶薄膜可以均勻的擴散沉積於晶圓載台上之複數個晶圓表面、以及減少有機金屬氣體的使用量等功效。以此種進氣擴散系統進行有機金屬化學氣相沉積製程，在高效能發光二極體磊晶之製造上具有非常大的應用潛力。

Description

具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統
本發明係關於一種有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，特別是關於一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統。
在發光二極體磊晶晶圓製程中，有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)是一個非常關鍵的步驟。MOCVD一般皆以第Ⅲ族的氣體材料，如(CH3)3Ga(三甲基鎵，TMGa)或(CH3)3In(三甲基銦，TMIn)，與第V族的氣體材料，如AsH3(砷化氫，arsine)、PH3(磷化氫，phosphine)或NH3(氮化氫)等做為進氣氣體，通過特殊載體氣流由進氣口進入，送到反應腔體內約400~1200℃高溫下的氮化鎵(GaAs)晶圓或藍寶石(sapphire)晶圓等磊晶晶圓上，這些氣體材料發生化學反應後反應物便沉積在磊晶晶圓上，形成一層半導體結晶薄膜，如此形成的具有一層半導體結晶薄膜的磊晶晶圓就能做成如發光二極體等的半導體發光材料的基板。
MOCVD兩種進氣氣體的基本化學式為：TMGa(g)+AsH3(g) → GaAs(s)+CH4(g)或 TMGa(g)+NH3(g) → GaN(s)+CH4(g)+N2(g)+H2(g)
習知的MOCVD的設備及系統，主要包括有電控系統(E-Control unit)、反應腔體(Reactor)、氣體傳輸系統(gas mixing system)以及後端管路抽氣系統(Exhaust system)。由於習知MOCVD的氣體傳輸系統(或進氣系統)並無使用任何進氣擋板，第Ⅲ族的金屬氣體與第V族的特殊氣體間常形成預反應而且沉積在進氣口附近，不但耗費氣體成本，又嚴重影響了MOCVD非常嚴格的一致性半導體結晶薄膜厚度(diffusion thickness uniformity)、可重覆穩定複製(run to run stability或reproducibility)、及高產出(high through-put，增加維護保養必定影響整體產出效率)之要求。
MOCVD磊晶機台可隨著前驅物(precursor，即進氣氣體)的更換，而沉積出不同種類化合物形成的半導體結晶薄膜，因此用途範圍廣闊。目前習知的業界主流MOCVD磊晶機台進氣擴散系統有：1、VEECO，其係採用獨特的流動輪緣(FlowFlange)的垂直進氣模式，配合載台的高速旋轉但無自轉以達到流場的均勻度，有效提高產量並減少清洗維護的時間和次數，爐體較大，但氣體的用量比較浪費；2、AIXTRON，其係採用中央噴嘴方式提供反應氣體並利用載盤低速旋轉配合晶圓的自轉以達到流場穩定的效果，反應爐體較小，氣體用量上比較節省，但產出(through-put)經常不符合需求；3、THOMAS SWAN，使用噴頭(showerhead)的進氣模式並配合中低速載台的旋轉使其具有均勻的進氣，此進氣模式進氣口與載台的間距很小(20mm)，容易堵塞噴頭孔洞，導致須經常清潔上的問題。
由以上分析可知，目前習知的主流進氣擴散系統各 有其優缺點，而且主要仍是以改變進氣形式並設計進氣孔洞的幾何形狀與陣列，來改善反應腔體內部流場的均勻性，但卻仍無法確實改善反應氣體進入反應腔體之後，反應氣體在進氣孔周圍產生預反應的現象而使生成物產生，進而導致進氣口阻塞的問題。
MOCVD製程步驟的好壞關係著磊晶晶圓的品質、良率與產量，因此期待能有兼具快速、簡單又低成本；使半導體結晶薄膜可以均勻的擴散沉積於晶圓表面；有效降低有機金屬氣體及氫化物氣體之預反應；以及減少有機金屬氣體的使用量等優點的有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)進氣擴散系統，相信不但是眾多發光二極體製造廠商的廣泛應用需求，更是整個發光二極體相關產業所喜愛而樂見的一個重要的發明創新方向。
本發明為一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其可簡單、快速的於進行有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製程時，有效降低有機金屬氣體及氫化物氣體之預反應，達到避免於進氣口附近產生沉積；使半導體結晶薄膜可以均勻沉積於晶圓載台上之複數個晶圓表面；以及減少有機金屬氣體的使用量等功效，在高效能發光二極體磊晶之製造上具有非常大的應用潛力。
本發明係提供一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其包括：一反應腔體，其為一中空殼體；一晶圓載台，固設於反應腔體內並具有一中軸，晶圓載台係用以承載複數個晶圓並以中軸為軸心進行旋轉；至少一第一進氣口， 開設於反應腔體上部，並用以輸入一有機金屬氣體；至少一第二進氣口，開設於反應腔體上部並與第一進氣口相分離，第二進氣口係用以輸入一氫化物氣體；複數個進氣擋板，可傾斜移動的設置於第一進氣口及第二進氣口下方，相鄰二進氣擋板間並具有一上層開口及一下層開口受有機金屬氣體或氫化物氣體通過，且該些進氣擋板之材質不與有機金屬氣體或氫化物氣體產生反應；以及一出氣口，開設於反應腔體下部，並排出反應腔體內之有機金屬氣體或氫化物氣體或有機金屬氣體及該氫化物體之混和物。
藉由本發明之實施，至少可以達到下列進步功效：一、可快速、簡單又低成本的在進行有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製程時，有效降低進氣口周圍有機金屬氣體及氫化物氣體之預反應，避免於進氣口周圍產生沉積；二、多樣性的進氣擋板設計，能達到多區段控制半導體結晶薄膜均勻性；三、設計可拆卸式進氣擋板，可較快速與容易的進行進氣擴散系統的清洗維護，提升機台的使用效率，降低生產成本；四、減少有機金屬氣體的使用量，降低MOCVD製程成本；及五、可控制進氣擋板傾斜角度，改善反應腔體內反應氣體流場均勻性。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
100‧‧‧具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統
10‧‧‧反應腔體
20‧‧‧晶圓載台
21‧‧‧中軸
22‧‧‧晶圓承載區
23‧‧‧進氣區域
30‧‧‧第一進氣口
40‧‧‧第二進氣口
50‧‧‧進氣擋板
51‧‧‧上表面
52‧‧‧第一側面
53‧‧‧第二側面
54‧‧‧下表面
θ‧‧‧夾角
56‧‧‧上層開口
57‧‧‧下層開口
60‧‧‧出氣口
S‧‧‧寬度比例
第1圖係為本發明實施例之一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統剖視圖；第2圖係為本發明實施例之一種進氣擋板立體圖；第3圖係為本發明實施例之另一種進氣擋板上視圖；第4A圖係為本發明實施例之一種進氣擋板縱切面剖視圖；第4B圖係為本發明實施例之另一種進氣擋板縱切面剖視圖；第5A圖係為本發明實施例之一種進氣擋板上表面與下表面不同比例下之進氣擋板下方5mm區域MO氣體濃度與距離關係圖；第5B圖係為本發明實施例之一種進氣擋板上表面與下表面不同比例下之晶圓載台上方0.1mm區域MO氣體濃度與距離關係圖；第6A圖係本發明實施例之一種使用具有不同夾角之進氣擋板，於晶圓載台上方0.1mm區域MO氣體濃度與距離關係圖；第6B圖係為本發明實施例之一種進氣擋板之第一側面傾斜不同角度下之晶圓載台上方0.1mm處MO氣體之使用效率圖；第7A圖係為本發明實施例之一種於晶圓載台上方0.1mm區域，進氣擋板上表面與下表面比例1.5或進氣擋板夾角20度之MO氣體濃度分佈圖；第7B圖係為本發明實施例之一種於晶圓載台上方0.1mm區域，進氣擋板上表面與下表面比例3或進氣擋板夾角35度之MO氣體濃度分佈圖；第8A圖係為本發明實施例之一種於進氣擋板下方5mm區域，進氣擋板上表面與下表面比例1.5或進氣擋板夾角12度或20度之 MO氣體濃度分佈圖；及第8B圖係為本發明實施例之一種於晶圓載台上方0.1mm區域，進氣擋板上表面與下表面比例1.5或進氣擋板夾角12度或20度之MO氣體濃度分佈圖。
如第1圖所示，本實施例為一種具有進氣擋板50之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統100，其包括：一反應腔體10、一晶圓載台20、至少一第一進氣口30、至少一第二進氣口40、複數個進氣擋板50以及一出氣口60。
如第1圖所示，反應腔體10為一中空殼體，其為有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統100中進氣氣體與沉積半導體結晶薄膜於磊晶晶圓表面的反應空間。
同樣如第1圖所示，晶圓載台20，係固設於反應腔體10內並具有一中軸21，晶圓載台20係用以承載複數個晶圓並可以該中軸21為軸心進行旋轉，可以使磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜更為均勻。
如第1圖所示之第一進氣口30，係開設於反應腔體10上部，並用以輸入一有機金屬氣體(Metal Organic Gas，MO氣體)，其中有機金屬氣體(MO氣體)可以為三甲基鎵(TMGa，Trimethylgalium)、三甲基鋁(TMAl，Trimethyaluminum)、三甲基銦(TMIn，Trimethylindium)或二茂鎂(Cp2Mg，Bis-cyclopentadienylmagnesium)。
如第1圖所示之第二進氣口40，係亦開設於反應腔 體10上部並與第一進氣口30相分離，第二進氣口40係用以輸入一氫化物氣體(Hydride Gas)，其中氫化物氣體可以為砷化氫(AsH3)、磷化氫(PH3)、氮化氫(NH3)或矽乙烷(Si2H6)。
如第1圖至第3圖所示，複數個進氣擋板50，係可傾斜移動的設置於第一進氣口30及第二進氣口40下方，相鄰二進氣擋板50間並具有一上層開口56及一下層開口57受有機金屬氣體或氫化物氣體通過，且該些進氣擋板50之材質不與有機金屬氣體或該氫化物氣體產生反應。
如第1圖至第3圖所示之進氣擋板50係可以為可拆卸式進氣擋板50。該些進氣擋板50又係可以將晶圓載台20劃分為複數個進氣區域23，有機金屬氣體及氫化物氣體通過進氣擋板50間之上層開口56及下層開口57並進行反應，且於晶圓載台20上該些進氣區域23之磊晶晶圓表面沉積半導體結晶薄膜。
如第2圖所示，每一進氣擋板50皆可以為一環形進氣擋板50，該些進氣擋板50並且圍繞同一軸心以構成一同心圓式進氣擋板50。
如第3圖所示，該些進氣擋板50亦可以為自同一軸心形成輻射狀排列之片狀擋板。
如第4A圖及第4B圖所示，每一進氣擋板50具有一上表面51、自上表面51延伸之一第一側面52、延伸自第一側面52之一第二側面53及延伸自第二側面53且與上表面51相對應之一下表面54，其中第一側面52係與第二側面53具有一夾角θ。
如第4A圖所示，進氣擋板50之縱切面係可以為一 T字形，而且進氣擋板50之上表面51寬度與下表面54寬度之比例不同，反應腔體10中之MO氣體濃度分佈亦不相同。
如第5A圖所示，為實施例之一種進氣擋板50之上表面51與下表面54不同寬度比例S之狀況下，於進氣擋板50下方5mm區域之MO氣體濃度與距離關係之分佈曲線。由第5A圖所示之分佈曲線可知，隨著進氣擋板50之上表面51寬度與下表面54寬度之比例的增加，進氣擋板50下方5mm區域之MO氣體濃度也隨著增加，但是在自第一進氣口30進入的MO氣體的量固定的條件下，進氣擋板50之上表面51寬度與下表面54寬度之比例到達1.5：1之後，再增加上表面51寬度與下表面54寬度之比例，MO氣體濃度便不再隨著增加。
如第5B圖所示，為實施例之一種進氣擋板50上表面51與下表面54不同寬度比例S之狀況下，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率與距離關係之分佈曲線。如第5B圖所示之分佈曲線所示，進氣擋板50之上表面51寬度與下表面54寬度之比例在1.5：1或3.0：1時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率較為平均(分佈曲線比較接近水平)，此即顯示，當進氣擋板50之上表面51寬度與下表面54寬度之比例1.5：1或3.0：1之時，沉積於晶圓載台20上之磊晶晶圓表面的半導體結晶薄膜較為均勻。
如第4B圖及第6A圖所示，為當進氣擋板50之形狀改變，使第一側面52及第二側面53間形成一傾斜度而具有一夾角θ，隨著夾角θ度數的改變，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率與距離關係之分佈曲線。如第6A圖所示之分佈 曲線所示，在夾角θ為35度時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率較為平均，亦即沉積於晶圓載台20上之晶圓表面的半導體結晶薄膜較為均勻。
如第4B圖及第6B圖所示，當進氣擋板50之第一側面52及第二側面53間之夾角θ改變，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率也不相同。在夾角θ為35度時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率為最佳。
藉由前述分析，在應用一種具有進氣擋板50之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統100時，可以選擇使用如第4A圖實施例之進氣擋板50，再選擇最佳的上表面51與下表面54寬度比例S；或是可以選擇使用如第4B圖實施例之進氣擋板50，再選擇最佳的夾角θ之角度，皆可以在磊晶晶圓上形成相同均勻度及厚度之半導體結晶薄膜。
如第7A圖所示，在晶圓載台20上方0.1mm區域，如第4A圖實施例之進氣擋板50，在上表面51與下表面54寬度比例S為1.5時；而且進氣擋板50夾角θ為20度時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率有較佳的分佈。
如第7B圖所示，在晶圓載台20上方，如第4A圖實施例之進氣擋板50，在上表面51與下表面54寬度比例S為3時；或是如第4B圖實施例之進氣擋板50，在進氣擋板50夾角θ為35度時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率有接近水平線般的分佈，其含意為具有較均勻的MO氣體濃度分佈。其中，如第4B圖實施例之進氣擋板50，在進氣擋板50夾角θ為35度時，且如第4A圖實施例之進氣擋板50在上表面51與下表 面54寬度比例S為3時相比，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率較佳。
再如第5A圖及第8A圖所示，本實施例為一種於進氣擋板50下方5mm區域，如第4A圖實施例之進氣擋板50，在進氣擋板50上表面51與下表面54寬度比例S為1.5，且進氣擋板50之夾角θ為12度或20度時，MO氣體濃度有較高的濃度分佈，亦即有較高的MO氣體使用效率。
如第8B圖所示，本實施例為一種磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率與距離關係圖，如第4A圖實施例之進氣擋板50，在進氣擋板50上表面51與下表面54寬度比例S為1.5時，且如第4B圖實施例之進氣擋板50，在進氣擋板50進氣擋板50之夾角θ為12度或20度時，磊晶晶圓表面沉積之半導體結晶薄膜之成長速率亦具有較接近水平線般的分佈，亦即為具有較均勻的MO氣體濃度分佈。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
100‧‧‧具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統
10‧‧‧反應腔體
20‧‧‧晶圓載台
21‧‧‧中軸
30‧‧‧第一進氣口
40‧‧‧第二進氣口
50‧‧‧進氣擋板
56‧‧‧上層開口
57‧‧‧下層開口
60‧‧‧出氣口

Claims (8)

  1. 一種具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其包括：一反應腔體，其為一中空殼體；一晶圓載台，固設於該反應腔體內並具有一中軸，該晶圓載台係用以承載複數個晶圓並以該中軸為軸心進行旋轉；至少一第一進氣口，開設於該反應腔體上部，並用以輸入一有機金屬氣體；至少一第二進氣口，開設於該反應腔體上部並與該第一進氣口相分離，該第二進氣口係用以輸入一氫化物氣體；複數個進氣擋板，可傾斜移動的設置於該第一進氣口及該第二進氣口下方，相鄰二該進氣擋板間並具有一上層開口及一下層開口受該有機金屬氣體或該氫化物氣體通過，且該些進氣擋板之材質不與該有機金屬氣體或該氫化物氣體產生反應；以及一出氣口，開設於該反應腔體下部，並排出該反應腔體內之該有機金屬氣體或該氫化物氣體或該有機金屬氣體及該氫化物氣體之混和物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中每一該進氣擋板皆為一環形進氣擋板，該些進氣擋板並且圍繞同一軸心以構成一同心圓式進氣擋板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中該些進氣擋板係為自同一軸心形成輻射狀排列之片狀擋板。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中每一該進氣擋板具有一上表面、自該上表面延伸之一第一側面、延伸自該第一側面之一第二側面及延伸自該第二側面且與該上表面相對應之一下表面，其中該第一側面係與該第二側面具有一夾角。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中該些進氣擋板係為可拆卸式進氣擋板。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中該些進氣擋板係將該晶圓載台劃分為複數個進氣區域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中該有機金屬氣體為三甲基鎵、三甲基鋁、三甲基銦或二茂鎂。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統，其中該氫化物氣體為砷化氫、磷化氫、氮化氫或矽乙烷。
TW102122802A 2013-06-26 2013-06-26 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統 TWI472645B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102122802A TWI472645B (zh) 2013-06-26 2013-06-26 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統
US13/963,579 US20150000596A1 (en) 2013-06-26 2013-08-09 Mocvd gas diffusion system with gas inlet baffles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102122802A TWI472645B (zh) 2013-06-26 2013-06-26 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201500575A true TW201500575A (zh) 2015-01-01
TWI472645B TWI472645B (zh) 2015-02-11

Family

ID=52114359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102122802A TWI472645B (zh) 2013-06-26 2013-06-26 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150000596A1 (zh)
TW (1) TWI472645B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111472046A (zh) * 2020-03-30 2020-07-31 北京北方华创微电子装备有限公司 用于外延设备的进气装置以及外延设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102203098B1 (ko) 2013-07-25 2021-01-15 삼성디스플레이 주식회사 기상 증착 장치
CN110760924B (zh) * 2019-11-29 2021-01-29 北京北方华创微电子装备有限公司 进气装置及半导体处理设备
CN113088929B (zh) * 2021-03-01 2022-05-20 中山德华芯片技术有限公司 一种mocvd反应室及其应用
CN113403609B (zh) * 2021-06-16 2023-08-15 苏州矩阵光电有限公司 Mocvd腔体结构的控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6206970B1 (en) * 1997-09-03 2001-03-27 Micron Technology, Inc. Semiconductor wafer processor, semiconductor processor gas filtering system and semiconductor processing methods
US6289842B1 (en) * 1998-06-22 2001-09-18 Structured Materials Industries Inc. Plasma enhanced chemical vapor deposition system
US6402847B1 (en) * 1998-11-27 2002-06-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Dry processing apparatus and dry processing method
JP2001351864A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Toshiba Ceramics Co Ltd 薄膜気相成長方法及び該方法に用いられる薄膜気相成長装置
JP4828108B2 (ja) * 2004-10-14 2011-11-30 タマティーエルオー株式会社 物理蒸着装置
TW200833866A (en) * 2007-02-15 2008-08-16 Promos Technologies Inc Method for improving atom layer deposition performance and apparatus thereof
US20090293807A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Msp Corporation Apparatus for filtration and gas-vapor mixing in thin film deposition
DE102010000388A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Aixtron Ag, 52134 Gaseinlassorgan mit Prallplattenanordnung
CN102560431B (zh) * 2010-12-21 2015-02-25 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 金属有机化学气相沉积设备及其腔室组件
TWI522489B (zh) * 2011-07-26 2016-02-21 Nat Applied Res Laboratories Plasma secondary atomic layer deposition system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111472046A (zh) * 2020-03-30 2020-07-31 北京北方华创微电子装备有限公司 用于外延设备的进气装置以及外延设备
CN111472046B (zh) * 2020-03-30 2021-08-13 北京北方华创微电子装备有限公司 用于外延设备的进气装置以及外延设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20150000596A1 (en) 2015-01-01
TWI472645B (zh) 2015-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8287646B2 (en) Gas treatment systems
TWI472645B (zh) 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統
JP4958798B2 (ja) 化学気相成長リアクタ及び化学気相成長法
CN103098175B (zh) 具有气体注射分配装置的喷头组件
TWI499085B (zh) 藉由空間侷限磊晶法生長iii-v族材料層
KR20130043399A (ko) 화학 기상 증착 장치
CN106498368B (zh) 一种用于mocvd设备的喷淋头
TW201600635A (zh) Mocvd設備及其中寄生顆粒的清除方法
JP2011222592A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
US20140109831A1 (en) Vapor deposition method and vapor deposition apparatus
KR100956221B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
CN102031498A (zh) 用于iii-v族薄膜生长反应室的基片支撑座、其反应室及工艺处理方法
TWI502096B (zh) 用於化學氣相沉積的反應裝置及反應製程
TW201600634A (zh) 用於mocvd設備的進氣及冷卻裝置
US20120017832A1 (en) Vapor deposition apparatus and susceptor
JP2009099972A (ja) 気相成長装置及び半導体素子の製造方法
KR101105629B1 (ko) 유기금속 화학 기상 증착에 의하여 기판상에 화합물을증착하는 방법
US20130295283A1 (en) Chemical vapor deposition apparatus with multiple inlets for controlling film thickness and uniformity
JP2012084581A (ja) 気相成長装置
US20220403547A1 (en) Manufacturing apparatus for group-iii compound semiconductor crystal
CN113508189B (zh) 一种用于GaN材料生长的线性喷头
JP5481415B2 (ja) 気相成長装置、及び気相成長方法
US20120085285A1 (en) Semiconductor growth apparatus
CN115786873A (zh) 半导体制造设备、腔体总成、及成长iii族氮化物的方法
TWI545224B (zh) 用於有機金屬化學氣相沉積設備之進氣系統

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees