TWI421912B - 沉積iii/v族化合物之方法 - Google Patents

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Description

沉積III/V族化合物之方法
本發明的實施例大體上涉及到諸如發光二極體(LED)等裝置的製造，且更明確而言，涉及到藉由金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)製程和氫化物氣相磊晶(HVPE)沈積製程來形成Ⅲ-Ⅴ族材料的方法。
現已發現Ⅲ族氮化物半導體對於開發和製造各種半導體裝置非常重要，例如短波長發光二極體(LED)、鐳射二極體(LD)以及包括高功率、高頻率、高溫度電晶體和積體電路的電子裝置。已用於沈積Ⅲ族氮化物的一種方法是氫化物氣相磊晶(HVPE)沈積。在HVPE中，鹵素化合物與Ⅲ族的金屬或元素反應，以形成相應的金屬/元素鹵化物前驅物，例如金屬氯化物。隨後，鹵化物前驅物與一氮前驅物氣體反應而形成Ⅲ族氮化物。
隨著對LED、LD、電晶體和積體電路的需求增加，沈積Ⅲ族氮化物和其他Ⅲ-Ⅴ族材料的效率越顯重要。對能夠在大基板或多個基板上方均勻沈積薄膜且具有高沈積速度的沈積裝置和製程存在需求。此外，渴望均勻的前驅物混合作用用以在基板上形成一致的膜層品質。因此，在本領域中仍對改進的HVPE沈積方法存在需求。
本發明的實施例主要涉及利用金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)和氫化物氣相沈積磊晶(HVPE)製程形成Ⅲ-V族材料的方法。在一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，其包括加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露於氯氣(Cl2 )以形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將處理室中的基板暴露於氯化鎵氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成氮化鎵層。
在一些實施例中，在形成氮化鎵層之前，可在一預處理製程期間將基板暴露至含有氯氣的預處理氣體中。一些實例提供的預處理氣體還含有氨(ammonia)、氯化鎵、氬、氮、氫或者其組合。在一些實例中，該方法還提供含有氨的氮前驅物氣體。在預處理製程期間，氯氣的流速在約50sccm至約4000sccm的範圍中，例如在約50sccm至約1000sccm範圍內。在HVPE製程或預處理製程期間，加熱基板至約500℃到約1250℃範圍內的一溫度，較佳在約800℃至約1100℃的範圍內。
在其他範例中，在形成氮化鎵層之後的一腔室清洗製程期間，可將處理室暴露於氯氣。在腔室清洗製程期間，處理室可被加熱到在約500℃到約1250℃範圍內的一溫度。在一些範例中，在腔室清洗製程期間，處理室可暴露至一電漿。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鋁材料的方法，其包括：加熱金屬鋁源，將已加熱的金屬鋁源暴露至氯氣同時形成氯化鋁氣體，以及在HVPE製程期間將處理室中的基板暴露到氯化鋁氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成氮化鋁層。
在一些實施例中，在形成氮化鋁層之前，可在預處理製程期間將基板暴露到含有氯氣的預處理氣體。一些範例提供的預處理氣體更含有氨、氯化鋁、氬、氮、氫或其組合。在一些範例中，該方法更提供含有氨的氮前驅物氣體。在預處理期間，氯氣的流速可在約50sccm至約4000sccm的範圍內，例如從約50sccm至約1000sccm範圍內。在HVPE製程或預處理製程期間，基板可被加熱到在約500℃到約1250℃、較佳約800℃至約1100℃範圍內的溫度。
在其他範例中，在形成氮化鋁層之後的腔室清洗製程期間，處理室可暴露到氯氣。在腔室清洗製程期間，處理室可被加熱到在約500℃到約1250℃範圍內的溫度。在一些範例中，在腔室清洗製程期間，處理室可暴露於一電漿。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，包括：在預處理期間將基板暴露到氯氣同時形成一已預處理表面，加熱一金屬源以形成已加熱的金屬源，其中該已加熱的金屬源含有鎵、鋁、銦、其合金或其組合，以及將已加熱的金屬源暴露於氯氣同時形成金屬氯化物氣體。該方法更提供在HVPE製程期間，將基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在已預處理的表面上形成金屬氮化物層。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，其包括：加熱金屬源以形成已加熱的金屬源，其中已加熱的金屬源含有鎵、鋁、銦、其合金或其組合，將已加熱的金屬源暴露至氯氣同時形成金屬氯化物氣體，以及在HVPE處理期間將處理室中的基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成金屬氮化物層。該方法還提供在形成金屬氮化物層之後的腔室清洗製程期間，將處理室暴露到氯氣。在腔室清洗製程之前，可將該基板從處理室中移除。在清洗製程期間，處理室可被加熱到在約500℃到約1200℃範圍內的一溫度。選用性地，在腔室清洗製程期間，處理室可暴露到電漿。
在另一實施例中，提供了一種在基板上形成含鎵材料的方法，其包括：加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露到氯氣同時形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到氯化鎵氣體和V族前驅物氣體同時在基板上形成含鎵層。
在另一實施例中，提供了一種在基板上形成含鋁材料的方法，其包括加熱金屬鋁源，將已加熱的金屬鋁源暴露到氯氣同時形成氯化鋁氣體，以及在HVPE製程期間將處理室中的基板暴露到氣化鋁氣體和V族前驅物氣體同時在基板上形成含鋁層。
V族前驅物氣體可含有諸如氮、磷、砷或其組合的元素。在一範例中，V族前驅物氣體可含有氨、聯氨化合物、胺類化合物、其衍生物或其組合物。在另一範例中，V族前驅物氣體可含有膦(phosphine，或稱磷化氫)、烷基膦化合物、胂(arsine，或稱砷化氫)、烷基胂化合物、其衍生物或其組合物。
在另一實施例中，提供了一種在基板上形成Ⅲ族氮化物材料的方法，其包括加熱一種三烷基Ⅲ族化合物至預定溫度，將該三烷基Ⅲ族化合物暴露到氯氣同時形成金屬氯化物氣體，以及在氣相沈積製程期間將處理室內的基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體同時在基板上形成金屬氮化物層。
在一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基鎵化合物，並且該金屬氯化物氣體含有氯化鎵。三烷基鎵化合物含有烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、其異構物、其衍生物或其組合。氯化鎵可在約300℃至約600℃範圍內的溫度下形成。但是，在氣相沈積製程期間基板可被加熱到從約800℃至約1100℃範圍內的溫度。
在另一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基鋁化合物，以及該金屬氯化氣體含有氯化鋁。三烷基鋁化合物含有選自於甲基、乙基、丁基、丙基、其異構物、其衍生物或其組合物中的烷基。氯化鋁可在約300℃至約400℃範圍內的溫度下形成。但是在氣相沈積製程期間，基板可被加熱到在約800℃至約1100℃範圍內的溫度。
在另一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基銦，並且金屬氯化物氣體含有氣化銦。三烷基銦化合物可含有選自於甲基、乙基、丁基、丙基、其異構物、其衍生物或其組合物的烷基。氯化銦可在約300℃至約400℃範圍內的溫度下形成。但是在氣相沈積製程期間，基板可被加熱到在約500℃至約650℃範圍內的溫度。
在一些實施例中，在形成金屬氮化物層之前的預處理製程期間，基板可暴露到氯氣。在預處理製程期間，基板可被加熱到在約500℃至約1200℃範圍內的溫度。在形成金屬氮化物層之後的腔室清洗製程期間，處理室可暴露到氯氣。在其他範例中，在腔室清洗製程期間處理室可被加熱到約500℃至約1200℃範圍內的溫度。在腔室清洗製程期間，處理室可暴露於一電漿。
在另一實施例中，提供了一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，包括：在預處理製程期間將處理室內的基板暴露到氯氣同時形成已預處理過的表面，以及加熱金屬源以形成已加熱的金屬源，其中已加熱的金屬源含有一元素，例如鎵、鋁、銦、其合金或其組合。該方法還包括將已加熱的金屬源暴露到含氯氣體，同時形成金屬氯化物氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在已預處理的表面上形成金屬氮化物層。多個範例提供了含有氯氣或氯化氫(HCl)的含氯氣體。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成Ⅲ族氮化物材料的方法，其包括：加熱三烷基Ⅲ族化合物至預定溫度，其中三烷基Ⅲ族化合物具有化學式R’’R’RM，其中M是鎵、鋁或銦，以及R’’、R’、R中的每一個都單獨選自於甲基、乙基、丙基、丁基、其異構體、其衍生物或其組合中。該方法更提供了在氣相沈積製程期間，將氯氣暴露於三烷基Ⅲ族化合物同時形成金屬氯化物氣體，並且將處理室中的基板暴露於金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體而同時在基板上形成金屬氮化物層。在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，其包括：提供基板至耦合到排氣系統的處理室內，其中排氣系統具有排氣管道，在預處理製程期間將基板暴露到含有氯氣的預處理氣體同時形成已預處理的表面，同時在預處理製程期間將排氣管道加熱到約200℃或以下的溫度。該方法還包括加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露到氯氣同時形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到氯化鎵氣體和氮前驅物氣體同時在基板上形成氮化鎵層。
多個範例提供在預處理製程期間，將排氣管道加熱到約170℃或以下的溫度，例如約150℃或以下，例如約130℃或以下，例如約100℃或以下，例如約70℃或以下，例如約50℃或以下，在其他範例中，在預處理期間將排氣管道加熱到約30℃至約200℃範圍內的溫度，較佳約30℃至約170℃，更佳約30℃至約150℃，更佳地，約50℃至約120℃，以及更佳地約50℃至約100℃。在預處理期間，處理室可具有約760托(Torr)或以下的內部壓力，較佳在約100托至約760托的範圍內，更佳約200托至約760托，以及更佳約350托至約760托，例如約450托。
在另一實施例中，在HVPE製程期間，基板可暴露到含有氯氣和氨氣的預處理氣體。在一些範例中，預處理氣體含有濃度在約1莫耳百分比(mol%)至約10莫耳%範圍內的氯氣，較佳約3莫耳%至約7莫耳%，以及更佳約4莫耳%至約6莫耳%，例如約5莫耳%。在其他範例中，預處理氣體含有濃度在約5莫耳%至約25莫耳%範圍內的氨氣，較佳約10莫耳%至約20莫耳%，以及更佳約12莫耳%至約18莫耳%，例如約15莫耳%。
在另一實施例中，在HVPE製程期間，處理室含有沈積氣體，該沈積氣體含有氯氣和氨氣。沈積氣體含有濃度在約0.01莫耳%至約1莫耳%範圍內的氯氣，較佳約0.05莫耳%至約0.5莫耳%，以及更佳約0.07莫耳%至約0.4莫耳%，例如約0.1莫耳%。在其他範例中，沈積氣體含有濃度在約5莫耳%至約25莫耳%範圍內的氨氣，較佳約10莫耳%至約20莫耳%，以及更佳約12莫耳%至約18莫耳%，例如約15莫耳%。
在其他實施例中，在HVPE製程期間或腔室清洗期間，排氣管道可被加熱到約200℃或以下的溫度。多個範例提供了在HVPE製程或腔室清洗製程期間，排氣管道被加熱到約170℃或以下的溫度，例如約150℃或以下，例如約130℃或以下，例如約100℃或以下，例如約70℃或以下，例如約50℃或以下。在其他範例中，在HVPE製程或腔室清洗處理製程期間，排氣管道被加熱到在約30℃至約200℃範圍內的溫度，較佳約30℃至約170℃，更佳約30℃至約150℃，更佳約50℃至約120℃，以及更佳約50℃至約100℃。
在HVPE製程期間或腔室清洗製程期間，處理室可具有約760托或760托以下的內部壓力，較佳在約100托至約760托的範圍內，更佳在約200托至約760托，以及更佳在約350托至約760托的範圍內，例如約450托。在一些範例中，清洗氣體含有濃度在約1莫耳%至約10莫耳%範圍內的氯氣，較佳約3莫耳%至約7莫耳%，以及更佳約4莫耳%至約6莫耳%，例如約5莫耳%。
本發明的實施例主要涉及利用金屬有機化學氣相沈積(MOCVD)和氫化物氣相磊晶(HVPE)製程來形成Ⅲ-V族材料的方法。在一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，其包括：加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露到氯氣(Cl2 )，以形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將處理室內的基板暴露到氯化鎵氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成氮化鎵層。
在一些實施例中，在形成氮化鎵層之前的預處理製程期間，基板可被暴露到含有氯氣的預處理氣體。一些範例提供的預處理氣體還含有氨、氯化鎵、氬、氮、氫或其組合。在一些範例中，該方法更提供含有氨的氮前驅物氣體。在預處理製程期間，氯氣可具有在約50sccm至約4000sccm範圍內的流速，例如約50sccm至約1000Sccm。在HVPE製程或預處理製程期間，基板可被加熱到約500℃至約1250℃範圍內的一溫度，較佳約800℃至約1100℃。
在其他範例中，在形成氮化鎵層之後的腔室清洗製程期間，處理室可被暴露到氯氣中。在腔室清洗製程期間，處理室可被加熱到約500℃至約1250℃範圍內的一溫度。在一些範例中，在腔室清洗製程期間，處理室可被暴露到電漿中。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鋁材料的方法，其包括加熱金屬鋁源，將已加熱的金屬鋁源暴露於氯氣同時形成氯化鋁氣體，以及在HVPE製程期間將處理室內的基板暴露到氯化鋁氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成氮化鋁層。
在一些實施例中，在形成氮化鋁層之前的預處理製程期間，基板可被暴露到含有氯氣的預處理氣體中。一些範例提供的預處理氣體還含有氨、氯化鋁、氬、氮、氫或其組合。在一些範例中，該方法還提供含有氨的氮前驅物氣體。在預處理製程期間，氯氣可具有在約50sccm至約4000sccm範圍內的流速，例如約50sccm至約1000sccm。在HVPE製程或預處理製程期間，基板可被加熱到約500℃至約1250℃範圍內的一溫度，較佳約800℃至約1100℃。
在其他範例中，在形成氮化鋁層之後的腔室清洗製程期間，處理室可被暴露於氯氣。在腔室清洗製程期間，處理室可被加熱到在約500℃至約1250℃範圍內的溫度。在一些範例中，在腔室清洗製程期間，處理室可被暴露到電漿。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，其包括：在預處理製程期間將基板暴露於氯氣同時形成一已預處理的表面，加熱金屬源以形成已加熱的金屬源，其中已加熱的金屬源含有鎵、鋁、銦、其合金或其組合物，以及將已加熱的金屬源暴露於氯氣同時形成金屬氯化物氣體。該方法還提供在HVPE製程期間將基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在已預處理的表面上形成金屬氮化物層。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，包括：加熱金屬源以形成已加熱的金屬源，其中已加熱的金屬源含有鎵、鋁、銦、其合金或其組合，將已加熱的金屬源暴露到氯氣同時形成金屬氯化物氣體，以及在HVPE製程期間將處理室內部的基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體中，同時在基板上形成金屬氮化物層。該方法還提供在形成金屬氮化物層之後的腔室清洗製程期間，將處理室暴露於氯氣。在腔室清洗製程之前，從處理室移走基板。在清洗製程期間，可將處理室加熱到在約500℃至約1200℃範圍內的溫度。可選地，在腔室清洗製程期間可將處理室暴露於電漿。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成含鎵材料的方法，包括：加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露於氯氣同時形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到氯化鎵氣體和V族前驅物氣體，同時在基板上形成含鎵層。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成含鋁材料的方法，包括：加熱金屬鋁源，將已加熱的金屬鋁源暴露於氯氣同時形成氯化鋁氣體，以及在HVPE製程期間將處理室內部的基板暴露到氯化鋁氣體和V族前驅物氣體，同時在基板上形成含鋁層。
V族前驅物氣體含有一元素，例如氮、磷、砷或其組合。在一範例中，V族前驅物氣體可含有氨、聯氨化合物(hydrazine compounds)、胺化合物、其衍生物或其組合。在另一範例中，V族前驅物氣體可含有膦、烷基膦化合物、胂、烷基胂化合物、其衍生物或其組合。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成Ⅲ族氮化物材料的方法，包括：加熱三烷基Ⅲ族化合物至預定溫度，將三烷基Ⅲ族化合物暴露於氯氣同時形成金屬氯化物氣體，以及在氣相沈積製程期間將處理室內的基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成金屬氮化物層。
在一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基鎵化合物，以及金屬氯化物氣體含有氯化鎵。三烷基鎵化合物可含有烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、其異構物、其衍生物或其組合。氯化鎵可在約300℃至約600℃範圍內的溫度下形成。但是在氣相沈積製程期間，基板可被加熱到約800℃至約1100℃範圍內的溫度。
在另一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基鋁化合物，且金屬氯化物含有氯化鋁。三烷基鋁化合物含有選自甲基、乙基、丙基、丁基、其異構物、其衍生物、或其組合中的烷基。氯化鋁可在約300℃至約400℃的溫度下形成。但是在氣相沈積製程期間，基板可被加熱到約800℃至約1100℃範圍內的溫度。
在另一範例中，三烷基Ⅲ族化合物含有三烷基銦化合物，且金屬氯化物含有氯化銦。三烷基銦化合物含有選自甲基、乙基、丙基、丁基、其異構物、其衍生物或其組合中的烷基。氯化銦可在約300℃至約400℃的溫度下形成。但是在氣相沈積製程期間，基板可被加熱到從約500℃至約650℃範圍內的溫度。
在一些實施例中，在形成金屬氮化物層之前的預處理製程期間，基板可暴露於氯氣。在預處理期間，基板可被加熱到約500℃至約1200℃範圍內的溫度。在形成金屬氮化物層之後的腔室清洗製程期間，處理室可被暴露於氯氣。在其他範例中，在腔室清洗製程期間，處理室可被加熱到約500℃至約1200℃範圍內的溫度。在腔室清洗製程期間處理室可被暴露於電漿。
在另一實施例中，提供了一種在基板上形成氮化鎵的方法，包括：在預處理製程期間將處理室內的基板暴露至氯氣同時形成已預處理的表面，以及加熱金屬源以形成已加熱的金屬源，其中已加熱的金屬源含有一元素，例如鎵、鋁、銦、其合金或其組合。該方法還包括將已加熱的金屬源暴露到含氯氣體同時形成金屬氯化物氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體同時在已預處理的表面上形成金屬氮化物層。多個範例提供含有氯氣或氯化氫(HCl)的含氯氣體。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成Ⅲ族氮化物材料的方法，包括：將三烷基Ⅲ族化合物加熱到預定溫度，其中三烷基Ⅲ族化合物具有化學式R”R’RM，其中M是鎵、鋁或銦，並且R”、R’和R各自獨立選自甲基、乙基、丙基、丁基、其異構物、其衍生物或其組合中。該方法還提供將氯氣暴露至三烷基Ⅲ族化合物同時形成金屬氯化物氣體，以及在氣相沈積製程期間將處理室內的基板暴露到金屬氯化物氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成金屬氮化物層。
在另一實施例中，提供一種在基板上形成氮化鎵材料的方法，包括：提供基板至一耦合到排氣系統的處理室內，其中排氣系統具有排氣管道，在預處理期間將基板暴露到含有氯氣的預處理氣體同時形成已預處理的表面，同時在預處理製程期間加熱排氣管道至約200℃或約200℃以下的溫度。該方法還包括加熱固態金屬鎵源以形成液態金屬鎵源，將液態金屬鎵源暴露至氯氣同時形成氯化鎵氣體，以及在HVPE製程期間將基板暴露到氯化鎵氣體和氮前驅物氣體，同時在基板上形成氮化鎵層。
多個範例提供在預處理期間將排氣管道加熱到約170℃或更低的溫度，例如約150℃或更低，例如約130℃或更低，例如約100℃或更低，例如約70℃或更低，例如約50℃或更低。在其他實例中，在預處理製程期間加熱排氣管道至約30℃到約200℃範圍內的溫度，較佳約30℃至約170℃，更佳約30℃至約150℃，更佳約50℃至約120℃，以及更佳約50℃至約100℃。在預處理製程期間，處理室可具有約760托或更低的內部壓力，較佳在約100托至約760托的範圍內，更佳約200托至約760托，和更佳約350托至約760托，例如約450托。
在另一實施例中，在HVPE製程期間，基板可被暴露到含有氯氣和氨氣的預處理氣體中。在一些實例中，預處理氣體含有濃度在約1莫耳百分比(莫耳%)至約10莫耳%範圍內的氯氣，較佳約3莫耳%至約7莫耳%，和更佳約4莫耳%至約6莫耳%，例如約5莫耳%。在其他實例中，預處理氣體含有濃度在約5莫耳%至約25莫耳%範圍內的氨氣，較佳約10莫耳%至約20莫耳%，和更佳約12莫耳%至約18莫耳%，例如約15莫耳%。
在另一實施例中，在HVPE製程期間，處理室含有具有氯氣和氨氣的沈積氣體。沈積氣體含有濃度在約0.01莫耳%至約1莫耳%範圍內的氯氣，較佳約0.05莫耳%至約0.5莫耳%，更佳約0.07莫耳%至約0.4莫耳%，例如約0.1莫耳%。在其他實例中，沈積氣體含有濃度在約5莫耳%至約25莫耳%範圍內的氨氣，較佳約10莫耳%至約20莫耳%，和更較佳約12莫耳%至約18莫耳%，例如約15莫耳%。
在其他實施例中，在HVPE製程或腔室清洗製程期間，排氣管道可被加熱到約200℃或更低的溫度。實例提供了在HVPE製程或腔室清洗製程期間，將排氣管道加熱到約170℃或更低的溫度，例如約150℃或更低，例如約130℃或更低，例如約100℃或更低，例如約70℃或更低，例如約50℃或更低。在其他實例中，在HVPE製程或腔室清洗製程期間，加熱排氣管道至從約30℃到約200℃範圍內的溫度，較佳約30℃至約170℃，更佳約30℃至約150℃，更佳約50℃至約120℃，和更佳約50℃至約100℃。
在HVPE製程或腔室清洗製程期間，處理室可具有約760托或更低的內部壓力，較佳在約100托至約760托的範圍內，更佳約200托至約760托，和更佳約350托至約760托，例如約450托。在一些實例中，清洗氣體含有濃度在約1莫耳%至約10莫耳%範圍內的氯氣，較佳約3莫耳%至約7莫耳%，和更佳約4莫耳%至約6莫耳%，例如約5莫耳%。
在另一實施例中，在與第1圖中描述的HVPE室相似的處理室內進行如文中描述的氣相沈積製程和腔室清洗製程。在於2006年4月26日申請的共同受讓的申請序號11/411,672且公開號為US 2007-0254100以及2006年4月14日申請的申請序號11/404,516且公開號為US 2007-0240631的美國專利申請案中描述了可用來實施本發明實施例的示範性腔室，該些文獻整體引用於本文中以供參考。
第1圖中的設備100包括圈圍出處理容積108的腔室主體102。噴頭組件104設置在處理容積108的一端，並且基板載體114設置在處理容積108的另一端。基板載體114可包括一個或多個凹槽116，在處理期間，凹槽116內可放置一個或多個基板。基板載體114可承載六個以上的基板。在一實施例中，基板載體114承載八個基板。將理解到，在基板載體114上可承載更多或更少的基板。典型的基板是藍寶石(sapphire)、碳化矽或矽。基板尺寸可為直徑在50毫米(mm)至100mm或更大的範圍內。基板載體尺寸在200mm至500mm的範圍內。基板載體可由各種材料形成，包括碳化矽或塗覆有碳化矽的石墨。將理解到，基板可含有藍寶石、碳化矽、氮化鎵、矽、石英、砷化鎵、氮化鋁、玻璃或其衍生物。將理解到，在設備100內和根據文中描述的處理可處理其他尺寸的基板。比起傳統HVPE室而言，如上所述的噴頭組件可允許在更多或更大的基板上做更加均勻的沈積，從而降低製造成本。在處理期間，基板載體114可繞其中心軸旋轉。在一實施例中，基板可在基板載體114內各自旋轉。
可旋轉基板載體114。在一實施例中，基板載體114可以約2RPM至約100RPM旋轉。在另一實施例中，基板載體114可以約30RPM旋轉。旋轉基板載體114有助於使每個基板均勻地暴露於處理氣體。
多個燈130a、130b可設置在基板載體114下方。對於多種應用來說，典型的燈配置方式可包括在基板上方(未示出)和下方(未示出)配置成排的燈。一實施例可能包含側面的燈。在某些實施例中，燈可被佈置成多個同心圓狀。例如，燈的內部陣列130b可包括八個燈，而燈的外部陣列130a可包括十二個燈。在本發明的一實施例中，燈130a、130b的每一個都可被單獨供電。在另一實施例中，燈的陣列130a、130b可被設置在噴頭組件104的上方和內部。將理解到，其他配置和其他數量的燈亦是可行的。選擇性供電給燈陣列130a、130b以加熱基板載體114的內部和外部區域。在一實施例中，共同供電給內部和外部陣列的燈130a、130b，並且可共同供電或分別供電給陣列中的頂部和底部陣列。在再一實施例中，分離的燈或加熱元件可設置在來源舟280的上方和/或下方。將理解到，本發明不限於使用燈陣列。任何合適的加熱源都可使用，以確保將適當溫度充分施加到處理室、處理室中的基板以及金屬源。例如，預期可利用快速熱處理燈系統，例如2005年7月22日申請且公開號為US 2006-0018639之共同受讓的美國專利申請案序號11/187,188中描述的，其全文引用於本文中以供參考。
可供電給一個或多個燈103a、103b以加熱基板以及來源舟280。該些燈可將基板加熱至在約900℃至約1200℃範圍內的溫度。在另一實施例中，燈130a、130b保持來源舟280內之井820中的金屬源處於約350℃至約900℃範圍內的溫度。熱電耦可設置在井820中，以在處理期間測量金屬源的溫度。利用熱電偶(thermocouple)測量的溫度可反饋到用來調整加熱燈130a、130b提供之熱量的控制器，以根據需要控制或調整井820中的金屬源的溫度。
根據本發明一實施例，在處理期間，前驅物氣體106從噴頭組件104流向基板表面。在基板表面處或附近的前驅物氣體106反應可在基板上沈積各種金屬氮化物層，包括GaN、AlN和InN。多種金屬可用於沈積「組合膜層」諸如AlGaN和/或InGaN。處理容積108可保持在約100托至約760托範圍內的壓力下。在一實例中，處理容積108保持在約450托至約760托範圍內的壓力下。
第2圖是根據本發明實施例之第1圖HVPE室的截面透視圖。來源舟280環繞著腔室主體102。金屬源填充來源舟280的井820。在一實施例中，金屬源包括任何合適的金屬源，諸如鎵、鋁或銦，可根據特定應用需求而選擇特定金屬。鹵化物或鹵素氣體流過來源舟280之井820中的金屬源上方的通道810，並且與金屬源反應以形成氣態的含金屬前驅物。在一實施例中，HCl與液態鎵反應以形成氣態的GaCl。在另一實施例中，Cl2 與液態鎵反應以形成GaCl和GaCl3 。本發明的其他實施例利用其他的鹵化物或鹵素來獲得含金屬氣相前驅物。合適的氫化物(hydrides)包括該些具有成份HX(例如，X為Cl、Br或I)和合適的鹵素，包括Cl2 、Br2 和I2 。對於鹵化物而言，不平衡的反應式為：HX(氣體)+M(液態金屬)→MX(氣體)＋H(氣體)其中，X=Cl、Br或I，且M=Ga、Al或In。對於鹵素而言，反應式為：
Z(氣體)＋M(液態金屬)→MZ(氣體)
其中，Z=Cl2 、Br2 或I2 ，且M=Ga、Al或In。以下氣態的含金屬物種將稱作「含金屬前驅物」，例如金屬氯化物。
將來源舟280內反應而得含金屬前驅物氣體216經由第一組氣體通路(例如管251)而引入處理容積108中。將理解到，可以自除了來源舟280以外的來源產生含金屬前驅物氣體216。可通過第二組氣體通路(例如管252)將含氮氣體226引入處理容積108中。雖然，舉出了一種管的配置結構作為適當氣體分配結構實例，並且可用在一些實施例中，但對於其他實施例，也可使用設計用以提供文中描述之氣體分配的不同類型通路的他種配置。此類通路配置的範例包括在板中具有氣體分配通道(作為通路)的氣體分配結構，如以下更詳細地描述者。
在一實施例中，含氮氣體包括氨。含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226可在基板表面附近或基板表面上反應，且金屬氮化物可沈積到基板上。金屬氮化物可以每小時約1微米至每小時約60微米的速度沈積到基板上。在一實施例中，沈積速度為每小時約15微米至每小時約25微米。
在一實施例中，通過板260將惰性氣體206引入處理容積108中。藉著在含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226之間流動惰性氣體206，含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226不會相互接觸，並且不會過早反應而沈積在非預期的表面上。在一實施例中，惰性氣體206包括氫、氮、氦、氬或其組合物。在另一實施例中，用惰性氣體206取代氨。在一實施例中，以約1slm至約15slm的速度將含氮氣體226提供到處理容積中。在另一實施例中，含氮氣體226與載氣共同流動。載氣可包括氮氣或氫氣或惰性氣體。在一實施例中，含氮氣體226與載氣共同流動，並且以約0slm至約15slm範圍內的流速提供該載氣。鹵化物或鹵素氣體的典型流速在約5sccm至約1000sccm範圍內，但是可能包括高達約5slm的流速。用於鹵化物/鹵素氣體的載氣在約0.1slm至約10slm範圍內，且含有之前所列出的惰性氣體。可使用約0slm至約10slm範圍內的惰性氣體來額外稀釋鹵化物/鹵素/載氣氣體混合物。惰性氣體206的流速在約5slm至約40slm的範圍內。製程壓力在約100托至約1000托的範圍內變化。基板可被加熱到約500℃至約1200℃範圍內的一溫度。
惰性氣體206、含金屬前驅物氣體216以及含氮氣體226可通過排氣裝置236排出處理容積108，該排氣裝置236分配在處理容積108的周界附近。排氣裝置236的這種分配可在整個基板表面提供均勻氣流。
如第3和4圖中所示，可根據本發明的一實施例來穿插配置(Interspersing)氣體管251和氣體管252。在氣體管251內的含金屬前驅物氣體216之流速以及氣體管252內的含氮氣體226之流速可獨立控制。單獨控制且散置的氣體管可能有助於在整個基板表面更均勻地分配每一種氣體，以提供更大的沈積一致性。
此外，含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226之間的反應程度將取決於兩種氣體接觸的時間。藉著與基板表面平行地設置氣體管251和氣體管252，含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226在距離氣體管251和氣體管252等距離的點處同時接觸，且將因此在基板表面上的所有點處都發生大體相同的反應程度。因此，可實現較大直徑基板的沈積均勻性。應當理解到，在基板表面和氣體管251和氣體管252之間的距離變化，將控制含金屬前驅物氣體216和含氮氣體226的反應程度。因此，根據本發明一實施例，可在沈積製程期間變化處理容積108的尺寸。而且，根據本發明的另一實施例，在氣體管251和基板表面之間的距離不同於氣體管252和基板表面之間的距離。此外，在氣體管251和252之間的隔離也防止含金屬和含氮前驅物氣體之間的反應，以及防止在管251和252上或其附近發生的非期望沈積。如以下將描述的，惰性氣體也可在管251和252之間流動以有助於保持前驅物氣體之間的隔離。
在本發明的一實施例中，度量(metrology)觀測口310可形成在板260中。這可提供處理期間輻射測量工具進出處理容積108的入口。可利用干涉儀(interferometer)來得到此種測量，以藉著比較反射波長和所穿透波長來測定膜層在基板上的沈積速度。也可利用高溫計進行測量，以測量基板溫度。應當理解到，度量觀測口310可提供入口給常與HVPE並用的任一種輻射測量工具。
根據本發明的一實施例，可建構如第5圖所示的管道來實現氣體管251和氣體管252的穿插配置(Interspersing)。每一組管可實質上包括一連接埠253，其連接到單個的幹路管257，而該幹路管257也連接到多個支路管259。每個支路管259都具有多個氣體埠255，該些氣體埠255形成在通常面對基板載體114之管的側面上。氣體管251的連接埠253可設置在氣體管252的連接埠253和處理容積108之間。氣體管251的幹路管257被設置在氣體管252的幹路管257和處理容積108之間。氣體管252的每個支路管259都含有接近幹路管257之連接處的「S」形彎曲部258，使得氣體管252的支路管259之長度平行且對齊氣體管251的支路管259。相似地，根據以下討論的本發明的另一實施例，可藉著構造如第9圖所示的管來實現穿插配置氣體管251和氣體管252。將理解到，支路管259的數量以及相鄰支路管之間的間隔可改變。在相鄰支路管259之間有較大間距可降低在管表面上過早沈積。也可藉著在相鄰管之間添加隔板來降低過早沈積。隔板可設置成垂直於基板表面，或者隔板可以是傾斜的以便引導氣體流動。在本發明的一實施例中，可形成氣體埠255使其以一角度將含金屬前驅物氣體216引導至含氮氣體226。
第6圖示出根據本發明一實施例的板260。如前所述，可利用分配在整個板260表面的多個氣體埠255將惰性氣體206引入處理容積108中。根據本發明的一實施例，板260的凹口267容納氣體管252的幹路管257的定位。根據本發明的一實施例，惰性氣體206可在氣體管251和氣體管252的支路管259之間流動，從而保持含金屬前驅物氣體216的氣流和含氮氣體226分開，直到這些氣體到達基板表面。
根據本發明的一實施例，如第7圖所示，可通過板260將含氮氣體226引入處理容積108中。根據該實施例，氣體管252的支路管259被氣體管251的額外支路管259取代。含金屬前驅物氣體繼而通過氣體管252被引入處理容積108中。
第8圖示出根據本發明一實施例的來源舟280之部件。該舟可由一頂部(第8A圖)覆蓋一底部(第8B圖)而製成。結合這兩部分產生了由井820上方之通道810所形成的環形腔。如之前所討論的，含氯氣體811可流過通道810且可與井820中的金屬源反應，以產生含金屬前驅物氣體813。根據本發明的一實施例，含金屬前驅物氣體813可通過氣體管251被引入處理容積108中，以作為含金屬前驅物氣體216。
在本發明的另一實施例中，可用第8C圖之稀釋埠中的惰性氣體812來稀釋含金屬前驅物氣體813。或者，在進入通道810之前，惰性氣體812可被添加到含氯氣體811中。此外，進行兩種稀釋動作：即，在進入通道810之前可將惰性氣體812添加到含氯氣體811中，以及可在通道810出口處添加額外的惰性氣體812。稀釋的含金屬前驅物氣體隨後通過氣體管251被引入處理容積108中作為含金屬前驅物氣體216。含氯氣體811在金屬源上方的停留時間將與通道810的長度成正比。較長的停留時間產生較大的含金屬前驅物氣體216之轉換率。因此，藉著使來源舟280環繞腔室主體102，能產生較長通道810，這導致較大的含金屬前驅物氣體216轉換率。構成通道810的頂部(第8A圖)或底部(第8B圖)的典型尺寸在10至12英寸的範圍內。通道810的長度是頂部(第8A圖)和底部(第8B圖)的周長且在30至40英寸的範圍內。
第9圖示出本發明的另一實施例。在該實施例中，氣體管251和252的幹路管257可被重新構造以與處理容積108的周長相配。藉著將幹路管257移動至該周界，在整個基板表面上的氣體埠255之密度可更均勻。將理解到，具有相配重設結構之板260的幹路管257和支路259其他結構配置也是可行的。
本領域技術人員將意識到，可根據上述實施例作出多種修飾，同時不偏離本發明的範圍。例如，作為內部舟的替換例(或者額外的內部舟)，一些實施例可能採用設置在腔室外的舟。對於這種實施例，一獨立的加熱源和/或加熱的氣體線路可用於將前驅物從外部舟傳送到腔室。
對於一些實施例，某些類型的機械裝置可用於重新填充(例如用液態金屬)室內的所有舟，而不需打開室。例如，利用注入器或活塞筒(plunger)(例如類似大型針筒)的某類裝置可設置在舟上方，以能夠用液態金屬重新填充該些舟而不需打開腔室。
對於一些實施例，可使用連接到內部舟的外部大熔爐(crucible，或稱坩鍋)來填充內部舟。使用獨立的加熱和溫度控制系統(例如電阻式或利用燈)來加熱這類熔爐。熔爐可藉由各種技術，例如操作者打開和關閉手控閥的批式法、或使用程序控制電子設備和質量流量控制器來「供給(feed)」該舟。
對於一些實施例，閃蒸技術(flash vaporization technique)可用於將金屬前驅物輸傳到腔室。例如，可經由液態注入器而將小量金屬注入到氣流中的方式來輸送閃蒸金屬前驅物。
對於一些實施例，一些形式的溫度控制可用於保持前驅物氣體在最佳操作溫度下。例如，舟(不管是內部還是外部)可裝配有直接接觸式的溫度感測器(例如熱電耦)以偵測舟中前驅物的溫度。該溫度感測器可與自動反饋溫度控制連接。作為直接接觸溫度感測器的替換方案，遠端高溫計可用於監控舟溫度。
對於外部舟設計，可利用各種不同類型的噴頭設計(諸如以上和以下描述的那些)。這種噴頭由能夠抵抗極高溫度(例如高達1000℃)的合適材料所造成，例如碳化矽或石英或塗覆碳化矽的石墨。如上所述，可藉由熱電偶或遠端高溫計監控管的溫度。
對於一些實施例，可調整腔室頂部和底部設置的多排燈而根據需要來調節管的溫度，從而實現各種目的。這些目的可包括使管上的沈積減至最小、在沈積製程期間保持恒定溫度，以及確保不超出最大溫度範圍，從而使由於熱應力導致的損傷降至最小。
第5A-B、6、8A-C和9A-9B圖中示出的部件可由任何合適的材料所構成，諸如碳化矽、塗覆有碳化矽的石墨和/或石英，且具有任何合適的物理尺寸。例如，對於一些實施例，第5A-5B和9A-9B圖中示出的噴頭管可具有在約1mm至約10mm範圍內的管壁厚度，例如在一些應用中可約2mm。
也可以防止由化學蝕刻和/或腐蝕導致損傷的方式來建構該些管。例如，該些管可包括某類型的塗層，諸如碳化矽，或是可使化學蝕刻和腐蝕導致的損傷降至最低的其他合適塗層。作為替換方案，或者額外地，該些管可被能夠罩住該些管使其不受蝕刻和腐蝕影響的一分離部分所包圍。對於一些實施例，主管(例如中心管)可以是石英，同時支路管可以是碳化矽。
在一些應用中，存在沈積物形成在管上的危險，這可能例如因堵塞氣體埠而妨礙了性能。對於一些實施例，為了防止沉積或使沈積減至最小，可在管之間設置一些類型的阻擋(例如擋板或板)。這種阻擋可設計成可移除式的且容易替換，以利於維護和修理。
雖然文中已經描述了利用支路管的噴頭設計，但是對於一些實施例，可使用能實現相似功能的不同類型構造來替換該管構造。例如，對於一些實施例，可在單片板中鑽出多個輸送通道和孔，該單片板在分隔氣體和輸送氣體到主腔室上提供了與該些管相似的功能。作為替換方案，除了單片板以外，可利用能夠套合在一起或以例如鍵合、焊接或結合(braised)等某些方式組裝的多個部件來建構該分配板。
對於其他實施例，可形成固態石墨管且塗覆有碳化矽，並且石墨可隨後被去除而留下一系列的通道和孔。對於一些實施例，可以使用各種形狀(例如橢圓形、圓形、矩形或方形)且其內形成有多個孔的透明或不透明石英板來建構噴頭。尺寸適當的管道，例如具有內徑(ID)2mm×外徑(OD)4mm的通道，可被焊到板上用於氣體輸送。
對於一些實施例，各部件可由不同的材料製成。在這種情況下，可能要進行測量，以儘量確保部件可靠地裝配且防止氣體泄漏。例如，對於一些實施例，軸環(collar)可用於將石英管可靠地裝配到一金屬部件中，以防止氣體泄漏。這種軸環可由任何合適的材料製成，例如其允許導致部件膨脹和收縮量不相同之不同部件的熱膨脹差異，否則將會引起部件的損傷或氣體泄漏。
如上所述(例如參考第2圖)，鹵化物或鹵素氣體可用在沈積製程中。此外，前述的鹵化物和鹵素可做為蝕刻劑氣體而用於原位清洗反應器。這種清洗製程可包括將鹵化物或鹵素氣體(具有或不具有惰性載氣)流入腔室中。在約100℃至約1200℃的溫度下，蝕刻劑氣體可從反應室壁和表面去除沈積物。蝕刻劑氣體的流速可在約1slm至約20slm間變化，且惰性載氣的流速可在約0slm至約20slm間變化。相應的壓力在約100托至約1000托間變化，以及腔室溫度可在約20℃至約1200℃間變化。
而且，前述鹵化物和鹵素氣體可用在基板的預處理製程中，例如用以促進高品質膜層生長。一實施例可包括將鹵化物或鹵素氣體經由管251或經由板260流入腔室中，而不需流過舟280。惰性載氣和/或稀釋氣體可與鹵化物或鹵素氣體組合。同時NH3 或相似的含氮前驅物可流過管252。預處理的另一實施例可提供僅流動含氮前驅物且具有或不具有惰性氣體。其他實施例可具有兩個或多個分立步驟的序列，每一個步驟的持續時間、氣體、流速、溫度和壓力可能不同。對於鹵化物或鹵素典型的流速在約50sccm至約1000sccm的範圍內，但是可包括高達約5slm的流速。鹵化物/鹵素氣體的載氣可具有在約1slm至約40slm範圍內的流速且含有之前所列的惰性氣體。流速在約0slm至約10slm範圍內的惰性氣體可用來額外稀釋鹵化物/鹵素/載氣混合物。NH3 的流速在約1slm至約30slm範圍內且通常大於蝕刻劑氣體流速。製程壓力在約100托至約1000托的範圍內變化。典型基板溫度在約500℃至約1200℃的範圍內。
此外，可產生Cl2 電漿以用於清洗/沈積製程。而且，文中描述的腔室可實施成一多腔室系統的一部分，該多腔室系統在2006年4月14日申請且共同受讓的美國專利申請序號11/404,516且公開為US 2007-0240631的美國專利申請案中描述了，並將其整體引用於本文中以供參考。如該文獻中所述，可包括一遠端電漿產生器作為腔室硬體的一部分，其可用在文中描述的HVPE室中。在該申請案中描述用於沈積和清洗製程的氣體線路和製程控制硬體/軟體也可用於本文描述的HVPE室。對於一些實施例，可從頂板上方輸送氯氣或電漿，例如第6圖中所示，或者利用用來輸送含Ga前驅物的管來輸送氯氣或電漿。可用的電漿類型，不僅限於氯，而可包括氟、碘或溴。用於產生電漿的源氣體可以是鹵素，例如Cl2 、Br2 或I2 ，或者可以是含有V族元素(例如N、P、或As)的氣體，例如NF3 。
雖然前述內容揭示本發明的多個實施例，但是也可在不超出本發明基本範圍下做出本發明其他和進一步的實施例，本發明範圍當由以下申請專利範圍所界定。
100．．．設備
102．．．腔室主體
104．．．噴頭組件
106．．．前驅物氣體
108．．．製程容積
114．．．基板載體
116．．．凹槽
130a、130b．．．燈
206、812．．．惰性氣體
216、813．．．含金屬前驅物氣體
226．．．含氮氣體
236．．．排氣裝置
251、252．．．氣體管
253．．．連接埠
255．．．氣體埠
257．．．幹路管
258．．．S形彎曲部
259．．．支路管
260．．．板
267．．．凹口
280．．．來源舟
310．．．度量觀測口
810．．．通道
811．．．含氯氣體
820．．．井
可藉著參考附圖中示出的實施例獲得且詳細理解本發明上述特徵的方式、本發明更明確的描述、上述簡要總結。
第1圖描述根據本發明一實施例的沈積室截面圖；
第2圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的截面透視圖；
第3圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的截面頂視圖；
第4圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的截面透視切開圖；
第5A-5B圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的氣體通路部件視圖；
第6圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的頂板部件透視圖；
第7圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的截面透視側面圖；
第8A-8C圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的船式(boat)部件視圖；以及
第9A-9B圖描述根據本發明一實施例之噴頭組件的氣體通路部件視圖。
但是應注意，附圖僅示出本發明的多個示範性實施例，因此不認為用來限制本發明的範圍，且本發明允許其他等效實施例。
100．．．設備
102．．．腔室主體
104．．．噴頭組件
106．．．前驅物氣體
108．．．製程容積
114．．．基板載體
116．．．凹槽
130a、130b．．．燈
280．．．來源舟

Claims (23)

  1. 一種形成一Ⅲ族金屬氮化物膜的方法，包括：加熱一或多個藍寶石基板至一預處理溫度；及將該一或多個藍寶石基板各自之一表面於該表面處於該預處理溫度下時，暴露於一預處理氣體混合物以形成一預處理表面，其中該預處理氣體混合物包括氨(NH3 )與一鹵素氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該鹵素氣體是氯氣(Cl2 )。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該預處理氣體混合物進一步包括濃度在1莫耳%與10莫耳%之間的氯氣(Cl2 )以及濃度在5莫耳%與25莫耳%之間的氨。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括在該一或多個藍寶石基板各自之預處理表面上形成一III族金屬氮化物層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中形成該III族金屬氮化物層的步驟包括形成氮化鎵層或氮化鋁層。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中形成該III族金屬氮化物層的步驟進一步包括將該一或多個藍寶石基板暴露於一含氮前驅物氣體與一金屬氯化物氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中：該含氮前驅物氣體包括氨；及該金屬氯化物氣體係藉由將一金屬源暴露於一包括氯氣(Cl2 )的第一處理氣體而加以形成，其中該金屬源包括一選自鎵、鋁和銦所構成之群組的元素。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包括將該預處理表面暴露於一包括氨與一載氣的氣體混合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該載氣包括氮。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該藍寶石基板是一單晶藍寶石基板。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中將該一或多個藍寶石基板各自之表面暴露於該預處理氣體混合物的步驟進一步包括：將其中設置有該一或多個藍寶石基板之處理室的壓力保持在低於760托。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該預處理溫度在800℃和1100℃之間。
  13. 一種在一基板表面上形成一III族氮化物材料的方法，包括：將一或多個基板設置於一處理空間中，該處理空間係至少部分由一沉積室的表面所限定；利用一或多個燈來加熱設置於該處理空間中之該一或多個基板；將該一或多個基板各自之一表面於該表面處於該預處理溫度下時，暴露於一預處理氣體混合物以形成一預處理表面，其中該預處理氣體混合物包括氨(NH3 )與一鹵素氣體；將設置於該處理空間中之該一或多個基板各自之預處理表面與一腔室部件的一表面暴露於一金屬鹵化物氣體與一氮前驅物氣體，以在該一或多個基板上形成一含氮化鎵層；在形成該含氮化鎵層後，自該處理空間移除該一或多個基板；及將該腔室部件暴露於一包括鹵素氣體之清洗氣體，其中該清洗氣體係適於移除該腔室部件上形成之金屬氮化物層的至少一部分。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該鹵素氣體是氯氣(Cl2 )。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該鹵素氣體包括濃度在1莫耳%與10莫耳%之間的氯氣(Cl2 )。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包括：加熱該處理室表面的步驟包括加熱該表面到100℃與1200℃之間的溫度；及加熱該一或多個設置於該處理空間中之基板的步驟包括加熱該一或多個基板到500℃與1200℃之間的溫度。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中形成該III族氮化物層的步驟包括流動三烷基III族化合物與流動V族前驅物氣體，以在該一或多個基板之預處理表面與該腔室部件之表面上沉積一III族氮化物層。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該三烷基III族化合物包括三烷基鎵化合物、三烷基銦化合物或三烷基鋁化合物。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中，三烷基 III族化合物包括三烷基鎵，其中烷基係選自甲基、乙基、丙基和丁基所構成之群組。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該腔室部件包括一頂板，該頂板具有複數個孔形成於其中，該複數個孔係設以自一清洗氣體源接收清洗氣體並傳送該清洗氣體至該沉積室之處理區域。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，進一步包括在將該腔室部件暴露於該清洗氣體之前，使用一電漿對該清洗氣體增加能量。
  22. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中將該腔室部件暴露於清洗氣體的步驟進一步包括利用一或多個燈來加熱該腔室部件。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，進一步包括將該腔室部件加熱到500℃和1200℃之間的溫度。
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