專利名稱：用于后續(xù)高溫第三族沉積的基材預(yù)處理的制作方法
用于后續(xù)高溫第三族沉積的基材預(yù)處理
背景技術(shù)：
發(fā)明所屬領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的制造。 更明確地說，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于制造諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的基材的預(yù)處理設(shè)備與方法。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)描述現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)III族氮化物半導(dǎo)體在諸如短波發(fā)光二極管(LEDs)、激光二極管(LDs) 的多種半導(dǎo)體器件以及包括高功率、高頻率與高溫晶體管與集成電路的電子器件的的開發(fā)與制造中越來越重要。通過沉積III族氮化物于藍(lán)寶石基材上來制造發(fā)光二極管(LEDs) 與激光二極管(LDs)?？赏ㄟ^氫化物氣相外延法(HVPE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、 化學(xué)氣相沉積(CVD)和/或物理氣相沉積(PVD)將III族氮化物沉積于含氧化鋁基材上， 例如，藍(lán)寶石基材上。在沉積III族氮化物之前，需要預(yù)處理含氧化鋁基材以產(chǎn)生低缺陷密度的III族氮化物層。然而，處理含氧化鋁基材的傳統(tǒng)方法會在反應(yīng)腔室的壁、排氣管線與泵上留下副產(chǎn)物，污染制程并降低設(shè)施的產(chǎn)能。因此，通常需要能減少副產(chǎn)物形成并處理含氧化鋁基材的方法與設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要提供用于制造諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的設(shè)備與方法。更明確地說，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于用于制造諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的基材的預(yù)處理設(shè)備與方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供用于形成III族金屬氮化物薄膜的方法，包括加熱一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材至預(yù)處理溫度；并當(dāng)一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材各自的表面在預(yù)處理溫度時(shí)，將該表面暴露于預(yù)處理氣體混合物以形成預(yù)處理表面，其中該預(yù)處理氣體混合物包括氨(NH3)與鹵素氣體。在某些實(shí)施例中，鹵素氣體包括氯氣(Cl2)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供形成III族金屬氮化物薄膜的方法，包括加熱一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材至預(yù)處理溫度；當(dāng)一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材各自的表面在預(yù)處理溫度時(shí)，將該表面暴露于預(yù)處理氣體混合物以形成預(yù)處理表面，其中該預(yù)處理氣體混合物包括氨(NH3)、金屬商化物氣體及含蝕刻劑氣體，含蝕刻劑氣體包括商素氣體；并且于預(yù)處理表面上形成金屬氮化物層。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供形成化合氮化物結(jié)構(gòu)的方法，包括提供具有含氧化鋁表面的基材；通過利用包括氨與氯的氣體混合物蝕刻含氧化鋁表面，以形成AlON或AlN而在含氧化鋁表面上形成緩沖薄膜；并且自包括鎵源與氮源的前驅(qū)物氣體混合物形成氮化鎵薄膜。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例提供形成化合氮化物結(jié)構(gòu)的方法，包括提供復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材；將復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材置于處理腔室中；在加熱復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材時(shí)將第一氣體混合
3物流至處理腔室；將預(yù)處理氣體混合物流至處理腔室，其中預(yù)處理氣體混合物包括氨與鹵素氣體；并且流動前驅(qū)物氣體混合物以在復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材上形成III族金屬氮化物薄膜，其中該前驅(qū)物氣體混合物包括III族金屬源與氮源。附圖簡述為了更詳細(xì)地了解本發(fā)明的上述特征，可參照實(shí)施例(某些描繪于附圖中)來理解本發(fā)明簡短概述于上的特定描述。然而，需注意附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例而因此不被視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它等效實(shí)施例。圖IA是基于GaN的LED結(jié)構(gòu)的示意剖面?zhèn)纫晥D。圖IB是基于GaN的LD結(jié)構(gòu)的示意剖面?zhèn)纫晥D。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例預(yù)處理基材的方法的流程圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的群集工具。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的HVPE腔室的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的制造。 更明確地說，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于制造諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的含氧化鋁基材的預(yù)處理設(shè)備與方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供通過將含氧化鋁表面暴露于預(yù)處理氣體混合物來處理具有含氧化鋁表面的基材，該預(yù)處理氣體混合物包括氨與含蝕刻劑氣體，其中含蝕刻劑氣體包括鹵素氣體。鹵素氣體可選自由氟氣、氯氣、溴氣、碘氣、它們的組合與它們的混合所構(gòu)成的群組。氨與鹵素的氣體混合物蝕刻含氧化鋁基材，并在含氧化鋁基材上形成氮化鋁 (AlN)和/或氮氧化鋁(AlON)層或形成氮化鋁(AlN)和/或氮氧化鋁(AlON)區(qū)。AlON或 AlN層可作為隨后III族金屬氮化物沉積的緩沖層。緩沖層可用來減少基材材料與沉積膜層間的晶格不匹配產(chǎn)生的結(jié)晶缺陷數(shù)目，并亦可用來減少或調(diào)諧隨后沉積層中的薄膜應(yīng)力。利用氨與鹵素氣體對含氧化鋁基材的預(yù)處理可用于任何沉積技術(shù)的準(zhǔn)備，諸如HVPE、 MOCVD、CVD 與 PVD0本發(fā)明的實(shí)施例比含氧化鋁基材的傳統(tǒng)預(yù)處理與氮化反應(yīng)更具優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵陬A(yù)處理制程中利用鹵素氣體可顯著地減少有害副產(chǎn)物的形成。舉例而言，在沉積III族氮化物層于藍(lán)寶石基材上之前利用HCl與氨的藍(lán)寶石基材傳統(tǒng)預(yù)處理中，形成副產(chǎn)物氯化銨 (NH4Cl) 0氯化銨可升華成固態(tài)粉末并附著于反應(yīng)腔室壁、排氣管線與真空泵。氯化銨粉末亦可傳送通過整個(gè)處理統(tǒng)，例如至基材、載具或機(jī)器人。通過顯著地減少有害副產(chǎn)物的形成，本發(fā)明的實(shí)施例可改善產(chǎn)量并提高適用制程(例如，LEDs與LDs的制造)的質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合將含氧化鋁基材暴露于預(yù)處理氣體混合物來執(zhí)行氮化制程?？赏ㄟ^將含氧化鋁基材暴露于包含氮源的氮化氣體混合物中來執(zhí)行氮化制程。氮源可為氨?？稍陬A(yù)處理制程之前或之后執(zhí)行氮化制程。在一個(gè)實(shí)施例中，在預(yù)處理之后形成III族金屬氮化物緩沖層。III族金屬氮化物緩沖層可為氮化鋁緩沖層或氮化鎵緩沖層。可通過將基材暴露于包含鋁前驅(qū)物的緩沖氣體混合物而在含氧化鋁基材上形成氮化鋁緩沖層?？赏ㄟ^將基材暴露于包含鎵前驅(qū)物與氮源的緩沖氣體混合物而在含氧化鋁基材上形成氮化鎵緩沖層。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過同時(shí)流動氮源(例如，氨)、鹵素氣體(例如，氯氣)、及III族金屬鹵化物前驅(qū)物(諸如，氯化鋁或氯化鎵)以與預(yù)處理同時(shí)形成III族金屬氮化物緩沖層。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程進(jìn)一步包括氮化制程與緩沖層形成制程。緩沖層可包括氮化鋁(AlN)和/或氮氧化鋁(AlON) 或氮化鎵(GaN)。圖IA是基于氮化鎵的LED結(jié)構(gòu)100的示意剖面?zhèn)纫晥D。LED結(jié)構(gòu)100形成于含氧化鋁基材104上。基材104可由固態(tài)氧化鋁形成，例如具有(0001)的C-軸晶體方向的單晶藍(lán)寶石基材?；?04亦可為復(fù)合式基材，該復(fù)合式基材具有包含氧化鋁的表面以在該表面上制造化合氮化物結(jié)構(gòu)。任何已知方法，諸如，掩模與蝕刻，可用來自平坦基材形成特征結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生圖案化基材。在特定實(shí)施例中，圖案化基材是(0001)圖案化藍(lán)寶石基材(PSS)。 在制造LEDs中使用圖案化藍(lán)寶石基材是理想的，因?yàn)閳D案化藍(lán)寶石基材提高光提取效率， 這在制造新一代的固態(tài)發(fā)光器件中是有用的。在一個(gè)實(shí)施例中，在預(yù)處理制程之后在基材104上形成LED結(jié)構(gòu)100。當(dāng)基材104 正被加熱時(shí)，可通過將基材104暴露于包含氨與載氣的清潔氣體混合物來執(zhí)行熱清潔步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程包括在加熱基材至高溫范圍時(shí)將基材暴露于預(yù)處理氣體混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理氣體混合物是包含鹵素氣體的蝕刻劑。在一個(gè)實(shí)施例中， 預(yù)處理氣體混合物包括鹵素氣體與氨。如圖IA中所示，形成于基材104上的LED結(jié)構(gòu)100 通常包括在經(jīng)清潔與預(yù)處理基材104上沉積的緩沖層112?？赏ㄟ^HVPE制程或MOCVD制程形成緩沖層112。一般而言，可通過提供鎵與氮前驅(qū)物與熱量至處理腔室來實(shí)現(xiàn)沉積以沉積緩沖層112。一般緩沖層112的厚度約3 00 A，該厚度在約550°C的溫度下沉積約五分鐘。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層112是基材104預(yù)處理制程之后或期間形成的氮化鋁(AlN)層。n-GaN (N-型摻雜GaN)層116隨后沉積于GaN緩沖層112上?？赏ㄟ^HVPE制程或 MOCVD制程形成n-GaN層116。在一個(gè)實(shí)施例中，可在較高溫度(例如，約1050°C )下沉積 n-GaN層116。n-GaN層116是相對厚的，約4 μ m水平的沉積厚度需要約140分鐘。InGaN多量子阱(MQW)層120隨后沉積于n_GaN層116上。hGaN MQff層120的厚度約7 5 0 A，且在約750°C下耗時(shí)約40分鐘形成。p-AlGaN (P-型摻雜AlGaN)層IM沉積于多量子阱層120上。p-AWaN層124的厚度約2 0 0 A，且在約950°C溫度下耗時(shí)約五分鐘形成。p-GaN (P-型摻雜GaN)接觸層1 接著沉積于p_AWaN層1 上。p_GaN接觸層 128的厚度約0. 4 μ m，需要在約1050°C下耗時(shí)約25分鐘形成。圖IB是形成于含氧化鋁基材105上的基于GaN的LD結(jié)構(gòu)150的示意剖面?zhèn)纫晥D。含氧化鋁基材105可相似于圖IA的含氧化鋁基材104?？捎晒虘B(tài)氧化鋁(例如，藍(lán)寶石(0001))形成基材105?；?05亦可為復(fù)合式基材，該復(fù)合式基材具有包含氧化鋁的表面以在該表面上制造化合氮化物結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在熱清潔步驟與預(yù)處理制程之后，在基材105上形成LD結(jié)構(gòu) 150。當(dāng)基材105正被加熱時(shí)，可通過將基材105暴露于包含氨與載氣的清潔氣體混合物來執(zhí)行熱清潔步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程包括在加熱基材至高溫時(shí)將基材暴露于預(yù)處理氣體混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理氣體混合物是包含鹵素氣體的蝕刻劑。LD結(jié)構(gòu)150是形成于基材105上的III族金屬氮化物層的堆棧結(jié)構(gòu)。LD結(jié)構(gòu)150 起始于η-型G aN接觸層152。LD結(jié)構(gòu)150進(jìn)一步包括η-型披覆層154。披覆層巧4可包括AKiaN。未摻雜導(dǎo)引層156形成于披覆層巧4上。導(dǎo)引層156可包括hGaN。具有多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)的有源層158形成于導(dǎo)引層156上。未摻雜導(dǎo)引層160形成于有源層158 上。P-型電子阻擋層162形成于未摻雜導(dǎo)引層160上。ρ-型接觸GaN層164形成于ρ-型電子阻擋層162上。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例處理基材的方法200的流程圖。文字塊210中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材裝載于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)施例中， 含氧化鋁基材可為藍(lán)寶石基材。在一個(gè)實(shí)施例中，可將復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材置于基材載具中并傳送進(jìn)入處理腔室?；妮d具通常適用于在處理過程中支撐基材?；妮d具616(圖10) 可包括一個(gè)或多個(gè)凹口，在處理過程中可將一個(gè)或多個(gè)基材置于凹口中?；妮d具可攜帶六個(gè)或更多個(gè)基材。在一個(gè)實(shí)施例中，基材載具攜帶八個(gè)基材?？衫斫饣妮d具上可攜帶更多或更少的基材。基材直徑尺寸范圍在50mm-100mm之間或更大，而基材載具的直徑尺寸范圍在200mm-500mm之間?？勺远喾N材料(包括SiC或SiC涂覆的石墨)形成基材載具616。在一個(gè)實(shí)施例中，可指定處理腔室清潔與處理基材以進(jìn)行隨后的沉積。隨后將清潔與處理后的基材傳送至一個(gè)或多個(gè)沉積腔室，以沉積用于形成LED或LD結(jié)構(gòu)的層。在另一個(gè)實(shí)施例中，可將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材裝載于處理腔室中，其中隨后形成LED或LD 結(jié)構(gòu)薄膜的至少一層。在文字塊220中，當(dāng)將載氣輸送進(jìn)處理腔室的處理空間時(shí)，可在處理腔室中加熱一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材。載氣可包括氮?dú)?、惰性氣體(例如，氬或氦)或它們的組合)。 在一個(gè)實(shí)施例中，在加熱基材時(shí)可對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材執(zhí)行熱清潔。在一個(gè)實(shí)施例中，在加熱一個(gè)或多個(gè)基材至清潔溫度時(shí)，可通過流動清潔氣體混合物進(jìn)入處理腔室來執(zhí)行熱清潔。在一個(gè)實(shí)施例中，清潔氣體混合物包括氨與載氣。在一個(gè)實(shí)施例中，載氣包括氮?dú)?N2)。清潔溫度可在約900°C與約1100°C之間。在一個(gè)實(shí)例中，清潔溫度可在約900°C 與約1050°C之間。在另一個(gè)實(shí)例中，清潔溫度可高于約900°C。在一個(gè)實(shí)例中，在將基材維持于約1050°C溫度下時(shí)，通過流動清潔氣體混合物約10分鐘來執(zhí)行熱清潔制程。熱清潔步驟可花費(fèi)額外時(shí)間，例如約10分鐘，以致逐漸提高與逐漸降低溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，取決于處理腔室的硬件，溫度逐漸提高速率是約1°C /秒至約5°C /秒或其它上升速率。在一個(gè)實(shí)施例中，可在溫度逐漸上升與逐漸下降時(shí)間內(nèi)將清潔氣體輸送進(jìn)處理腔室。在文字塊230中，將一個(gè)或多個(gè)基材在進(jìn)行預(yù)處理的高溫下暴露于預(yù)處理氣體混合物，以供高質(zhì)量GaN薄膜形成在含氧化鋁基材上。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程的執(zhí)行溫度范圍在約500至約1200°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程的執(zhí)行溫度范圍在約600°C 至約1150°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程的執(zhí)行溫度范圍在約900至約1000°C之間。 在一個(gè)實(shí)例中，預(yù)處理制程溫度可大于約900°C。
預(yù)處理氣體混合物可包括氨與鹵素氣體，鹵素氣體可選自由氟氣(F2)、氯氣 (Cl2)、溴氣(Br2)、碘氣(I2)、它們的組合與它們的混合所構(gòu)成的群組。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理氣體混合物包括氨與氯氣，且預(yù)處理包括通過在氨與氯存在的情況下蝕刻含氧化鋁基材以將含氧化鋁基材轉(zhuǎn)換成AlON或A1N。在一個(gè)實(shí)施例中， 將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材暴露于預(yù)處理氣體混合物包括在約500SCCm至約9000SCCm間的流率下流動氨氣及在約200SCCm至約lOOOsccm間的流率下流動氯氣。在一個(gè)實(shí)施例中， 預(yù)處理可執(zhí)行達(dá)約1分鐘至約20分鐘。在文字塊240中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理的表面上形成III族金屬氮化物薄膜。 可通過HVPE制程、MOCVD制程、CVD制程或PVD制程來形成III族金屬氮化物薄膜。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過提供III族金屬與氮前驅(qū)物流至處理腔室并利用熱處理來實(shí)現(xiàn)沉積以沉積III族金屬氮化物薄膜。在一個(gè)實(shí)例中，III族金屬前驅(qū)物可為金屬鹵化物前驅(qū)物氣體， 這將在下文詳述。在一個(gè)實(shí)施例中，在執(zhí)行預(yù)處理的相同腔室中形成III族金屬氮化物薄膜。在另一個(gè)實(shí)施例中，可在與執(zhí)行熱清潔與預(yù)處理的處理腔室不同的處理腔室中形成III 族金屬氮化物薄膜。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過HVPE制程在文字塊240所述的制程期間形成GaN薄膜。 在一個(gè)實(shí)施例中，HVPE制程包括在約550°C至約1100°C之間的溫度下，在一個(gè)或多個(gè)基材上流動含鎵前驅(qū)物與氮源。在一個(gè)實(shí)施例中，在文字塊230執(zhí)行的預(yù)處理制程溫度小于 HVPE制程溫度，例如少100°C。在一個(gè)實(shí)施例中，HVPE制程包括在約950°C至約1100°C之間的溫度下，在一個(gè)或多個(gè)基材上流動含氯化鎵前驅(qū)物與氮源。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過在維持在50°C至約1000°C之間溫度下的液態(tài)鎵上以約20SCCm至約150sCCm之間的流率流動氯氣來產(chǎn)生含鎵前驅(qū)物。沉積處理過程中，腔室壓力可維持于約10托至約760托之間，例如約 70托至約550托之間，例如約450托，且腔室壁溫度維持在等于或高于約450°C。氮源可為流率在約ISLM至約20SLM之間的氨。在另一個(gè)實(shí)施例中，氮源可為衍生自含氮材料的遠(yuǎn)程等離子體的一個(gè)或多個(gè)活性氮核素，含氮材料諸如氮?dú)?N2)、一氧化二氮(N2O)、氨(NH3)、 聯(lián)氨(N2H4)、二酰亞胺(N2H2)、疊氮酸(HN3)等等。雖然術(shù)語氫化物氣相外延法(HVPE)用于描述本文所述的一種類型的沉積制程，但本文在此所述的處理在沉積制程中通常利用鹵素氣體(例如，Cl2)取代含氫化物沉積氣體(例如，HCl)，因此此術(shù)語并不意圖限制本文所述的發(fā)明的范圍。圖10是HVPE設(shè)備600的示意剖面圖，該設(shè)備可用來沉積金屬氮化物薄膜，例如利用文字塊240中所述的處理形成的GaN薄膜。HVPE設(shè)備600包括蓋604所封圍的腔室 602。腔室602與蓋604限定處理空間607。噴頭606配置于處理空間607的上部區(qū)域中。 基座614與噴頭606相對，配置于處理空間607中。設(shè)置基座614以在處理過程中支撐復(fù)數(shù)個(gè)基材615于該基座上。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)數(shù)個(gè)基材615配置于基材載具616上，基材載具616由基座614所支撐?？赏ㄟ^電動機(jī)680旋轉(zhuǎn)基座614，且基座614可由多種材料所形成，包括SiC或SiC涂覆的石墨。在一個(gè)實(shí)施例中，HVPE設(shè)備600包括加熱組件628，設(shè)置該加熱組件以加熱基座 614上的基材615。在一個(gè)實(shí)施例中，腔室底部60 由石英所形成，且加熱器件6 是配置于腔室底部60 下方且通過石英腔室底部60 加熱基材615的燈組件。在一個(gè)實(shí)施例中， 加熱器件6 包括燈陣列，分配該燈陣列以提供跨基材、基材載具和/或基座的均勻溫度分布。HVPE設(shè)備600進(jìn)一步包括前驅(qū)物供應(yīng)管道622、624，該前驅(qū)物供應(yīng)管道配置于腔室602的側(cè)壁608內(nèi)部。管道622和6 與處理空間607和入口管621流體連通，入口管 621建立于前驅(qū)物源模塊632中。噴頭606與處理空間607和第一氣體源610流體連通。 處理空間607通過出口 6 與排氣裝置651流體連通。HVPE設(shè)備600進(jìn)一步包括嵌于腔室602的壁608中的加熱器630。如果需要，嵌于壁608中的加熱器630可在沉積處理過程中提供額外熱量。熱電偶可用來測量處理腔室內(nèi)的溫度。熱電偶的輸出可反饋至控制器641，該控制器基于來自熱電偶(未顯示)的讀數(shù)，通過調(diào)整輸送至加熱器630(例如，電阻式加熱元件)的功率來控制腔室602的壁的溫度。舉例而言，若腔室太冷，將打開加熱器630。若腔室太熱，將關(guān)掉加熱器630。此外，加熱器630提供的熱量可被控制以最小化由加熱器630提供的熱量。通過氣體分配噴頭606將來自第一氣體源610的處理氣體輸送至處理空間607。在一個(gè)實(shí)施例中，第一氣體源610可包括含氮化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置第一氣體源610 以輸送包括氨或氮的氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，亦可通過氣體分配噴頭606或通過配置于腔室602的壁608上的管道6M導(dǎo)入惰性氣體，諸如，氦或雙原子氮。能量源612可配置于第一氣體源610與氣體分配噴頭606之間。在一個(gè)實(shí)施例中，能量源612可包括加熱器或遠(yuǎn)程RF等離子體源。能量源612可提供能量至自第一氣體源610輸送的氣體，以便形成自由基或離子，以致含氮?dú)怏w中的氮更具反應(yīng)性。源模塊632包括鹵素氣體源618以及惰性氣體源619，該鹵素氣體源連接至源舟 (source boat) 634的阱634A，該惰性氣體源連接至阱634A。諸如鋁、鎵或銦的源材料623 配置于阱634A中。加熱源620圍繞源舟634。入口管621經(jīng)由管道622、6M連接阱634A 至處理空間607。在一個(gè)實(shí)施例中，在處理過程中，自鹵素氣體源618輸送鹵素氣體(諸如，Cl2、Br2、 &或12)至源舟634的阱634A以產(chǎn)生金屬鹵化物氣體或金屬鹵化物前驅(qū)物氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬鹵化物氣體是III族金屬鹵化物氣體，諸如氯化鎵(諸如，GaCl、GaCl3)、氯化銦(例如，ICl3)或氯化鋁(例如，AlCl3)。鹵素氣體與固態(tài)或液態(tài)源材料623的交互作用可形成金屬鹵化物前驅(qū)物?？赏ㄟ^加熱源620加熱源舟634以加熱源材料623，并可形成金屬鹵化物前驅(qū)物。接著通過入口管621將金屬鹵化物前驅(qū)物輸送至HVPE設(shè)備600的處理空間607。在一個(gè)實(shí)施例中，自惰性氣體源619輸送的惰性氣體(諸如，Ar、He、N2)用來載送或推動阱634A中形成的金屬鹵化物前驅(qū)物通過入口管621與管道622與6 至HVPE 設(shè)備600的處理空間607。可通過噴頭606引導(dǎo)含氮前驅(qū)物氣體(諸如，氨(NH3) ,N2)進(jìn)入處理空間607，同時(shí)亦可提供金屬鹵化物前驅(qū)物至處理空間607，以致可在配置于處理空間 607中的基材615的表面上形成金屬氮化物層。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法300的流程圖。方法300包括在對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材預(yù)處理之前執(zhí)行氮化制程。在文字塊310中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材裝載于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中， 處理腔室與上述的HVPE設(shè)備600類似。在一個(gè)實(shí)施例中，含氧化鋁基材是藍(lán)寶石基材。在文字塊320中，以與上述方法200的文字塊220中的制程相似的制程加熱或熱清潔一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材。
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在文字塊325中，在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上執(zhí)行氮化制程。在氮化過程中，可加熱一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材至約850°C至約1100°C之間的溫度，同時(shí)流動氮化氣體混合物至處理腔室達(dá)約5分鐘至約15分鐘。在一個(gè)實(shí)施例中，氮化氣體混合物包括氨與載氣。 在一個(gè)實(shí)施例中，載氣是氮?dú)狻Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施例中，氮化氣體混合物的總體流率在約3SLM至約16SLM之間。在文字塊330中，在氮化制程之后，在高溫下將基材暴露于預(yù)處理氣體混合物，以便形成高質(zhì)量GaN薄膜于含氧化鋁基材上。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理制程包括在氨與氯存在的情況下通過蝕刻含氧化鋁基材以將含氧化鋁基材轉(zhuǎn)換成AlON或A1N。文字塊330中的制程與上述方法200的文字塊230所述的制程相似。在文字塊340中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。在文字塊340中執(zhí)行的處理可與上述結(jié)合方法200的文字塊240描述的處理相似。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法300a的流程圖。除了在預(yù)處理之后才執(zhí)行氮化制程以外，方法300a與方法300相似。在文字塊310中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材裝載于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中， 處理腔室與上述的HVPE設(shè)備600類似。在一個(gè)實(shí)施例中，含氧化鋁基材是藍(lán)寶石基材。在文字塊320中，類似于方法200的文字塊220中執(zhí)行的制程，可加熱一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材或可在加熱過程中對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材執(zhí)行熱清潔。在文字塊330a中，類似于方法200的文字塊230中執(zhí)行的預(yù)處理，在高溫下將一個(gè)或多個(gè)基材暴露于預(yù)處理氣體混合物以讓高質(zhì)量GaN薄膜形成于含氧化鋁基材上。正如文字塊330與文字塊230中，通過在氨與氯存在的情況下蝕刻含氧化鋁基材以在含氧化鋁基材上形成AlON或AlN層。在文字塊335中，預(yù)處理之后，在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上執(zhí)行氮化制程。文字塊335中的氮化制程與方法300的325的氮化制程相似。氮化過程中，可將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材加熱至約850°C至約1100°C之間的溫度，同時(shí)將氮化氣體混合物流至處理腔室達(dá)約5分鐘至約15分鐘。與方法200的文字塊MO的III族金屬氮化物薄膜形成制程相似，在文字塊340 中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法400的制程的流程圖。方法400公開在形成用于LED或LD結(jié)構(gòu)的GaN薄膜之前對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材的處理。方法400 包括在形成用于LED或LD結(jié)構(gòu)的III族金屬氮化物薄膜之前的熱清潔、氮化與形成緩沖層于一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上。在文字塊410中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材裝載于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中， 處理腔室與上述的HVPE設(shè)備600相似。在文字塊420中，利用與方法200的文字塊220所述的熱清潔制程相似的制程來加熱和/或清潔一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材。在文字塊425中，接著通過在加熱基材時(shí)將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材暴露于氮化氣體混合物而在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上執(zhí)行氮化制程。氮化制程可與方法300的文字塊325所述的氮化制程相似。在文字塊436中，接著在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上形成緩沖層。緩沖層可包括氮化鋁(AlN)和/或氮氧化鋁(AlON)或氮化鎵(GaN)。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層包括通過HVPE形成的A1N，HVPE利用氨作為氮源并通過在鋁金屬源上流動鹵素產(chǎn)生鹵化鋁氣體。舉例而言，可利用圖6所示的HVPE設(shè)備600來形成緩沖層。通過產(chǎn)生金屬鹵化物前驅(qū)物(例如，氯化鋁前驅(qū)物)并將金屬鹵化物前驅(qū)物與含氮前驅(qū)物氣體流至處理腔室602中的處理區(qū)607，同時(shí)將一個(gè)或多個(gè)基材維持在約550°C 至約950°C之間的溫度來形成緩沖層。在一個(gè)實(shí)施例中，通過以約70SCCm至約HOsccm之間的流率將氯氣(Cl2)流過維持在約50°C至約650°C之間溫度下的固態(tài)鋁來產(chǎn)生氯化鋁前驅(qū)物。在一個(gè)實(shí)施例中，將鋁源材料維持在約450°C至約650°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，將鋁源材料配置在基材處理區(qū)遠(yuǎn)程的位置，可將鋁源的處理溫度維持在約50°C至約150°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，可在加熱一個(gè)或多個(gè)基材至約550°C至約1100°C之間的溫度時(shí)，通過將氯化鎵前驅(qū)物與氮源流至處理腔室來形成緩沖層。清潔溫度可在約900至約 1100°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，可在加熱一個(gè)或多個(gè)基材至約950至約1100°C之間的溫度時(shí)，通過將氯化鎵前驅(qū)物與氮源流至處理腔室來形成緩沖層。在一個(gè)實(shí)例中，溫度維持在約 1050°C下。在一個(gè)實(shí)施例中，可以約5SCCm至約300SCCm之間的流率將氯氣流過維持在約 550°C至約1000°C之間溫度下的鎵來產(chǎn)生氯化鎵前驅(qū)物。在一個(gè)實(shí)施例中，可以約kccm至約300sCCm之間的流率將氯化氫氣體流過維持在約550°C至約1000°C之間溫度下的鎵來產(chǎn)生氯化鎵前驅(qū)物。在一個(gè)實(shí)施例中，氮源可為氨。在另一個(gè)實(shí)施例中，氮源可為衍生自含氮材料的遠(yuǎn)程等離子體的一個(gè)或多個(gè)活性氮核素，含氮材料諸如氮?dú)?N2)、一氧化二氮(N2O)、氨 (NH3)、聯(lián)氨(N2H4)、二酰亞胺(N2H2)、疊氮酸(HR3)等等。在一個(gè)實(shí)施例中，氮源的流率可在約 3000sccm 至約 9000sccm 之間。與方法200的文字塊MO的III族金屬氮化物薄膜形成制程相似，在文字塊440 中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。圖6是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法500的制程流程圖。方法500公開在形成用于LED或LD結(jié)構(gòu)的GaN薄膜之前對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材的處理。方法500包括在形成用于LED或LD結(jié)構(gòu)的III族金屬氮化物薄膜之前的熱清潔、氮化、預(yù)處理與形成緩沖層于一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上。在文字塊510中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材置于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中，處理腔室與上述的HVPE設(shè)備600相似。在文字塊520中，利用與方法200的文字塊220所述的熱清潔制程相似的制程來
加熱和/或清潔一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材。在文字塊525中，接著通過在加熱基材時(shí)將一個(gè)或多個(gè)含鋁基材暴露于氮化氣體混合物而在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上執(zhí)行氮化制程。氮化制程可與方法300的文字塊 325所述的氮化制程相似。在文字塊530中，在進(jìn)行預(yù)處理的高溫下將一個(gè)或多個(gè)基材暴露于預(yù)處理氣體混合物以供高質(zhì)量GaN薄膜形成于含氧化鋁基材上。正如在文字塊330與文字塊230中年， 通過在氨與氯存在的情況下蝕刻含氧化鋁基材以在含氧化鋁基材上形成AlON或AlN層。在文字塊536中，接著在預(yù)處理的含氧化鋁基材上形成緩沖層。緩沖層可包括氮化鋁(AlN)和/或氮氧化鋁(AlON)或氮化鎵。在一個(gè)實(shí)施例中，通過上述方法400的文字塊436的處理之一來形成緩沖層。與方法200的文字塊240的III族金屬氮化物薄膜形成的制程相似，在文字塊MO 中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。圖7描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法700的制程流程圖。除了氮化制程在預(yù)處理制程之后執(zhí)行以外，方法700與圖6的方法500相似。在文字塊710中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材置于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中，處理腔室與上述的HVPE設(shè)備600相似。在文字塊720中，利用與方法200的文字塊220所述的熱清潔制程相似的處理來
加熱和/或清潔一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材。與方法500的文字塊530所述的預(yù)處理制程相似，在文字塊730中，在進(jìn)行預(yù)處理的高溫下將一個(gè)或多個(gè)基材暴露于預(yù)處理氣體混合物以供高質(zhì)量GaN薄膜形成于含氧化鋁基材上。在文字塊735中，接著通過在加熱基材時(shí)將一個(gè)或多個(gè)含鋁基材暴露于氮化氣體混合物而于一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上執(zhí)行氮化制程。氮化制程可與方法300的文字塊 325所述的氮化制程相似。在文字塊736中，接著在一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上形成緩沖層。緩沖層可包括氮化鋁(AlN)和/或氮氧化鋁(AlON)或氮化鎵?？梢耘c方法500的文字塊536所述相似的方式形成緩沖層。與方法200的文字塊MO的III族金屬氮化物薄膜形成制程相似，在文字塊740 中，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法800的流程圖。方法800公開在形成用于 LED或LD結(jié)構(gòu)的GaN薄膜之前對一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材的處理。方法800包括在形成用于LED或LD結(jié)構(gòu)的III族金屬氮化物薄膜之前的預(yù)處理與形成緩沖層于一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材上的復(fù)合式制程。在文字塊810中，將一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材置于處理腔室中。在一個(gè)實(shí)例中，在與上述的HVPE設(shè)備600相似的腔室中執(zhí)行制程。在文字塊820中，一個(gè)或多個(gè)含氧化鋁基材歷經(jīng)與方法200的文字塊220中所述的熱清潔制程相似的加熱或熱清潔制程。在文字塊830中，將一個(gè)或多個(gè)基材暴露于預(yù)處理/緩沖氣體混合物以對含氧化鋁表面進(jìn)行預(yù)處理并形成緩沖層。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理/緩沖氣體混合物包括氮源、鹵素氣體與含鋁或鎵前驅(qū)物。氮源可為氨。鹵素氣體可選自氟氣、氯氣、溴氣、碘氣、它們的組合與它們的混合所構(gòu)成的群組。與文字塊536的說明所述的鋁前驅(qū)物相似，含鋁前驅(qū)物可為將氯氣流過維持在高溫下的固態(tài)鋁產(chǎn)生的氯化鋁前驅(qū)物。在文字塊840中，與方法200的文字塊MO的III族金屬氮化物薄膜形成制程相似，在含氧化鋁基材的經(jīng)處理表面上形成III族金屬氮化物薄膜。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所述的方法可執(zhí)行于單一腔室中，或可執(zhí)行于群集工具中的兩個(gè)或更多變體中。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)方法的處理執(zhí)行于單一腔室中時(shí)，可在歷經(jīng)溫度逐漸上升、溫
11度逐漸下降、熱清潔、預(yù)處理、氮化、緩沖層沉積與GaN沉積過程的制程過程中持續(xù)流動氨和/或氮?dú)怏w。在另一個(gè)實(shí)施例中，可先在腔室中處理一個(gè)或多個(gè)基材，接著移動至工具中不同腔室以進(jìn)行隨后的處理。圖9是可用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制程的群集工具900。 群集工具900被設(shè)置以形成用于LED和/或LD的氮化物化合物結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本文所述實(shí)施例的群集工具900包括一個(gè)HVPE腔室902與多個(gè)MOCVD腔室903a與90 ，這些腔室連接至移送室906以制造化合氮化物半導(dǎo)體器件。 雖然顯示一個(gè)HVPE腔室902與兩個(gè)MOCVD腔室903a及90北，但應(yīng)理解一個(gè)或多個(gè)MOCVD 腔室與一個(gè)或多個(gè)HVPE腔室的任何組合亦可耦接至移送室906。舉例而言，在一個(gè)實(shí)施例中，群集工具900可包括3個(gè)MOCVD腔室。在另一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的處理可執(zhí)行于單一 MOCVD腔室中。亦應(yīng)當(dāng)理解雖然顯示為群集工具，但亦可利用線性處理系統(tǒng)執(zhí)行本文所述的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，額外的腔室904耦接至移送室906。額外的腔室904可為MOCVD 腔室、HVPE腔室、測量腔室、除氣腔室、定向腔室、冷卻腔室、預(yù)處理/預(yù)清潔腔室、退火后腔室等等。在一個(gè)實(shí)施例中，移送室906具有六邊且外形為六角形，并具有六個(gè)位置讓處理腔室架設(shè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，移送室906可具有其它形狀，并具有五個(gè)、七個(gè)、八個(gè)或更多側(cè)邊與相對應(yīng)數(shù)目的處理腔室架設(shè)位置。 HVPE腔室902適用于執(zhí)行HVPE處理，其中氣態(tài)金屬鹵化物用于在加熱的基材上外延生成厚的化合氮化物半導(dǎo)體材料層。HVPE腔室902包括腔室主體914，其中置放基材以經(jīng)歷處理；化學(xué)輸送模塊918，可自該化學(xué)輸送模塊輸送氣體前驅(qū)物至腔室主體914 ；以及電子模塊922，該電子模塊包括用于群集工具900的HVPE腔室的電子系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，HVPE腔室902可與圖10所述的HVPE設(shè)備600相似。各個(gè)MOCVD腔室903a、903b包括形成處理區(qū)的腔室主體91h、912b，將基材置于處理區(qū)中以經(jīng)歷處理；化學(xué)輸送模塊916a、916b，自該化學(xué)輸送模塊輸送諸如前驅(qū)物、凈化氣體與清潔氣體的氣體至腔室主體91h、912b ；以及用于各個(gè)MOCVD腔室903a、903b的電子模塊920a、920b，該電子模塊包括用于群集工具900的各個(gè)MOCVD腔室的電子系統(tǒng)。各個(gè)MOCVD腔室903a、90;3b適用于執(zhí)行CVD處理，其中金屬有機(jī)前驅(qū)物(諸如，TMG、TMA)與金屬鹵化物元素反應(yīng)以形成薄的化合氮化物半導(dǎo)體材料層。群集工具900進(jìn)一步包括安裝在移送室906中的機(jī)器人器件907、與移送室906耦接的負(fù)載鎖定腔室908、與移送室706耦接且用于儲存基材的批量負(fù)載鎖定腔室909。群集工具900進(jìn)一步包括與負(fù)載鎖定腔室908耦接且用于裝載基材的負(fù)載臺910。機(jī)器人器件 907可操作用來撿拾并傳送基材于負(fù)載鎖定腔室908、批量負(fù)載鎖定腔室909、HVPE腔室902 與MOCVD腔室903a、90;3b之間。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載臺910是自動化負(fù)載臺，該負(fù)載臺被設(shè)置以自盒裝載基材至基材載具或直接至負(fù)載鎖定腔室908，并自基材載具或自負(fù)載鎖定腔室908卸載基材至盒。移送室906可在制程過程中保持在真空和/或低于大氣壓力的壓力下。移送室 906的真空水平可經(jīng)調(diào)節(jié)以符合對應(yīng)處理腔室的真空水平。在一個(gè)實(shí)施例中，移送室906維持具有用于基材傳送的大于90% N2的環(huán)境。在另一個(gè)實(shí)施例中，移送室906維持用于基材傳送的高純度NH3環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施例中，在高于90% NH3的環(huán)境中傳送基材。在另一個(gè)實(shí)施例中，移送室906維持用于基材傳送的高純度壓環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施例中，在高于90% H2的環(huán)境中傳送基材。群集工具900進(jìn)一步包括系統(tǒng)控制器960，該系統(tǒng)控制器控制行動與操作參數(shù)。系統(tǒng)控制器960包括計(jì)算機(jī)處理器與耦接至該處理器的計(jì)算機(jī)可讀存儲器。處理器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，例如儲存于存儲器中的計(jì)算機(jī)程序。在一個(gè)實(shí)施例中，處理腔室902、903a、903b或904之一被設(shè)置以在形成LED/LD結(jié)構(gòu)之前根據(jù)上述方法清潔與預(yù)處理基材。在一個(gè)實(shí)施例中，可在HVPE腔室902中清潔、預(yù)處理、氮化和/或以緩沖層覆蓋基材，接著移動基材至處理腔室903a、90;3b或904以形成用于 LED/LD結(jié)構(gòu)的III族金屬氮化物層。在另一個(gè)實(shí)施例中，可在HVPE腔室902中清潔、預(yù)處理、氮化和/或以緩沖層覆蓋基材之后在處理腔室902中形成一個(gè)或多個(gè)LED/LD結(jié)構(gòu)層， 接著移動基材至處理腔室903a、90;3b或904以形成用于LED/LD結(jié)構(gòu)的后續(xù)層。制造LED或LD結(jié)構(gòu)的制程過程中，首先將復(fù)數(shù)個(gè)藍(lán)寶石基材裝載進(jìn)處理腔室。接著以約rc /秒至約5°C /秒之間的溫度上升速率加熱藍(lán)寶石基材。在溫度上升過程中以約3000sccm至約9000sccm之間的流率將氨流至處理腔室。接著在850°C至約1100°C之間的溫度下通過流動氨與氮載氣持續(xù)約5至15分鐘對藍(lán)寶石基材執(zhí)行熱清潔。氨流率可在約ISLM至約10SLM之間。接著在約625°C至約1150°C之間的溫度范圍內(nèi)，通過以200sccm至約IOOOsccm之間的流率流動氯氣并以500sCCm至約12，OOOsccm之間的流率流動氨，對藍(lán)寶石基材執(zhí)行預(yù)處理制程。接著在約700°C至約1100°c之間的溫度下，通過流動含鎵前驅(qū)物與氨的HVPE制程，將GaN薄膜形成于藍(lán)寶石基材上。以約20sCCm至約150sCCm之間的流率將氯氣流過維持在550°C至約1100°C之間溫度下的固態(tài)鎵來產(chǎn)生含鎵前驅(qū)物。以約3SLM至約25SLM之間范圍內(nèi)的流率將氨流至處理腔室。GaN的生成速率在約0. 3微米/小時(shí)至約150微米/ 小時(shí)之間。可選擇性地，通過流動氨與氮載氣持續(xù)約5至15分鐘并加熱或維持藍(lán)寶石基材溫度于850°C至約1100°C之間的溫度，在一個(gè)或多個(gè)先前制程步驟之前執(zhí)行氮化制程。氨與氮流率可在約IOOsccm至約500sccm之間。上述清潔、預(yù)處理、氮化與沉積過程中，處理腔室中的壓力可在約70托至約760托之間。應(yīng)注意在處理過程中，可通過惰性氣體稀釋上文參照本發(fā)明的實(shí)施例描述的活性氣體，諸如III族金屬前驅(qū)物、金屬鹵化物氣體、鹵素氣體、氨氣、氯氣、HCl氣體。適合的惰性氣體可為氬、氦、氮或它們的組合。雖然上述是針對本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不悖離本發(fā)明的基本范圍下設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其它與更多實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由隨后的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種形成III族金屬氮化物薄膜的方法，包括加熱一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材至預(yù)處理溫度；以及當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材各自的表面在所述預(yù)處理溫度時(shí)，將所述表面暴露于預(yù)處理氣體混合物以形成預(yù)處理表面，其中所述預(yù)處理氣體混合物包括氨(NH3)與商素氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鹵素氣體是氯(Cl2)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中暴露所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材的表面進(jìn)一步包括形成預(yù)處理表面的區(qū)，所述區(qū)包括氮氧化鋁或氮化鋁。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材各自的預(yù)處理表面上形成III族金屬氮化物層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述III族金屬氮化物層包括形成氮化鎵層或氮化鋁層。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述III族金屬氮化物層的步驟進(jìn)一步包括將所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材暴露于一含氮前驅(qū)物氣體與III族金屬鹵化物氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述含氮前驅(qū)物氣體包括氨；以及所述III族金屬鹵化物氣體是通過將金屬源暴露于包括氯(CI2)的第一處理氣體而形成的，并且其中所述金屬源包括選自鎵、鋁與銦所構(gòu)成的群組的元素。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述預(yù)處理表面暴露于包括氨與載氣的氣體混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述載氣包括氮。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材的溫度被加熱至所述預(yù)處理溫度時(shí)，輸送包括氨(NH3)的清潔氣體。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述清潔氣體進(jìn)一步包括氮。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述藍(lán)寶石基材是單晶藍(lán)寶石基材。
13.一種形成III族金屬氮化物薄膜的方法，包括加熱一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材至預(yù)處理溫度；當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材各自的表面在所述預(yù)處理溫度時(shí)，將所述表面暴露于預(yù)處理氣體混合物以形成預(yù)處理表面，其中所述預(yù)處理氣體混合物包括氨(NH3)、III族金屬鹵化物氣體及含蝕刻劑氣體，所述含蝕刻劑氣體包括商素氣體，其中暴露所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材的表面進(jìn)一步包括形成預(yù)處理表面的區(qū)，所述區(qū)包括氮氧化鋁或氮化鋁；以及在所述預(yù)處理表面上形成III族金屬氮化物層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述鹵素氣體是氯(Cl2)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述III族金屬鹵化物氣體是通過將金屬源暴露于包括氯(Cl2)的第一處理氣體而形成的，并且其中所述金屬源包括鋁。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述III族金屬氮化物層進(jìn)一步包括將所述一個(gè)或多個(gè)藍(lán)寶石基材暴露于含氮前驅(qū)物氣體與含氯化鎵氣體。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例涉及制造諸如發(fā)光二極管(LEDs)或激光二極管(LDs)的器件的基材預(yù)處理設(shè)備與方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括通過將含氧化鋁基材的表面暴露于預(yù)處理氣體混合物來預(yù)處理含氧化鋁基材，其中預(yù)處理氣體混合物包括氨(NH3)與鹵素氣體。
文檔編號H01L21/302GK102449743SQ201080023547
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者H·科吉里, O·克利里歐科, Y·梅爾尼克, 石川哲也 申請人:應(yīng)用材料公司