專利名稱：具有快速溫度變化的襯底支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及襯底處理設(shè)備領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及與半導(dǎo)體襯底處理 設(shè)備使用的襯底支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
III-V族半導(dǎo)體正越來越多地應(yīng)用在光發(fā)射二極管和激光二極管中。特定 的III-V ,導(dǎo)體，諸如氮化鎵(GaN)，成為用于生產(chǎn)包括藍(lán)光和紫外發(fā)射光 器件和光電器件的較短波長LED和LD的重要材料。因此，存在不斷增長的 興趣在于發(fā)展形成低成本、高質(zhì)量III-V半導(dǎo)體膜的制造工藝。金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)可用于形成III-V氮化物膜。MOCVD 使用適，揮發(fā)性的III族金屬-氧化物前驅(qū)物，諸如三甲基鎵(TMGa)或三甲 基鋁(TMA1)向襯底輸送III族金屬，在該襯底上III族金屬與氮前驅(qū)物(例如；銨)反應(yīng)而形成m-v氮化物膜。兩種或多種不同m族金屬有機(jī)的前驅(qū)物(例如，Ga 、 Al、 In等)nj化合以形成GaN的合金膜(例如，AlGaN、 InGaN等)，以及摻雜劑也可更易于與前驅(qū)物化合以沉積原位摻雜的膜層。m-v氮化物膜沉積的不同歩驟要求根據(jù)正在制造的器件的特點在變化溫 度下處理步驟的執(zhí)行。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計具有缺點，其導(dǎo)致以例如，溫度變化 之間的回轉(zhuǎn)時間、雜質(zhì)、界面處的生長終止等為術(shù)語的限制。發(fā)明內(nèi)容為了部分地解決所述缺點，在本發(fā)明的第一技術(shù)方案中提供用于in-v氮 化物膜沉積在半導(dǎo)體處理設(shè)備中使用的具有快速溫度變化能力的半導(dǎo)體支撐 結(jié)構(gòu)。襯底支撐結(jié)構(gòu)一般包括構(gòu)造的底座表面以使得溫度變化大于約10。C/秒。 根據(jù)特定實施方式，構(gòu)造底座從而使得大于約20。C/秒的快速溫度變化，或在 其他實施方式屮，大于約25。C/秒的快速溫度變化。進(jìn)一步，在特定實施方式中，底座由約lmm到約5mm厚的平臺組成。
在特定的技術(shù)方案中，底座包括加熱器元件以有助于加熱期間均勻的溫度 分布。
在本發(fā)明的另一技術(shù)方案中，提供III-V氮化物膜沉積中使用的半導(dǎo)體處 理設(shè)備。該半導(dǎo)體處理設(shè)備一般包括罩、襯底支撐結(jié)構(gòu)，其配置為支撐放置 在罩內(nèi)的至少一個襯底晶圓；至少一個加熱器，配置為在處理期間加熱襯底支 撐結(jié)構(gòu)和至少一個襯底晶圓；以及氣體輸送系統(tǒng)，配置為在處理期間向罩輸送 工藝氣體。襯底支撐結(jié)構(gòu)包括底座表面，配置為使得大于約10。C/秒的快速溫 度變化。
在本發(fā)明的再一實施方式中，提供在III-V氮化物膜沉積中使用的包括本 發(fā)明半導(dǎo)體處理設(shè)備的LED集束設(shè)備。
在本發(fā)明的另-實施方式中，提供一種用于在單個半導(dǎo)休處理設(shè)備中實施 多步驟III-V氮化物膜工藝的方法，其中在至少之一工藝在不同于其他工藝的
溫度下實施。該方法 -般包括提供用于m-v氮化物膜沉積的本發(fā)明的半導(dǎo)
體處理設(shè)備；在,導(dǎo)體腔室內(nèi)的襯底支撐結(jié)構(gòu)上定位半導(dǎo)體晶圓；在第一溫度 F在罩內(nèi)實施第--丄藝；將半導(dǎo)體處理設(shè)備的設(shè)定溫度修改為第二溫度并使得 半導(dǎo)體襯底支架在大于約10。C/秒的溫度變化速率下到達(dá)第二溫度；以及在罩 內(nèi)在第二溫度下實施至少第二工藝。
在特定的技術(shù)方案中，與工藝步驟期間使用小于10。C/秒的溫度變化所沉
積的m-v氮化物膜相比，工藝步驟期間大于約10。c/秒的溫度變化導(dǎo)致在生 長終止界面具有低薄膜雜質(zhì)的m-v氮化物膜。
本發(fā)明的這些和其他技術(shù)方案將在整個本發(fā)明的說明書中更詳細(xì)以及結(jié) 合下面附圖更具體描述。


圖1提供GaN基LED的示意圖2是可以用于實施本發(fā)明的特定實施方式的示例性CVD裝置的簡化表 示圖3提供在本發(fā)明的實施方式中使用的多腔室集束設(shè)備的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式在單個腔室中實施多步驟MOCVD工藝的-示例性方法的流程圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的刻蝕溫度變化與傳統(tǒng)的溫度變化的對比圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，提供涉及襯底處理設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)和方法。更具體地，本發(fā) 明涉及在半導(dǎo)體處理設(shè)備中使用的具有溫度變化能力的襯底支撐結(jié)構(gòu)。僅作為
示例，本發(fā)明的方法和部件可用于使用變化的溫度的m-v氮化物膜的生長中。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明的襯底處理設(shè)備和襯底支撐結(jié)構(gòu)可在短的時間周期 內(nèi)達(dá)到溫度，從而使得更快的處理時間。
在本發(fā)明的特定技術(shù)方案中，氮化物膜可在藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上通過
例如，MOVPE或MOCVD (金屬-有機(jī)氣相外延或金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積) 來沉積用于可見LED、近紫外激光二極管和高功率晶體管。III-V氮化物膜例 如GaN基LED的MOCVD生長典型地包含數(shù)個溫度變化歩驟，例如，當(dāng)非晶 態(tài)緩沖層和厚的晶體GaN的生長之間，以及另外InGaN多量子阱(MQW) 有源區(qū)和周圍的材料之間的調(diào)節(jié)時。反應(yīng)腔室內(nèi)的溫度變化速率一般受晶圓支 架和底座結(jié)構(gòu)限制，其-一般是熱量很大的。
不意在于通過理論限制，具有快速溫度變化的本發(fā)明的襯底支撐結(jié)構(gòu)提供 較短的沉積實施次數(shù)，并且減少的加熱和冷卻次數(shù)。增加的效率還解釋為沉積 處理期間略微較慢的氨和垸基的消耗。
另外，由于沉積步驟期間的快速溫度變化可獲得例如藍(lán)寶石上GaN外延 膜的改善的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。例如，更少的GaN可能隨著用于n-GaN的沉積的溫度 上升而蒸發(fā)。另外，在發(fā)生溫度變化的界面處的較短生長終止還可改善材料質(zhì) 量，例如，通過最小化在這些界面處雜質(zhì)的聚集。另外，溫度變化可以用作控 制膜的特征的參數(shù)。例如，InGaN量子阱/勢壘成分可通過溫度調(diào)制而不是流 動變化，或者非晶態(tài)緩沖層到微晶的固相外延轉(zhuǎn)換來控制。
1.示例性m-v氮化物膜結(jié)構(gòu)
一個典型的III-V氮化物基膜結(jié)構(gòu)在圖1中作為GaN基LED結(jié)構(gòu)100示 出。其制造在藍(lán)寶石(0001)襯底104上。n型GaN層112沉積在形成于襯 底上的GaN緩沖層108上。該器件的有源區(qū)具體地位于多量子阱層116中，二在附圖中示出包括InGaN層。pn結(jié)由上覆的p型GaN層124，與作為接觸層 的AlGaN層120形成。
用于所述LED的典型制造工藝可以使用接著處理腔室中襯底104的清洗 的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝("MOCVD" ) 。 MOCVD沉積通過向處理腔 室提供合適的前驅(qū)物氣流以及使用熱處理獲得沉積而完成。例如，GaN層可 使用Ga和N前驅(qū)物來沉積，以及在前驅(qū)物中，可以伴隨如N2、 H2和/或NHg 的流動氣體；InGaN層可使用Ga、 N來沉積，以及在前驅(qū)物中，可伴隨流動 氣體的流動；以及AlGaN層可使用Ga、 N和Al前驅(qū)物沉積，同時可以伴隨 流動氣體。在所示的結(jié)構(gòu)100中，GaN緩沖層108具有約300A的厚度，以及 可在約550°C下沉積。在一個實施方式中，n-GaN層112的后續(xù)沉積典型地在 更高溫度下執(zhí)行，諸如約1050°C。 n-GaN層112是較厚的，并且厚度的沉積 以4um需要約140分鐘的數(shù)量級。InGaN多量子阱層116可具有約750A的 厚度，可在約750°C下經(jīng)過約40分鐘的周期沉積。P-AlGaN層120可具有約 200A的厚度，可在950。C下沉積約5分鐘。在一個實施方式中完成結(jié)構(gòu)的接 觸層124的厚度可以是約0.4y m，以及口J以在約1050°C下沉積約25分鐘。
2.不例性襯底處理系統(tǒng)
圖2是示例性化學(xué)氣相沉積("CVD")系統(tǒng)的簡化圖，其描述可以實施 單獨的沉積步驟的腔室的基本結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)適合于實施加熱、亞大氣CVD ("SACVD")工藝，以及其他工藝，諸如回流、打入，清洗、刻蝕、沉積 和聚集工藝。在一些實施例中，多歩驟工藝仍可在單獨腔室為轉(zhuǎn)移至另一腔室 而移除之前的單獨腔室內(nèi)實施。系統(tǒng)的主要部件包括，另外，真空腔室215， 其接收來自氣體或蒸氣輸送系統(tǒng)220的工藝氣體和其他氣體，真空系統(tǒng)225 和控制系統(tǒng)(未示出)。這些和其他部件將在下文更詳細(xì)描述。雖然為描述的 目的附圖示出僅單個腔室的結(jié)構(gòu)，將可以理解具有相似結(jié)構(gòu)的多個腔室可以提 供作為集束設(shè)備的零件。然而，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不是限制性的，例如，可以使 用非真空腔室，以及本發(fā)明的襯底支撐結(jié)構(gòu)和方法可以在如果需要的大氣壓力 下執(zhí)行。
CVD裝置包括罩組件237，其形成具有氣體反應(yīng)區(qū)216的真空腔室215。 氣體分配結(jié)構(gòu)221朝通過一般構(gòu)造為底座的襯底支撐結(jié)構(gòu)208固定在適當(dāng)位置 的一個或多個襯底209分散反應(yīng)性氣體和其他氣體，諸如清洗氣體。氣體分配-結(jié)構(gòu)221和襯底209之間是氣體反應(yīng)區(qū)216。加熱器226可以在不同的位置之 間可控地移動以容許不同的沉積工藝以及用于刻蝕或清洗工藝。中心板(未示 出)包括用于提供關(guān)于襯底位置的信息的傳感器。
不同的結(jié)構(gòu)可用于加熱器226。例如，本發(fā)明的一些實施方式有利地使用 緊鄰的一對板并設(shè)置在襯底支撐結(jié)構(gòu)208的相對側(cè)以為一個或多個襯底209 的相對側(cè)提供獨立的熱源。僅作為示例，在特定的實施方式中該板可包括藍(lán)寶 石或SiC。在另一實施例中，加熱器226包括封閉在陶瓷中的電阻加熱元件(未 示出)。陶瓷保護(hù)加熱元件隔離可能的腐蝕性腔室環(huán)境并且允許加熱器獲得上 達(dá)約1200°C的溫度。在示例性實施方式中。暴露于真空腔室215的加熱器226 的所有表面由陶瓷材料形成，諸如鋁氧化物(八1203或氧化鋁)或鋁氮化物。 在另外其他實施方式中，可以優(yōu)選地使用輻射燈加熱器(未示出)，其放置在 在不同位置以快速加熱襯底支撐結(jié)構(gòu)。所述燈加熱器設(shè)置能獲得大于1200°C 的溫度，這可有益下特定的具體應(yīng)用?？蛇x地，裸線金屬燈絲加熱元件，其由 諸如鎢、錸、銥、釷或其合金的折射金屬構(gòu)成，可以用于加熱襯底。
在本發(fā)明的特定技術(shù)方案中， 一個或多個加熱器226可任選地結(jié)合在襯底 支撐結(jié)構(gòu)208中，從而部分地促使本發(fā)明的快速溫度變化?？蛇x地，罩組件 237屮的一個或多個加熱器226的結(jié)構(gòu)和/或位置可部分地促使木發(fā)明的刻蝕 溫度變化。
反應(yīng)性和載氣通過供應(yīng)管從氣體或蒸氣輸送系統(tǒng)220提供給氣體分配結(jié) 構(gòu)221。在一些實施例中，供應(yīng)管可在氣體輸送至氣體分配結(jié)構(gòu)之前輸送給氣 體混合箱以混合氣體。在其他實施例中，供應(yīng)管可獨立地向氣體分配結(jié)構(gòu)諸如 在以下描述的噴頭結(jié)構(gòu)中輸送氣體。氣體或蒸氣輸送系統(tǒng)220包括多種源和合 適的供應(yīng)管以向腔室215輸送每個源的所選量氣體，如由本領(lǐng)域技術(shù)人員可理 解的。 一般地，用于每個源的供應(yīng)管包括關(guān)閉閥，其可用于自動或人工關(guān)閉向 其相聯(lián)管的氣體流動，以及質(zhì)量流量控制器或其他類型控制器，其可測量通過 供應(yīng)管的氣體或流體的流動。取決于通過系統(tǒng)執(zhí)行的工藝， 一些源可以實際為 液體或固體源而不是氣體。當(dāng)使用液體源時，氣體輸送系統(tǒng)包括液體注入系統(tǒng) 或其他合適的機(jī)構(gòu)(例如，起泡器)以蒸發(fā)液體。來自液體的蒸氣隨后通常與 載氣混合，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解。在沉積處理期間，提供給氣體分配 結(jié)構(gòu)221的氣體朝襯底表面通氣(如箭頭223所示)，其中氣體可以以層流流動在這個襯底表面上而徑向均勻分布。
清洗氣體可以從氣體分配結(jié)構(gòu)221和/或從進(jìn)氣口或管(未示出)通過罩
組件237的底壁輸送至真空腔室215。從腔室215底部導(dǎo)入的清洗氣體從進(jìn)氣 口經(jīng)過加熱器226向上流動并流向環(huán)形泵管道240。包括真空泵(未示出)的 真空系統(tǒng)225，通過排氣管260排出氣體(如箭頭224所示)。廢氣和殘留的 顆粒從環(huán)形泵管道240經(jīng)過排氣管260排出的速率通過節(jié)流閥系統(tǒng)263而控 制。
沉積腔室215的壁和周圍結(jié)構(gòu)，諸如排氣通道的溫度，可進(jìn)一步通過循環(huán) 經(jīng)過腔室壁中的管道的熱交換液體而控制。熱交換液體可根據(jù)所需的效果而用 于加熱或冷卻腔室壁。例如，熱流體有助于在熱沉積工藝期間維持均勻的熱梯 度，而且冷卻流體BJ"用于在其他工藝期間從系統(tǒng)去除熱量，或限制腔室壁上的 沉積產(chǎn)物的形成。7—(體分配歧管221還具有熱交換通道(未示出)。典型的熱 交換流體，水基乙二醇混合物、油基傳熱流體或相似流體。所述加熱，稱為通 過"熱交換"加熱，有益地減少或消除不期望的反應(yīng)物產(chǎn)物的冷凝并促進(jìn)工藝 氣體和其他污染物的揮發(fā)性產(chǎn)物的消除，如果它們凝結(jié)在冷卻真空通道的壁上 并在沒有氣體流動的過程期間返回至處理腔室可能污染工藝。
系統(tǒng)控制器控制沉積系統(tǒng)的工作和操作參數(shù)。系統(tǒng)控制器可包括計算機(jī)處 理器和耦合至處理器的計算機(jī)可讀存儲器。處理器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，諸如存 儲在存儲器中的計算機(jī)程序。工藝根據(jù)系統(tǒng)控制器軟件(程序)運行，該軟件 包括指示時間、氣休混合物、腔室壓力、腔室溫度、微波功率級別、基座位置 和特定工藝的其他參數(shù)的計算機(jī)指令。經(jīng)過控制線實現(xiàn)這些和其他參數(shù)的控 制，該控制線將系統(tǒng)控制器與加熱器、節(jié)流閥和與氣體輸送系統(tǒng)220關(guān)聯(lián)的不 同閥和質(zhì)量流量控制器通訊連接。
集束設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)在圖3中示例性示出。在該示圖中，集束設(shè)備300 包括三個處理腔室304和兩個附加的工作臺308，以及機(jī)械手312，其適丁-在 腔室304和工作臺308之間實現(xiàn)襯底的傳送。該結(jié)構(gòu)使得在限定的周圍環(huán)境中， 包括真空條件下，存在任選的氣體中，在限定的溫度條件下等實現(xiàn)傳送。在特 定的實施古式中，可為傳送腔室提供光學(xué)進(jìn)出口，其中通過窗口 310實現(xiàn)所述 傳送。各種光學(xué)元件可以包括在傳送腔室內(nèi)或外部以視需要定向光。
3.具有快速溫度變化的襯底支撐結(jié)構(gòu)現(xiàn)回到根據(jù)本發(fā)明特定技術(shù)方案的特定的反應(yīng)腔室和罩，圖2描述了可用
于例如，III-V氮化物膜如GaN基LED的MOCVD沉積的示例性半導(dǎo)體罩的 前透視圖。然而，罩和相關(guān)的部件不限于所述MOCVD處理。在一個實施方 式中，真空腔室215—般包括襯底支撐結(jié)構(gòu)208，諸如底座，以及可包括任意 適合的半導(dǎo)體反應(yīng)腔室或罩。在使用中，襯底支撐結(jié)構(gòu)208配置為支撐一個或 多個襯底晶圓209，以及表現(xiàn)出快速的溫度變化以使得沉積和處理。在特定的 實施方式中，襯底支撐結(jié)構(gòu)208可包括底座，該底座構(gòu)造為支撐一個或多個襯 底晶圓，諸如藍(lán)寶石晶圓，以及可包括構(gòu)造的一個或多個支撐槽口以保持所述 晶圓。如由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，加熱器(多個)226，將包括可控加熱器 元件以可控地加熱襯底支撐結(jié)構(gòu)208和襯底晶圓(多個)209至預(yù)期設(shè)定值溫 度。在特定的實施方式中，襯底支撐結(jié)構(gòu)208，例如，底座，可結(jié)合加熱器元 件(未示出)。在特定的實施方式中，加熱器元件可用于促進(jìn)加熱期間溫度均 勻性。任意適合的加熱器元件可結(jié)合至襯底支撐結(jié)構(gòu)中，例如，電子加熱器元 件可結(jié)合至底座的材料中，以及可以可控僅加熱底座或者結(jié)合反應(yīng)器腔室罩中 設(shè)置的其他加熱器(多個)226。
本發(fā)明的襯底支撐結(jié)構(gòu)208可通常由鎳-鐵合金、石英、硅、硅碳化物或 碳合成物等低的熱質(zhì)量材料形成。作為示例，在特定的實施方式屮，襯底支撐 結(jié)構(gòu)208可以是約l-5mm厚，例如，約2-4mm，約3-5mm，約3mm厚等， 并表現(xiàn)出熱質(zhì)量從而獲得具有大于約10。C/秒，大于約15。C/秒，大于約20。C/ 秒，大于約25。C/秒等基本上:均勻的溫度加熱襯底支撐結(jié)構(gòu)?？梢垣@得同樣的 冷卻速率(例如，大于約10。C/秒，大于約15。C/秒，大于約20。C/秒，大于約 25。C/秒等)。這種更快地改變溫度的能力在處理期間需要改變半導(dǎo)體反應(yīng)腔 室的溫度的情形下是非常重要的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的特定實施方式，襯底支撐結(jié)構(gòu)由具有低熱質(zhì)量的材料形成從 而允許快速的溫度變化(例如，大于約10。C/秒，大于約15。C/秒，大于約20。C/ 秒，大于約25。C/秒等)。在特定的實施方式中，熱質(zhì)量可以是使得具有例如 30-50kW功率的MOCVD反應(yīng)器加熱器可以大于例如，10。C/秒，20。C/秒等的 速率加熱質(zhì)量，同時允許同樣的冷卻速率。如本文使用的，熱質(zhì)量是單位質(zhì)量 升高一開爾文所需的熱能量的測量。如本文所述，在特定的實施方式中，反應(yīng) 器內(nèi)一個或多個加熱器可以是輻射燈加熱器，以及襯底支撐結(jié)構(gòu)可以配置為僅-通過所述輻射燈加熱器或結(jié)合額外的加熱器源在預(yù)期的快速溫度變化下加熱。 參照圖4，本發(fā)明的另外其他實施方式涉及用于在本文所述的單個半導(dǎo)體
反應(yīng)腔室中實施多個，例如，m-v氮化物膜沉積或其他相關(guān)工藝的方法400,
其中至少之一工藝在不同于其他工藝的溫度下執(zhí)行。所述方法一般包括用于第
一工藝402在半導(dǎo)體反應(yīng)腔室內(nèi)在本發(fā)明的襯底支撐結(jié)構(gòu)上定位至少第一半 導(dǎo)體晶圓以及在反應(yīng)腔室中第一溫度404下執(zhí)行第一工藝。接著第一工藝，將 該工藝的設(shè)定值溫度修改至第二溫度406。反應(yīng)腔室、晶圓和/或襯底支撐結(jié)構(gòu) (根據(jù)監(jiān)控的值，如通過本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識的)隨后允許在根據(jù)本發(fā)明 408的例如大于約10。C/秒，大于約15。C/秒，大于約20。C/秒，大于約25°C/ 秒等的溫度變化速率下到達(dá)其溫度設(shè)定值。 一旦襯底支撐結(jié)構(gòu)達(dá)到溫度設(shè)定 值，則在第二溫度410下執(zhí)行第二工藝。
額外的工藝步驟可以可選地執(zhí)行，例如，在改變設(shè)定值之前的第一溫度、 在第二溫度、在第三溫度，第四溫度下等。另外，視需要在不同的步驟可以處 理多個襯底晶圓。例如，在溫度設(shè)定值變化之間，可以改變襯底晶圓。
實施例
提供以K實施例以描述結(jié)合本發(fā)明描述的一般面板和系統(tǒng)可怎樣用T快 速溫度平衡。然而，木發(fā)明不限于所述的實施例。
對比的多個階段沉積在圖5中示出，其中實線說明具有多個處理步驟的代 表性快速溫度變化沉積工藝，同時虛線表示傳統(tǒng)的溫度變化(例如，小于約5°C/ 秒)。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的快速溫度變化可導(dǎo)致較短的處理時間。另外， 部分由于較短的過渡周期，可以使得較少的GaN從(x-GaN成核層蒸發(fā)。
已描述了數(shù)個實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明 的精神范圍內(nèi)可以使用各種改進(jìn)、可選的結(jié)構(gòu)和等同物。另夕卜，為避免不必要 地使本發(fā)明不清晰，沒有對許多公知的工藝和元件沒有進(jìn)行描述。因此，以上 描述不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限定本發(fā)明的范圍。
在提供值的范圍的情形，應(yīng)當(dāng)理解每個中間值，到下限的單位的十分之一， 除非上下文明確表示，否則，該范圍的上限和下限之間同樣具體地公開。包含 任意規(guī)定的值或在所規(guī)定的范圍的中間值和任意其他規(guī)定的值或在該規(guī)定的 范圍中的中間值之間的每個較小范圍。這些較小范圍的上限和下限可獨立地包含在或排除在該范圍中，以及在上限和下限任一，兩者都不或兩者都包含在較 小范圍中的情形下每個范圍也包含在本發(fā)明內(nèi)，屬于該規(guī)定范圍中任意特定地 排除在外的界限。在規(guī)定的范圍包括界限的其中之一或兩個界限，也包括除所 述包含的界限的任一或兩者外的范圍。
權(quán)利要求
1.在用于III-V氮化物膜的沉積的半導(dǎo)體處理設(shè)備中使用的具有快速溫度變化能力的襯底支撐表面，所述半導(dǎo)體支撐表面包括底座表面，其構(gòu)造為允許大于約10℃/秒的快速溫度變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座構(gòu)造為允許大于約15。C/秒的快速溫度變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座構(gòu)造為 允許大于約20。C/秒的快速溫度變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座由約lmm 到約5mm厚的平板組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座包括加 熱器，以有助于加熱期間均勻的溫度分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述襯底支撐表 面包括鎳-鐵合金、石英、硅、硅碳化物或碳化合物。
7. —種用于II1-V氮化物膜沉積的半導(dǎo)體處理設(shè)備，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備 包括罩；襯底支撐結(jié)構(gòu)，其配置為支撐放置在所述罩內(nèi)的至少一個襯底晶圓； 至少一個加熱器，配置為在處理期間加熱所述襯底支撐結(jié)構(gòu)以及至少一個襯底晶圓；以及氣體輸送系統(tǒng)，配置為在處理期間向所述罩輸送工藝氣體； 其中所述襯底支撐結(jié)構(gòu)包括底座表面，構(gòu)造為允許大于約10。C/秒的快速溫度變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述底座構(gòu)造 為允許大于約15。C/秒的快速溫度變化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述底座構(gòu)造 為允許大于約20。C/秒的快速溫度變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述底座包括 鎳-鐵合金、石英、硅、硅碳化物或碳化合物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述至少一個 加熱器是輻射燈加熱器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座由約 lmm到約5mm厚的平板組成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的襯底支撐表面，其特征在于，所述底座包括加 熱器，以有助于加熱期間均勻的溫度分布。
14. 一種用于在m-v氮化物膜的沉積中使用的包括半導(dǎo)體處理設(shè)備的 LED集束設(shè)備，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括罩；襯底支撐結(jié)構(gòu)，其配置為支撐放置在所述罩內(nèi)的至少一個襯底晶圓； 至少一個加熱器，配置為在處理期間加熱所述襯底支撐結(jié)構(gòu)以及至少---個襯底品圓；以及氣體輸送系統(tǒng)，配置為在處理期間向所述罩輸送工藝氣體； 其中所述襯底支撐結(jié)構(gòu)包括底座表面，構(gòu)造為允許大于約10。C/秒的快速溫度變化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED集束設(shè)備，其特征在于，所述底座構(gòu)造 為允許大丁-約15。C/秒的快速溫度變化。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED集束設(shè)備，其特征在于，所述底座構(gòu)造 為允許大于約20。C/秒的快速溫度變化。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的LED集束設(shè)備，其特征在于，所述襯底支撐 結(jié)構(gòu)包括鎳-鐵合金、石英、硅、硅碳化物或碳化合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述至少一 個加熱器是輻射燈加熱器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述底座由 約lmm到約5mm厚的平板組成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述底座包 括加熱器元件以有助于加熱期間均勻的溫度分布。
21. - 1中用于在單個半導(dǎo)體處理設(shè)備中執(zhí)行多個半導(dǎo)體III-V氮化物膜沉 積的方法，其中至少之一工藝在不同于其他工藝的溫度下執(zhí)行，該方法包括提供在in-v氮化物膜的沉積中使用的半導(dǎo)體處理設(shè)備，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括 罩；襯底支撐結(jié)構(gòu)，其配置為支撐放置在所述罩內(nèi)的至少一個襯底晶圓；至少一個加熱器，配置為在處理期間加熱所述襯底支撐結(jié)構(gòu)以及至少一個襯底晶圓；以及氣體輸送系統(tǒng)，配置為在處理期間向所述罩輸送工藝氣體；其中所述襯底支撐結(jié)構(gòu)包括底座表面，構(gòu)造為允許大于約10。C/秒的 快速溫度變化；在半導(dǎo)體反應(yīng)腔室內(nèi)的襯底支撐結(jié)構(gòu)上放置第一半導(dǎo)體晶圓； 在第一溫度下在反應(yīng)腔室內(nèi)執(zhí)行第一工藝；將所述半導(dǎo)體處理設(shè)備的設(shè)定值溫度修改至第二溫度并使得所述半導(dǎo)體 襯底支架以大于約10。C/秒的溫度變化速率到達(dá)第二溫度；以及 在第二溫度下在所述反應(yīng)腔室內(nèi)執(zhí)行至少第二工藝。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述底座構(gòu)造為允許大 于約約15。C/秒的快速溫度變化。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述底座構(gòu)造為允許大 于約約20。C/秒的快速溫度變化。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，與在工藝歩驟期間使用 小于10。C/秒的溫度變化所沉積的III-V氮化物膜相比，在工藝歩驟期間大于 約10。C/秒的溫度變化導(dǎo)致在生長終止界面處具有較低薄膜雜質(zhì)的III-V氮化 物膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括具有快速溫度變化能力的襯底支撐結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體反應(yīng)腔室。本發(fā)明的方法和部件可用于襯底沉積和使用變化溫度的相關(guān)工藝。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明的反應(yīng)腔室和襯底支撐結(jié)構(gòu)可在短的時間周期內(nèi)改變溫度，從而使得更快的處理時間。襯底支撐結(jié)構(gòu)一般包括由構(gòu)造為允許大于約10℃/秒的快速溫度變化的材料形成的底座表面。
文檔編號C23C16/00GK101321891SQ200780000263
公開日2008年12月10日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者戴維·布爾, 洛麗·D·華盛頓 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司