TWI490367B - 金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置 - Google Patents

金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI490367B
TWI490367B TW101139477A TW101139477A TWI490367B TW I490367 B TWI490367 B TW I490367B TW 101139477 A TW101139477 A TW 101139477A TW 101139477 A TW101139477 A TW 101139477A TW I490367 B TWI490367 B TW I490367B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
region
metal organic
substrate
organic compound
Prior art date
Application number
TW101139477A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201339353A (zh
Inventor
Yue Ma
zhan-chao Huang
Chuan He
Jun Wang
Tao Song
Fang Lin
ai-ling Ren
Hungseob Cheong
Sal Umotoy
Ming Xi
Original Assignee
Ideal Energy Equipment Shanghai Ltd
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 Ideal Energy Equipment Shanghai Ltd filed Critical Ideal Energy Equipment Shanghai Ltd
Publication of TW201339353A publication Critical patent/TW201339353A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI490367B publication Critical patent/TWI490367B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C23C16/303Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/448Chemical 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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452Chemical 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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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
    • C23C16/45514Mixing in close vicinity to the substrate

Description

金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置
本發明涉及化學氣相沉積技術領域,特別涉及一種金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置。
化學氣相沉積(Chemical vapor deposition,簡稱CVD)係反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面,進而制得固體材料之工藝技術,其藉由化學氣相沉積裝置得以達成。具體地,CVD裝置藉由進氣裝置將反應氣體通入反應室中,並控制反應室的氣壓、溫度等反應條件,使得反應氣體發生反應,從而完成沉積工藝步驟。為了沉積所需薄膜,一般需要向反應室中通入多種不同之反應氣體,且還需要向反應室中通入載氣或吹掃氣體等其他非反應氣體,是以,在CVD裝置中需要設置多個進氣裝置。
金屬有機化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)裝置主要用於氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、氧化鋅等III-V族,II-VI族化合物及合金的薄層單晶功能結構材料之製備,隨著上述功能結構材料的應用範圍不斷擴大,MOCVD裝置已經成為化學氣相沉積裝置的重要裝置之一。MOCVD一般以II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源等作為反應氣體,用氫氣或氮氣作為載氣,以熱分解反應方式在基片上進行氣相外延生長,從而生長各種II-VI化合物 半導體、III-V族化合物半導體以及它們的多元固溶體之薄層單晶材料。由於II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源的傳輸條件不同,因此需要藉由不同的進氣裝置分別將II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源傳輸至基片上方。
習知技術中的MOCVD裝置一般包括:反應腔;位於所述反應腔頂部之噴淋組件,所述噴淋組件包括兩進氣裝置,所述兩進氣裝置分別將II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源傳輸至基片上方;與所述噴淋組件相對設置之基座,所述基座具有加熱單元,所述基座用於支撐和加熱基片。
所述噴淋組件根據所提供的反應氣體之氣流相對基片的流動方向的不同,分為垂直式和水平式。如中國大陸專利ZL200580011014所揭示的水平式噴淋組件,其使得反應氣體之氣流沿平行於基片的水平方向流動,中華民國專利TW201030179A1所揭示的垂直式噴淋組件,其使得反應氣體的氣流沿垂直於基片的豎直方向流動。
惟水平式噴淋組件存在反應物濃度的沿程損耗、熱對流渦旋和側壁效應,容易造成基片沿橫向和縱向的厚度和濃度不均勻;垂直式噴淋組件存在反應後的尾氣不能及時排出,從而沿徑向濃度不均勻,造成基片沿徑向的厚度和濃度的波動。
參見專利號為:US7709398B2之美國專利,該專利提供了一種利用其之一被預處理的兩處理氣體來沉積半導體層之方法和設備。參考第一圖所示,所述設備具有:設置於反應器1中之處理室2,所述處理室2具有用於至少一個衬底5之衬底座4;用於將衬底座4加熱到處理溫度之加熱設備13;氣體入口構件3,所述氣體入口構件3與衬底座4相對設置,用於將第一反應氣體(如:III族金屬有機源)引入處理室2,所述氣體入口構件3具有多個用於排出第一反應氣體之第一開口6,所述第一開口6設置分佈在與衬底座4相對設置的氣體入口構件3之表面上;預處理設備9,是用於預處理待引入所述處理室2中的第二反應氣體(如:V族氫化物源)之設備,所述預處理設備9以這樣一種方式被設置於所述衬底座4之邊緣,使得所述第二反應氣體平行於所述衬底座表面20在所述衬底座4的上方,且相對於所述第一反應氣體流動的方向11橫向地流動。
上述技術中,III族金屬有機源沿垂直基片之豎直方向流動,V族氫化物源沿平行於基片之水平方向流動,且III族金屬有機源在基片上表面對應的整個水平面上都有分佈,V族氫化物源也在基片上表面對應的整個水平面上都有分佈,從而可以在衬底上形成連續之擴散邊界層。
惟兩種反應氣體在到達衬底外延生長表面之前,III族金屬有機源必須穿過整個V族氫化物源,而由於V族氫化物源 是過量反應物,因此V族氫化物源分子會阻止非常多的III族金屬有機源和載氣到達衬底表面,從而導致兩種氣體提前發生反應,最終降低III族金屬有機源之使用效率,造成材料的浪費。而金屬有機源材料之價格是非常昂貴的,這必然就造成了生產成本的提高。同時,也降低了薄膜的沉積速率。
是以,在金屬有機化合物化學氣相沉積過程中,如何避免兩種反應氣體之提前反應且提高反應速率就成為本領域技術人員亟待解決之問題。
本發明之目的係提供一種金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置,既可避免反應氣體提前反應,亦可提高反應速率,降低生產成本。
為解決上述問題,本發明提供了一種金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其包括:提供一基座及至少一基片,基座具有一上表面,所述基片設置於所述基座上表面;提供用於傳輸第一氣體的具有複數第一出氣口之第一進氣裝置和用於傳輸第二氣體的具有複數第二出氣口之第二進氣裝置,所述第一氣體沿著所述第一出氣口噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向異面垂直;所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片上方形成反應區域,並在所述基片上表面沉積得到一層金屬有機化合物; 所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度;所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度;所述A區域與所述C區域間隔排列,所述第一氣體沿垂直於基片上表面的方向通過對流且無需穿過第二氣體而流向基片上表面的A區域,第二氣體沿垂直於第一氣體的流動方向流動並在豎直於基片方向上通過擴散且無需穿過第一氣體而到達基片上表面的C區域,所述基座旋轉使所述基片依次通過所述A區域與所述C區域。
可選地,所述第二氣體在複數第二出氣口出來後,其沿水平方向的流動方向上形成複數放射分佈的第二氣體束。
可選地,所述A區域與所述D區域相對應;所述B區域與所述C區域相對應。
可選地,所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍皆為4~50個。
可選地,所述基座中心設置有心軸,所述基座繞所述心軸旋轉,所述基座為圓形,多個基片圍繞所述心軸分佈於所述基座上。
可選地,所述第一氣體的A區域、B區域或者所述第二氣體的C區域、D區域均以所述心軸為中心呈放射狀分佈。
可選地,所述基座包括至少一基片承載器,所述基片設置於所述基片承載器上。
可選地,所述基片承載器繞其幾何中心自轉。
可選地,所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。
可選地,所述第一氣體包括V族氫化物源,所述第二氣體包括III族金屬有機源。
可選地,所述III族金屬有機源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中的一種或多種;所述V族氫化物源包括NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種。
可選地,所述第一氣體之濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小。
可選地,所述第二氣體之濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
為了解決上述問題,本發明還提供了一種金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其包括:反應腔;基座,設置在所述反應腔中,基座具有一上表面,至少一基片設置於所述基座上表面;旋轉驅動單元,連接所述基座,用於使所述基座處於旋轉狀態;一個或多個第一進氣裝置,每個所述第一進氣裝置包括多 個第一出氣口,用於傳輸第一氣體;一個或多個第二進氣裝置,每個所述第二進氣裝置包括多個第二出氣口,用於傳輸第二氣體;所述第一氣體沿著所述第一出氣口噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向異面垂直;所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片上方形成反應區域,並在所述基片上表面沉積得到一層金屬有機化合物;所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度;所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度;所述A區域與所述C區域間隔排列,所述第一氣體沿垂直於基片上表面的方向流動並在垂直於襯底方向上通過對流且無需穿過第二氣體而流向基片上表面的A區域,第二氣體沿垂直於第一氣體的流動方向流動並在豎直於基片方向上通過擴散且無需穿過第一氣體而到達基片上表面的C區域,所述基座旋轉使所述基片依次通過所述A區域與所述C區域。
可選地,所述第二氣體在複數第二出氣口出來後,其沿水平方向的流動方向上形成複數放射分佈的第二氣體束。
可選地,所述A區域與所述D區域相對應;所述B區域與所述C區域相對應。
可選地,所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍為皆4~50個。
可選地,所述基座中心設置有心軸,所述基座繞所述心軸旋轉,所述基座為圓形,多個基片圍繞所述心軸分佈在所述基座上。
可選地,所述第一氣體的A區域、B區域或者所述第二氣體的C區域、D區域均以所述心軸為中心呈放射狀分佈。
可選地,所述基座包括至少一基片承載器,所述基片設置於所述基片承載器上。
可選地,所述基片承載器繞其幾何中心自轉。
可選地,所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。
可選地,所述第一氣體包括V族氫化物源,所述第二氣體包括III族金屬有機源。
可選地,所述III族金屬有機源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中的一種或多種;所述V族氫化物源包括NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種。
可選地,所述第一氣體之濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小。
可選地,所述第二氣體之濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
可選地,所述基座具有加熱單元,用於對基片進行加熱處 理。
可選地,所述第一進氣裝置或所述第二進氣裝置固定在所述反應腔之頂部。
可選地,所述金屬有機化合物化學氣相沉積裝置還包括:冷卻裝置,設置在所述反應腔之頂部,用於降低第一氣體或第二氣體的溫度。
可選地,所述第一進氣裝置包括第一進氣管和第一導氣盤,所述第一導氣盤的水平面上設置有多個第一出氣口,所述第一氣體依次經由第一進氣管、第一導氣盤以及所述第一出氣口後沿垂直於基片上表面的方向流出。
可選地,所述第二進氣裝置包括第二進氣管和第二導氣盤,所述第二導氣盤的豎直面上設置有多個第二出氣口,所述第二氣體依次經由第二進氣管、第二導氣盤以及所述第二出氣口後沿平行於基片上表面的方向流出。
可選地,所述第二進氣裝置設置在反應腔的中間區域,所述第二氣體流向反應腔之邊緣區域。
可選地,所述第二進氣裝置設置在反應腔的週邊區域,所述第二氣體流向反應腔之中間區域。
可選地,所述第二導氣盤的水平截面為圓形。
可選地,所述第二導氣盤的水平截面為多邊形。
與習知技術相比,本發明具有如下功效增進:
1)本發明中第一氣體噴出的方向與第二氣體噴出的方向 異面垂直,反應區域中的第一氣體和第二氣體的濃度均梯度分佈,第一氣體對應的A區域的氣體平均濃度高於B區域的氣體平均濃度,第二氣體對應的C區域的氣體平均濃度高於D區域的氣體平均濃度,基片依次通過間隔排列的A區域與C區域。由於第一氣體的高分佈區域(即A區域)和第二氣體的高分佈區域(即C區域)間隔排列,是以,至少大部分第一氣體可以不用通過第二氣體而直接到達基片的上表面,即至少大部分第一氣體和大部分第二氣體可以分別到達基片上表面,從而大大避免了第一氣體和第二氣體在到達基片上表面之前的提前反應,提高了兩種反應氣體的使用效率,相應地提高了反應速率,即金屬有機化合物的沉積速率,增加了產能,且降低了生產成本。
2)進一步地,所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源,由於III族金屬有機源的價格遠高於V族氫化物源的價格,因此使III族金屬有機源垂直流向基片上表面可以大幅避免III族金屬有機源的材料浪費,從而可以進一步降低生產成本。
3)進一步地,由於V族氫化物源(即第二氣體)是過量反應物,反應速率的均勻性僅由第一氣體在基片上的分佈決定,因此通過調整第一氣體的流量,就可以控制第一氣體和第二氣體的反應速率,因此本發明可以很容易地調整反應速率的均勻性。
4)進一步地,所述基座中心設置有心軸,基座繞其旋轉,通過控制基座的旋轉速度、A區域和C區域的面積比等因素,就可以使第一氣體和第二氣體均勻地在基片上表面進行反應,最終在基片上表面沉積形成均勻的金屬有機化合物。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明,惟本發明亦可採用其他不同於在此描述的其他方式來實施,是以本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
正如先前技術部分所述,雖然習知技術中提供了垂直式、水平式和混合式(即以垂直方向提供III族金屬有機源、以水平方向提供V族氫化物源)MOCVD技術,惟在水平式和混合式MOCVD技術中,III族金屬有機源在基片上表面對應之整個水平面上都有分佈,V族氫化物源亦在基片上表面對應之整個水平面上都有分佈,兩種氣體在到達基片上表面之前存在重疊狀態,不可避免地會發生提前反應,從而限制了薄膜之生長速率,浪費了III族金屬有機源,提高了生產成本;在垂直式MOCVD技術中,III族金屬有機源和V族氫化物源會在氣體進口處迅速混合,從而導致更多的氣相反應,降低了反應速率,且減小了III族金屬有機源的使用效率,提高了生產成本。
針對上述缺陷,本發明提供了一種金屬有機化合物化學氣 相沉積方法及其裝置,使第一氣體噴出的方向與第二氣體噴出的方向成60度~120度的異面夾角,反應區域中的第一氣體和第二氣體的濃度梯度分佈,第一氣體對應的A區域的氣體平均濃度高於B區域的氣體平均濃度,第二氣體對應的C區域的氣體平均濃度高於D區域的氣體平均濃度,基片依次通過間隔排列的A區域與C區域。由於第一氣體的高分佈區域(即A區域)和第二氣體的高分佈區域(即C區域)間隔排列,因此至少大部分第一氣體可以不用通過第二氣體而直接到達基片的上表面,即至少大部分第一氣體和大部分第二氣體可以分別到達基片上表面,從而極大減少第一氣體和第二氣體在到達基片上表面之前反應,提高了兩種反應氣體的使用效率,相應也提高了反應速率,即金屬有機化合物的沉積速率,增加了產能,且降低了生產成本。
下面結合附圖進行詳細說明。
結合參考第二圖和第三圖所示,本實施例提供了一種金屬有機化合物化學氣相沉積方法,該方法包括如下步驟:步驟S1,提供一基座100及至少一基片(第三圖中未示出),基座100具有一上表面,所述基片設置於所述基座之上表面;步驟S2,提供用於傳輸第一氣體的具有複數第一出氣口之第一進氣裝置500和用於傳輸第二氣體的具有複數第二出氣口之第二進氣裝置600,所述第一氣體沿著所述第一出氣口 噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向成一異面夾角,所述異面夾角的角度數值為60度~120度;步驟S3,所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片上方形成反應區域,並在所述基片上表面沉積得到一層金屬有機化合物。
參考第四圖所示,所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度。
參考第五圖所示,所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度。
再結合參考第三圖所示,所述A區域與所述C區域間隔排列,所述基片依次通過所述A區域與所述C區域。
本實施例中由於第一氣體的A區域和第二氣體的C區域間隔排列,因此至少大部分第一氣體可以不用通過第二氣體而直接到達基片之上表面,即至少大部分第一氣體和大部分第二氣體可以分別到達基片之上表面,從而極大減少第一氣體和第二氣體在到達基片上表面之前的提前反應,提高了兩種反應氣體之使用效率,相應地提高了反應速率,即金屬有機化合物的沉積速率,增加了產能,且降低了生產成本。
所述第一氣體的噴出方向和所述第二氣體的噴出方向可以成一異面夾角,如:60度、70度、90度、100度或120度 等。優選地,所述第一氣體之噴出方向和所述第二氣體之噴出方向異面垂直或近似異面垂直。具體地,參考第三圖所示,本實施例中所述第一氣體的噴出方向與第二氣體的噴出方向異面垂直,根據業界圖示畫法中用以表示相互異面垂直的通用表達方法,第一進氣裝置500下方的箭頭線是沿紙平面自上而下到達基片上表面的A區域,即表示第一氣體的噴出方向與所述基座上表面垂直;第二進氣裝置600下方的點表示第二氣體由紙平面垂直出來後由於氣體的擴散原理豎直到達基片上表面的C區域,表示第二氣體的噴出方向與所述基座上表面平行,第二氣體噴出後擴散到達基片上表面的C區域。
結合參考第三圖、第四圖和第五圖所示,本實施例中所述A區域與所述D區域相對應,所述B區域與所述C區域相對應,即第一氣體的高濃度分佈區域對應第二氣體的低濃度分佈區域,第一氣體的低濃度分佈區域對應第二氣體的高濃度分佈區域。這是由於本實施例中第一氣體的高濃度分佈區域和低濃度分佈區域的分界點與第二氣體的低濃度分佈區域和高濃度分佈區域的分界點重合。惟本發明的其他實施例中,第一氣體的高濃度分佈區域和低濃度分佈區域的分界點與第二氣體的低濃度分佈區域和高濃度分佈區域的分界點亦可不重合,從而第一氣體的高濃度分佈區域亦可對應部分第二氣體的高濃度分佈區域,或者,第一氣體的低濃度分佈區域亦可對應部分第二氣體的低濃度分佈區域,其不限制本發明之保護範圍。
進一步地,所述第一氣體之B區域可以包括零分佈區域,即與第二氣體之C區域對應的至少部分區域中可以不包括第一氣體。類似地,所述第二氣體之D區域亦可包括零分佈區域,即與第一氣體的A區域對應的至少部分區域中可以不包括第二氣體。所述低濃度分佈區域(即B區域或D區域)中零分佈區域所佔的比例越大,則第一氣體和第二氣體提前反應的量越小,兩種氣體的利用效率越高。
結合參考第三圖所示,由於氣體擴散作用,所述第一氣體的高分佈區域(即A區域)中的第一氣體分佈可以不均勻,第一氣體的低分佈區域(即B區域)中的第一氣體分佈可以不均勻。類似地,所述第二氣體之高分佈區域(即C區域)中的第二氣體分佈亦可不均勻,第二氣體之低分佈區域(即D區域)中的第二氣體分佈亦可不均勻。
所述A區域主要是與第一出氣口對應的區域,所述C區域主要是與第二出氣口對應的區域。由於氣體擴散作用,所述第一氣體之濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小,即距第一出氣口距離越近的區域中第一氣體的濃度越大,距第一出氣口距離越遠的區域中第一氣體的濃度越小。類似地,所述第二氣體的濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
本實施例中所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍都可以為4~50個,如:4個、10個、18個、30個或50個。各個區域的數量或面積可以相同,亦可不同,其具體由對 應出氣口的分佈形狀和數量決定,本發明對此不做限制。
所述第一氣體和第二氣體主要用於反應生成金屬有機化合物,本實施例中的金屬有機化合物可以是III-V族半導體化合物。此時,所述第一氣體可以包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源;或者,所述第一氣體可以包括V族氫化物源,所述第二氣體可以包括III族金屬有機源。另,第一氣體和第二氣體還可以包括載氣等。
優選地,所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。由於III族金屬有機源之價格遠高於V族氫化物源之價格,因此使III族金屬有機源垂直流向基片上表面可以大幅減少III族金屬有機源的材料浪費,從而可以進一步降低生產成本;此外,由於V族氫化物源是過量反應物,從而僅需控制III族金屬有機源的流量就可以簡單有效地控制兩種氣體的反應速率。
具體地,所述III族金屬有機源可以是Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中之一種或多種;所述V族氫化物源可以是NH3、PH3、AsH3氣體中之一種或多種;所述載氣可以是氫氣、氮氣或惰性氣體中之一種或多種。
本實施例中所述基座100的中心可以設置有心軸,進而基座100可以通過任一旋轉驅動單元繞所述心軸進行旋轉。第六圖示出了基座100旋轉時的氣體分佈示意圖。結合參考第三圖 和第六圖所示,當基座100進行旋轉時,兩種氣體的分佈會由於基座100的旋轉而發生些許變化(如:第六圖中兩種氣體的濃度分佈最高點均向右偏移),A區域和C區域的位置也相應地發生變化。惟兩種氣體之分佈變化趨勢是一致的,因此A區域仍與C區域間隔排布,A區域仍與D區域對應,C區域仍和B區域對應,A區域中第一氣體的平均濃度大於B區域中第一氣體的平均濃度,C區域中第二氣體的平均濃度大於D區域中第二氣體的平均濃度。基座100上的基片(第六圖中未示出)隨同基座100一塊旋轉,在基片旋轉的過程中,基片會依次通過A區域、C區域、A區域、C區域……,即第一氣體、第二氣體、第一氣體、第二氣體……會依次經過基片上方。通過控制基片之旋轉速度、A區域和C區域之面積比等因素,就可以提高第一氣體和第二氣體在基片上表面反應所沉積的金屬有機化合物薄膜之均勻性。
此時,由於第二氣體是過量氣體,反應速率之均勻性僅由第一氣體在基片上的分佈決定,因此通過調整第一氣體出氣口之尺寸和密度(即第一氣體的流量),就可以控制第一氣體和第二氣體的反應速率,因此本實施例可以很容易的調整反應速率之均勻性。
參考第七圖所示,本實施例中所述基座100可以為圓形,多個所述基片200繞心軸150分佈在基座100上。具體地,所述基座100可以包括至少一基片承載器(圖中未示出),所述 基片200設置於所述基片承載器上。所述基片承載器之數量與基片之數量相同,所述基片承載器可以繞其幾何中心自轉。
本實施例中基座100上承載多個基片200,從而可以同時對多個基片200進行薄膜沉積,提高了生產效率。
需要說明的是,所述基座100還可以為其他形狀,所述基片200亦可採用其他方式分佈在基座100上,其不限制本發明的保護範圍。
參考第八圖所示,本實施例中所述第一氣體的A區域和B區域可以以心軸150為中心呈放射狀分佈。
參考第九圖所示,本實施例中所述第二氣體的C區域和D區域亦可以心軸150為中心呈放射狀分佈。
具體地,所述第一氣體的A區域和B區域是以基座100的心軸150為頂點之扇形,所述第二氣體的C區域和D區域也是以基座100的心軸150為頂點之扇形。所述A區域對應的扇形大小與B區域對應的扇形大小可以相同,亦可不同。所述A區域對應的扇形大小與C區域對應的扇形大小可以相同,亦可不同。
需要說明的是,在本發明的其他實施例中,還可以將整個基座100上方分為多個區域,在每個區域中使所述第一氣體的A區域和第二氣體的C區域仍按第六圖所示之排布方式進行分佈。
為了進一步加快第一氣體和第二氣體之反應速率,本實施 例還可以對所述基片200進行加熱處理,使基片200溫度維持在利於兩種氣體反應的溫度範圍,其對於熟悉此項技藝之人士是熟知的,在此不再贅述。
此外,為了更好地控制基片200的溫度,還可以對所述基片200進行冷卻處理。從而結合加熱和冷卻的共同作用,使得第一氣體和第二氣體在合適的溫度下進行反應。
本實施例中第一氣體主要通過對流(flow convection)垂直流向基片的上表面,第二氣體主要通過擴散(diffusion)流向基片的上表面,且兩種氣體分別到達基片的上表面,進而兩種氣體在基片的上表面反應形成金屬有機化合物。由於至少大部分第一氣體直接到達基片的上表面,而無需穿過第二氣體,因此避免第一氣體和第二氣體在到達基片前的反應,提高了兩種反應氣體的使用效率,且提高了反應速率,增加了產能並降低了生產成本。
相應地,參考第十圖所示,本發明還提供了一種金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,包括:反應腔300;基座100,設置在所述反應腔300中,基座100具有一上表面,至少一基片200設置於所述基座100上表面;旋轉驅動單元400,連接所述基座100,用於使所述基座100處於旋轉狀態;一個或多個第一進氣裝置500,每個第一進氣裝置500包 括多個第一出氣口,用於傳輸第一氣體;一個或多個第二進氣裝置600,每個第二進氣裝置600包括多個第二出氣口,用於傳輸第二氣體;所述第一氣體沿著所述第一出氣口噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向成一異面夾角,所述異面夾角的角度數值為60度~120度;所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片200上方形成反應區域,並在所述基片上表面沉積得到一層金屬有機化合物;所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度;所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度;所述A區域與所述C區域間隔排列,所述基片200依次通過所述A區域與所述C區域。
第十圖中第二進氣裝置600下方的點表示氣體從內向外流出的方向。
本實施例中通過第一進氣裝置500提供第一氣體,通過第二進氣裝置600提供第二氣體,由於第一氣體的A區域和第二氣體的C區域間隔排列,因此至少大部分第一氣體可以不 用通過第二氣體而直接到達基片之上表面,即至少大部分第一氣體和大部分第二氣體可以分別到達基片之上表面,從而大大減少了第一氣體和第二氣體在到達基片上表面之前的提前反應,提高了兩種反應氣體的使用效率,相應地提高了反應速率,即金屬有機化合物的沉積速率,增加了產能,且降低了生產成本。
所述第一氣體之噴出方向和所述第二氣體之噴出方向可以成一異面夾角,如:60度、70度、90度、100度或120度等。優選地,所述第一氣體之噴出方向和所述第二氣體之噴出方向異面垂直或近似異面垂直。具體地,本實施例中所述第一氣體的噴出方向與第二氣體的噴出方向異面垂直,第一氣體的噴出方向與所述基座上表面垂直,第二氣體的噴出方向與所述基座上表面平行。
本實施例中所述A區域與所述D區域相對應,所述B區域與所述C區域相對應,即第一氣體的高濃度分佈區域對應第二氣體的低濃度分佈區域,第一氣體的低濃度分佈區域對應第二氣體的高濃度分佈區域。這是由於本實施例中第一氣體的高濃度分佈區域和低濃度分佈區域的分界點與第二氣體的低濃度分佈區域和高濃度分佈區域的分界點重合。惟在本發明的其他實施例中,第一氣體的高濃度分佈區域和低濃度分佈區域的分界點與第二氣體的低濃度分佈區域和高濃度分佈區域的分界點亦可不重合,從而第一氣體的高濃度分佈區域亦可對應 部分第二氣體的高濃度分佈區域,或者,第一氣體的低濃度分佈區域亦可對應部分第二氣體的低濃度分佈區域,其不限制本發明之保護範圍。
進一步地,所述第一氣體的B區域可以包括零分佈區域,即與第二氣體的C區域對應的至少部分區域中可以不包括第一氣體。類似地,所述第二氣體的D區域亦可包括零分佈區域,即與第一氣體的A區域對應的至少部分區域中可以不包括第二氣體。所述低濃度分佈區域(即B區域或D區域)中零分佈區域所佔的比例越大,則第一氣體和第二氣體提前反應的量越小,兩種氣體的利用效率越高。
由於氣體擴散作用,所述第一氣體的高分佈區域(即A區域)中的第一氣體分佈可以不均勻,第一氣體的低分佈區域(即B區域)中的第一氣體分佈可以不均勻。類似地,所述第二氣體的高分佈區域(即C區域)中的第二氣體分佈亦可不均勻,第二氣體的低分佈區域(即D區域)中的第二氣體分佈亦可不均勻。
所述A區域主要是與第一出氣口對應之區域,所述C區域主要是與第二出氣口對應之區域。由於氣體擴散作用,所述第一氣體的濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小,即距第一出氣口距離越近的區域的第一氣體的濃度越大,距第一出氣口距離越遠的區域的第一氣體的濃度越小。類似地,所述第二氣體的濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
本實施例中所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍都可以為4~50個,如:4個、10個、18個、30個或50個。各個區域的數量或面積可以相同,亦可不同,其具體由對應出氣口的分佈形狀和數量決定,本發明對此不做限制。
所述第一氣體和第二氣體主要用於反應生成金屬有機化合物,本實施例中的金屬有機化合物可以是III-V族半導體化合物。此時,所述第一氣體可以包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源;或者,所述第一氣體包括V族氫化物源,所述第二氣體包括III族金屬有機源。此外,第一氣體和第二氣體還可以包括載氣等。
優選地,所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。由於III族金屬有機源的價格遠高於V族氫化物源的價格,因此使III族金屬有機源垂直流向基片上表面可以大幅減少III族金屬有機源的材料浪費,從而可以進一步降低生產成本;此外,由於V族氫化物源是過量反應物,從而僅需控制III族金屬有機源的流量就可以簡單有效地控制兩種氣體的反應速率。
具體地,所述III族金屬有機源可以是Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中的一種或多種;所述V族氫化物源可以是NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種;所述載氣可以是氫氣、氮氣或惰性氣體中的一種或多種。
本實施例中所述基座100還可以包括:加熱單元(圖中未示出),用於對基片200進行加熱,以使基片200溫度維持在利於兩種氣體反應的溫度範圍。所述加熱單元可以設置在基座100之下方或集成在基座100內。具體地,所述加熱單元可以為射頻加熱器或電阻加熱器等,可以根據反應腔300的尺寸和材料進行不同的選擇。
此外,為了更好地控制基片200之溫度,本實施例中化學氣相沉積裝置還可以包括冷卻裝置,設置在所述反應腔300的頂部,用於降低第一氣體或第二氣體的溫度。具體地,所述冷卻裝置可以採用水冷冷卻,亦可採用風冷冷卻,其對應的具體結構對於熟悉此項技藝之人士是熟知的,故在此不再贅述。
本實施例中所述第一進氣裝置500和所述第二進氣裝置600可以分別固定在所述反應腔300的頂部。所述基座100的中心可以設置有心軸,進而基座100可以通過旋轉驅動單元400繞所述心軸進行旋轉。當基座100進行旋轉時,兩種氣體的分佈會由於基座100的旋轉而發生些許變化(如:對應的第十圖中兩種氣體的濃度分佈最高點均可向右偏移),A區域和C區域的位置也相應地發生變化。但兩種氣體的分佈變化趨勢是一致的,因此A區域仍與C區域間隔排布,A區域仍與D區域對應,C區域仍和B區域對應,A區域中第一氣體的平均濃度大於B區域中第一氣體的平均濃度,C區域中第二氣體的平均濃度大於D區域中第二氣體的平均濃度。基座100上的 基片200隨同基座100一塊旋轉,在基片200旋轉的過程中,基片200會依次通過A區域、C區域、A區域、C區域……,即第一氣體、第二氣體、第一氣體、第二氣體……會依次經過基片上方。通過控制基片的旋轉速度、A區域和C區域的面積比等因素,就可以提高第一氣體和第二氣體在基片上表面反應所沉積的金屬有機化合物薄膜的均勻性。
此時,由於第二氣體(即V族氫化物源)是過量氣體,反應速率的均勻性僅由第一氣體在基片200上的分佈決定,因此通過調整第一氣體出氣口的尺寸和密度,就可以控制第一氣體和第二氣體的反應速率,因此本實施例可以很容易地調整反應速率的均勻性。
本實施例中所述基座100可以為圓形,多個所述基片200繞心軸分佈在基座100上。具體地,所述基座100可以包括至少一基片承載器(圖中未示出),所述基片200設置於所述基片承載器上。所述基片承載器的數量與基片的數量相同。所述基片承載器可以繞其幾何中心自轉。
本實施例中基座100上承載多個基片200,從而可以同時對多個基片200進行薄膜沉積,提高了生產效率。
需要說明的是,所述基座100還可以為其他形狀,所述基片200亦可採用其他方式分佈在基座100上,其不限制本發明的保護範圍。
在一個具體例子中,所述第二進氣裝置600設置在反應腔 300的中間區域,所述第二氣體流向反應腔300的邊緣區域,且使第二氣體的C區域以心軸為中心呈放射狀分佈,請參第十一圖所示,由於第二氣體的C區域以心軸為中心呈放射狀分佈,所述第二氣體在複數位於心軸的第二出氣口出來後,其沿水平方向的流動方向上形成複數放射分佈的第二氣體束。從而可防止氣體束與氣體束之間混合,進而達到本專利申請所揭示的效果。所述第一進氣裝置的第一出氣口與C區域之外的區域相對應,使得第一氣體垂直流向C區域之外的區域,最終第一氣體的A區域也以心軸為中心呈放射狀分佈,且A區域和C區域間隔排布。
具體地,所述第一氣體的A區域和B區域是以基座100的心軸為頂點的扇形,所述第二氣體的C區域和D區域也是以基座100的心軸為頂點的扇形。所述A區域對應的扇形大小與C區域對應的扇形大小可以相同,亦可不同。
第十一圖中所述第二導氣盤的水平截面可以為圓形。所述第二出氣口與第二氣體的C區域相對應。所述第二進氣裝置600可以包括第二進氣管(圖中未示出)和第二導氣盤,所述第二導氣盤的豎直面上設置有多個第二出氣口,所述第二氣體依次經由第二進氣管、第二導氣管以及所述第二出氣口後水平流至基片的上表面。
第十二圖示出了將部分第二進氣管610沿周向展開後,第二出氣口620的分佈示意圖。需要說明的是,所述第二出氣口 620在第二進氣管610上可以均勻排布,亦可不均勻排布,本發明對此不做限制。
參考第十三圖所示,所述第二導氣盤的水平截面還可以為多邊形,如:五邊形。此時,A區域和C區域仍間隔排布。
類似地,所述第一進氣裝置亦可包括第一進氣管和第一導氣盤,所述第一導氣盤的水平面上設置有多個第一出氣口,所述第一氣體依次經由第一進氣管、第一導氣管以及所述第一出氣口後水平流至基片的上表面。所述第一出氣口與所述第一氣體的A區域相對應。
本實施例中第一進氣裝置500與基片200上表面之間的垂直距離與第二進氣裝置600與基片200上面之間的垂直距離可以相同,亦可不同,其不限制本發明的保護範圍。
需要說明的是,在本發明的其他實施例中,還可以將整個基座上方分為多個區域,且在每個區域中仍使所述第一氣體的高分佈區域和第二氣體的高分佈區域按第十一圖或第十三圖所示的排布方式進行分佈。
在另一個具體例子中,所述第二進氣裝置還可以設置在反應腔的週邊區域,所述第二氣體流向反應腔的中間區域,在此不再贅述。
本實施例通過改變兩個進氣裝置的排布方式,使得第一氣體主要通過對流垂直流向基片的上表面,第二氣體主要通過擴散流向基片的上表面,且兩種氣體分別到達基片的上表面,進 而兩種氣體在基片的上表面反應形成金屬有機化合物。由於至少大部分第一氣體直接到達基片的上表面,而無需穿過第二氣體,因此避免第一氣體和第二氣體在到達基片前的反應,提高了兩種反應氣體的使用效率,且提高了反應速率,增加了產能,並降低了生產成本。
綜上所述,本創作確已符合發明專利之要件,爰依法提出申請專利。惟,以上所述者僅係本發明之較佳實施方式,本發明之範圍並不以上述實施方式為限,舉凡熟習本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1‧‧‧反應器
11‧‧‧第一反應氣體流動的方向
13‧‧‧加熱設備
2‧‧‧處理室
20‧‧‧衬底座表面
3‧‧‧氣體入口構件
4‧‧‧衬底座
5‧‧‧衬底
6‧‧‧第一開口
9‧‧‧預處理設備
100‧‧‧基座
150‧‧‧心軸
200‧‧‧基片
300‧‧‧反應腔
400‧‧‧旋轉驅動單元
500‧‧‧第一進氣裝置
600‧‧‧第二進氣裝置
610‧‧‧第二進氣管
620‧‧‧第二出氣口
第一圖係習知技術中一種金屬有機化合物化學氣相沉積設備之結構示意圖;第二圖係本發明實施例中金屬有機化合物化學氣相沉積方法之流程示意圖;第三圖係本發明實施例中基座不旋轉時氣體分佈之示意圖;第四圖係第三圖中第一氣體濃度之分佈示意圖;第五圖係第三圖中第二氣體濃度之分佈示意圖;第六圖係本發明實施例中基座旋轉時氣體分佈之示意圖;第七圖係本發明實施例中基座承載基片之示意圖;第八圖係本發明實施例中反應區域內的第一氣體分佈之 示意圖;第九圖係本發明實施例中反應區域內的第二氣體分佈之示意圖;第十圖係本發明實施例中金屬有機化合物化學氣相沉積裝置之結構示意圖;第十一圖係第十圖中第二進氣裝置之一種結構示意圖;第十二圖係本發明實施例中部分第二進氣裝置周向展開後之示意圖;第十三圖係第十圖中第二進氣裝置之另一種結構示意圖。
100‧‧‧基座
500‧‧‧第一進氣裝置
600‧‧‧第二進氣裝置

Claims (35)

  1. 一種金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其包括:提供一基座及至少一基片,基座具有一上表面,所述基片設置於所述基座之上表面;提供用於傳輸第一氣體的具有複數第一出氣口之第一進氣裝置和用於傳輸第二氣體的具有複數第二出氣口之第二進氣裝置,所述第一氣體沿著所述第一出氣口噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向異面垂直;所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片上方形成反應區域,並在所述基片上表面沉積得到一層金屬有機化合物;所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度;所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度;所述A區域與所述C區域間隔排列,所述第一氣體沿垂直於所述基片上表面的方向通過對流且無需穿過所述第二氣體而流向所述基片上表面的所述A區域,所述第二氣體沿垂直於所述第一氣體的流動方向流動並在豎直於所述基片方向上通過擴散且無需穿過所述第一氣體而到達所述基片上表面的所述C區域,所述基座旋轉使所述基片依次通過所述A區域與所述C區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第二氣體在複數第二出氣口出來後,其沿水平方向的流動方向上形成複數放射分佈的第二氣體束。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述A區域與所述D區域相對應;所述B區域與所述C區域相對應。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍皆為4~50個。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述基座中心設置有心軸,所述基座繞所述心軸旋轉,所述基座為圓形,多個基片圍繞所述心軸分佈於所述基座上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第一氣體之A區域、B區域或者所述第二氣體之C區域、D區域均以所述心軸為中心呈放射狀分佈。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述基座包括至少一基片承載器,所述基片設置於所述基片承載器上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積 方法,其中所述基片承載器繞其幾何中心自轉。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第一氣體包括V族氫化物源,所述第二氣體包括III族金屬有機源。
  11. 如申請專利範圍第9項或者第10項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述III族金屬有機源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中之一種或多種;所述V族氫化物源包括NH3、PH3、AsH3氣體中之一種或多種。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第一氣體之濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積方法,其中所述第二氣體之濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
  14. 一種金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其包括:反應腔;基座,設置在所述反應腔中,基座具有一上表面,至少一基片 設置於所述基座之上表面;旋轉驅動單元,連接所述基座,用於使所述基座處於旋轉狀態;一個或多個第一進氣裝置,每個所述第一進氣裝置包括多個第一出氣口,用於傳輸第一氣體;一個或多個第二進氣裝置,每個所述第二進氣裝置包括多個第二出氣口,用於傳輸第二氣體;所述第一氣體沿著所述第一出氣口噴出的方向與所述第二氣體沿著所述第二出氣口噴出的方向異面垂直;所述第一氣體與所述第二氣體在所述基片上方形成反應區域,並在所述基片之上表面沉積得到一層金屬有機化合物;所述第一氣體在所述反應區域內濃度梯度分佈,包括A區域和B區域,所述A區域的第一氣體平均濃度高於所述B區域的第一氣體平均濃度;所述第二氣體在所述反應區域內的濃度梯度分佈,包括C區域和D區域,所述C區域的第二氣體平均濃度高於所述D區域的第二氣體平均濃度;所述A區域與所述C區域間隔排列,所述第一氣體沿垂直於所述基片上表面的方向通過對流且無需穿過所述第二氣體而流向所述基片上表面的所述A區域,所述第二氣體沿垂直於所述第一氣體的流動方向流動並在豎直於所述基片方向上通過擴散且無需穿過所述第一氣體而到達所述基片上表面的所述C區域,所述基座旋轉使所述基片依次通過所述A區域與所述C區域。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二氣體在複數第二出氣口出來後,其沿水平方向的流動方向上形成複數放射分佈的第二氣體束。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述A區域與所述D區域相對應;所述B區域與所述C區域相對應。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述A區域、B區域、C區域、D區域之數量範圍皆為4~50個。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述基座中心設置有心軸,所述基座繞所述心軸旋轉,所述基座為圓形,多個基片圍繞所述心軸分佈於所述基座上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一氣體之A區域、B區域或者所述第二氣體之C區域、D區域均以所述心軸為中心呈放射狀分佈。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述基座包括至少一基片承載器,所述基片設置於所述基片承載器上。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之金屬有機化合物化學氣相沉 積裝置,其中所述基片承載器繞其幾何中心自轉。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一氣體包括III族金屬有機源,所述第二氣體包括V族氫化物源。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一氣體包括V族氫化物源,所述第二氣體包括III族金屬有機源。
  24. 如申請專利範圍第22項或者第23項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述III族金屬有機源包括Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3、Ga(C2H5)3、Zn(C2H5)3氣體中之一種或多種;所述V族氫化物源包括NH3、PH3、AsH3氣體中之一種或多種。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一氣體之濃度隨著與所述第一出氣口距離的增加而減小。
  26. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二氣體之濃度隨著與所述第二出氣口距離的增加而減小。
  27. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述基座具有加熱單元,用於對基片進行加熱處 理。
  28. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一進氣裝置或所述第二進氣裝置固定於所述反應腔之頂部。
  29. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中還包括:冷卻裝置,設置在所述反應腔之頂部,用於降低第一氣體或第二氣體的溫度。
  30. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第一進氣裝置包括第一進氣管和第一導氣盤,所述第一導氣盤的水平面上設置有多個第一出氣口,所述第一氣體依次經由第一進氣管、第一導氣盤以及所述第一出氣口後沿垂直於基片上表面之方向流出。
  31. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二進氣裝置包括第二進氣管和第二導氣盤,所述第二導氣盤的豎直面上設置有多個第二出氣口,所述第二氣體依次經由第二進氣管、第二導氣盤以及所述第二出氣口後沿平行於基片上表面之方向流出。
  32. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二進氣裝置設置在反應腔之中間區域,所述第二氣體流向反應腔之邊緣區域。
  33. 如申請專利範圍第14項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二進氣裝置設置在反應腔之週邊區域,所述第二氣體流向反應腔之中間區域。
  34. 如申請專利範圍第31項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二導氣盤之水平截面為圓形。
  35. 如申請專利範圍第31項所述之金屬有機化合物化學氣相沉積裝置,其中所述第二導氣盤之水平截面為多邊形。
TW101139477A 2012-03-30 2012-10-25 金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置 TWI490367B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210090988.6A CN103361624B (zh) 2012-03-30 2012-03-30 金属有机化合物化学气相沉积方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201339353A TW201339353A (zh) 2013-10-01
TWI490367B true TWI490367B (zh) 2015-07-01

Family

ID=49258146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101139477A TWI490367B (zh) 2012-03-30 2012-10-25 金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN103361624B (zh)
TW (1) TWI490367B (zh)
WO (1) WO2013143241A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105200395B (zh) * 2014-06-18 2017-11-03 中微半导体设备(上海)有限公司 用于mocvd设备的进气及冷却装置
CN106676499B (zh) * 2015-11-06 2020-07-03 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种mocvd气体喷淋头预处理方法
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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM423912U (en) * 2010-12-31 2012-03-01 Advanced Micro Fabrication Equipment Shanghai Co Ltd Gas distribution device for metal organic chemical vapor deposition reactor and reactor thereof
CN101409233B (zh) * 2007-10-05 2012-03-21 应用材料公司 用于沉积ⅲ/ⅴ族化合物的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143078A (en) * 1998-11-13 2000-11-07 Applied Materials, Inc. Gas distribution system for a CVD processing chamber
CN101153387A (zh) * 2006-09-30 2008-04-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 高密度等离子体沉积反应室和用于反应室的气体注入环
US8747963B2 (en) * 2009-01-23 2014-06-10 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for diamond film growth
CN101736322B (zh) * 2009-02-10 2012-05-23 李刚 化学气相淀积反应器
JP5392069B2 (ja) * 2009-12-25 2014-01-22 東京エレクトロン株式会社 成膜装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101409233B (zh) * 2007-10-05 2012-03-21 应用材料公司 用于沉积ⅲ/ⅴ族化合物的方法
TWM423912U (en) * 2010-12-31 2012-03-01 Advanced Micro Fabrication Equipment Shanghai Co Ltd Gas distribution device for metal organic chemical vapor deposition reactor and reactor thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TW201339353A (zh) 2013-10-01
CN103361624B (zh) 2015-07-01
CN103361624A (zh) 2013-10-23
WO2013143241A1 (zh) 2013-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102859679B (zh) 具有倾斜边缘的晶片载体
US8287646B2 (en) Gas treatment systems
US20100263588A1 (en) Methods and apparatus for epitaxial growth of semiconductor materials
US7396415B2 (en) Apparatus and methods for isolating chemical vapor reactions at a substrate surface
TWI503867B (zh) Cvd製程及cvd反應器
US20140326186A1 (en) Metal-organic vapor phase epitaxy system and process
CN103456593B (zh) 一种改进多片式外延材料厚度分布均匀性的氢化物气相沉积装置与方法
KR20070107782A (ko) 다중 유입구를 구비하는 화학기상증착 반응기
TWI537416B (zh) A CVD reactor with a strip inlet region and a method of depositing a layer on the substrate in such a CVD reactor
JP2011501409A (ja) 化学蒸着反応チャンバ
KR20140050682A (ko) 기판 상에 재료들을 증착하기 위한 방법들 및 장치
CN105441904A (zh) 气体喷淋装置、化学气相沉积装置和方法
TW201715072A (zh) 化學氣相沉積裝置及其沉積方法
KR20150085137A (ko) 선형 회분식 화학 기상 증착 시스템
JP2009164570A (ja) 気相処理装置、気相処理方法および基板
TWI490367B (zh) 金屬有機化合物化學氣相沉積方法及其裝置
CN110904432A (zh) 一种mocvd反应器
TWI423383B (zh) Substrate support for the III-V film growth reaction chamber, its reaction chamber and process treatment
TW201337032A (zh) 金屬有機氣相沉積裝置
JP2021521332A (ja) マルチゾーンインジェクターブロックを備える化学蒸着装置
US20100307418A1 (en) Vapor phase epitaxy apparatus of group iii nitride semiconductor
US20190032244A1 (en) Chemical vapor deposition system
TWI754765B (zh) 用於磊晶沉積製程之注入組件
WO2012120991A1 (ja) 基板処理装置、及び、基板の製造方法
JP2007109685A (ja) 化合物半導体製造装置および化合物半導体製造方法