复合氮化物半导体结构的外延成长的利记博彩app

专利名称：：复合氮化物半导体结构的外延成长的利记博彩app
技术领域：
：本发明是有关于复合氮化物半导体结构的外延成长。
背景技术：
：发光二极管(LED)的沿革有时描绘成"爬升光谱(crawlupthespectmm)"。此是因首度商业化的LED产生光谱中红外线部分的光线，接着发展出使用磷化砷镓(GaAsP)于砷化镓(GaAs)基材上的红光LED。其次为效率较高的磷化镓(GaP)LED，其可同时制造较亮的红光LED和橘光LED。改进GaPLED后则发展出绿光LED,其采用双GaP芯片(一为红光，另一为绿光)来产生黄光。利用磷化砷铝镓(GaAIAsP)材料和磷化铝镓铟(lnGaAIP)材料可进一步增进此光谙部分的效率。因发射光波长较短的LED可提供宽的光谱范围，又因制造发射光波长较短的二极管可增加诸如光盘只读存储器(CD-ROM)等光学装置的信息储存量，故其发展一般倾向制造可提供较短波长光线的LED。借着开发氮化物为基础(nitride-based)的LED,尤其是使用氮化镓(GaN)，可大量制造光谦中蓝光、紫光、和紫外光部分的LED。尽管先前已使用碳化硅(SiC)材料成功制造出蓝光LED，然此类装置的电子结构具有间接能隙，因而发光性不佳。虽然数十年已知使用GaN可发出光谱中的蓝光，但实际制造上仍有许多障碍。障碍包括缺少合适的基材来生成GaN结构于其上、GaN生长通常需要高热条件，导致各种热传问题产生、及难以有效p型掺杂此类材料。由于蓝宝石约有15%的晶格与GaN不相配，因此采用蓝宝石做为基材并不完全符合要求。许多研发依然相继致力克服这些障碍。例如，采用金属有机气相法形成的氮化铝(AIN)或GaN緩冲层已发现可有效解决晶格不相配的问题。进一步改进GaN基础结构的方法包括使用AIGaN材料形成具有GaN的异质接面，且特别是使用氮化镓铟(lnGaN)材料，如此可产生当作量子井的缺陷，用以有效发射短波长的光线。富含铟的区域具有比周围材料小的能隙，且可分布于整个材料而可提供高效率的发射中心。尽管复合氮化物半导体装置的制作已有若干改善，然目前制程仍有许多不足。再者，因产生短波长光线的装置的利用率高，故亦热切需要制造此类装置。有鉴于此，此技艺普遍需要制造复合氮化物半导体装置的改善方法及系统。
发明内容本发明的实施例提出制造复合氮化物半导体结构的设备及方法。第一川族前驱物和第一氮前驱物流入第一处理室。第一m族前驱物包舍第一m族元素。第一层通过在第一处理室中利用第一iii族前驱物与第一氮前驱物的热化学气相沉积制程沉积在基材上，如此第一层包含氮和第一m族元素。沉积第一层后，基材从第一处理室传送到不同于第一处理室的第二处理室。第二iii族前驱物和第二氮前驱物流入第二处理室。第二m族前驱物包含第一iii族前驱物不含的第二m族元素。第二层通过在第二处理室中利用第二m族前驱物与第二氮前驱物的热化学气相沉积制程沉积在第一层上。可在不同的条件下将基材从第一处理室传送到第二处理室。例如在一实施例中，是在含有90。/o以上氮气(N2)的氛围下进行传送；在另一实施例中，是在含有90。/o以上氨气(NH3)的氛围下进行传送；在又一实施例中，是在含有90。/。以上氢气(H2)的氛围下进行传送。基材亦可在温度大于200。C的氛围下进行传送。前驱物的流入可伴随引进载气，例如包括氮气(Nb)和氢气(H2)。在一实施例中，第三iii族前驱物流入具有第二iii族前驱物和第二氮前驱物的第二处理室。第三m族前驱物包含第一川族元素。m族元素的使用例子包括第一iii族元素采用镓且第二m族元素采用铝，如此形成的第一层包含GaN层，第二层包含AIGaN层。在另一特定实施例中，第一川族元素为镓且第二III族元素为铟，如此形成的第一层包含GaN层，第二层包含InGaN层。在又一特定实施例中，第一iii族元素为镓且第二iii族元素包括铝与铟，如此形成的第一层包含GaN层，第二层包含AllnGaN层。在沉积第二层前，过渡层有时可于第二处理室内沉积至第一层上。过渡层的化学组成实质上同于第一层，且厚度小于100000埃。第一处理室有助于包含氮与m族元素的材料快速成长。第二处理室有助于增进含有氮与III族元素的沉积材料的均匀度。本发明的方法可施行于群集工具，其具有定义第一处理室的第一壳盖、和定义第二处理室的第二壳盖。第一处理室包括第一基材支架，第二处理室包括第二基材支架。机械传输系统用来在控制环境下传送基材于第一与第二基材支架之间。气体输送系统用来引进气体至第一与第二处理室。压力控制系统维持第一与第二处理室内的选定压力，温度控制系统维持第一与第二处理室内的选定温度。控制器控制机械传输系统、气体输送系统、压力控制系统、和温度控制系统。内存耦接控制器，并包含具计算机可读取程序的计算机可读取媒体。计算机可读取程序包括操作群集工具的指令，以制造复合氮化物半导体结构。本发明的本质和优点在参阅说明书其余部分与所附图式后将更明显易懂，其中，各图式中相同的组件符号表示类似的组件。在某些例子中，与组件符号相关的下标与连字号代表多个类似组件的其中一个。若文中指称组件符号，而非特定指出现有的下标，则表示其是指所有此类的类似组件。图1为GaN为基础的LED结构的示意图2A为根据本发明实施例，构成部分多室群集工具的示范CVD设备的简示图2B为用于图2A中示范CVD设备的一使用者接口实施例的简示图；图2C为用于图2A中示范CVD设备的一系统控制软件的阶层(hierarchical)控制结构实施例的方块图3为用于本发明实施例的多室群集工具的示意图4为利用图3的多室群集工具制造复合氮化物半导体结构的方法流程图；以及图5为利用图3的多室群集工具制造图1的LED的特定方法流程图。主要组件符号说明簡结构104基材108程序112緩冲层116n-GaN层120多重量子井层124p-AIGaN层128接触层210系统213虚线215真空室/处理室216气体反应区220气体输送系统221气体分配盘223、224箭头225真空系统226加热器230等离子体系统235系统控制器237封闭构件240抽吸通道243、260管线244气体混合箱246阀247导管250处理器255、270内存257入口258程序263节流阀系统265控制线路271、272壁面273a屏幕273b光笔275主机单元280、282、285、286、287、290、291、292、293300群集工具304、304-1、304-2、304-3处理室308处理站312机械装置404、408、412、416、420、424、428、432、436、子程序452、456、460、504、508、512、516、520、524、528、532、536方块具体实施方式1.综述传统制造复合氮化物半导体结构的方法是在单一制程反应器中进行多道外延沉积步骤，且基材在完成所有步骤前不会离开反应器。图1显示可形成的结构及制造此结构所需的步骤顺序。在此例子中，结构为氮化镓为基础(GaN-based)的LED结构100。其制作于蓝宝石(OOOI)基材104上，并经晶片清洗程序108处理。适当的清洗时间在105CTC时为10分钟，其另费时10分钟进行加热及降温。GaN緩冲层112利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)制程沉积在已清洗的基材104上。达成方法包括流入Ga前驱物与N前驱物至反应器中、及利用热制程进行沉积。图中緩沖层112的厚度一般为约300埃(A),其可在约550。C下沉积5分钟而得。接着沉积的n-GaN层116通常是在更高温度下得到，例如在图中的1050。C下进行沉积。n-GaN层116非常厚，其约沉积140分钟达到4微米((im)的厚度。然后沉积氮化镓铟(lnGaN)多重量子井(MQW)层120，其可在750。C下沉积约40分钟达到约750埃的厚度。p-氮化镓铝(p-AIGaN)层124沉积在多重量子井层120上，其可在95CTC下沉积约5分钟达到约200埃的厚度。沉积p-GaN接触层128后可完成结构，其是在约1050。C下沉积约25分钟而得。包含多道外延沉积步骤的传统制造方法是于单一反应器中进行，因此需要很长的处理时间，通常需要4-6小时。如此长的处理时间造成反应器产能低落，此亦为批次制程技术常面临的问题。例如，用于量产的商业化反应器可同时操作处理20-50片两吋晶片，以致产率相当低。为增进复合氮化物半导体结构制造技术的产率和产能，发明人致力于传统制程的全面性研究，以确认可能改善之处。尽管许多可能性已确认出，执行上仍有一些困难。许多情况下，改进制程的一部分实际上将不当影响制程的其它部分。彻底认清这些难处本质后，发明人更加了解到单一反应器方式会阻碍各制程步骤使用的反应器硬件的最佳化。此限制局限了形成不同化合物结构的制程操作范围(processwindow),诸如温度、压力、前驱物的相对流速等参数。例如，GaN的最佳沉积条件不一定是InGaN或AIGaN的最佳沉积条件。发明人判定采用多个处理室(如同多室群集工具的一部分)可扩大不同化合物结构的制程操作范围。达成方法包括在不同处理室中，外延生成具有增强特定程序的结构的不同化合物。其实际执行的另一困难点在于，在群集工具的各处理室间进行传输将中断生成过程，以致接口产生缺陷。发明人至少提出二种减緩此作用的方法。首先，基材可在已控制的周遭环境下传输于各处理室间。例如在一些实施例中，已控制的周遭环境具有高纯度的氮气(N2)氛围。在此，"高纯度"的X氛围具有90%以上的X，且在不同的实施例中，可具有95%以上、98%以上、或99。/。以上的X。在其它例子中，周遭环境可具有高纯度的氢气(H2)或氨气(NH3)氛围，其另有利于吸收可能形成于结构中的氧杂质。在又些其它例子中，周遭环境可升温至大于200。C,其亦有助于吸收或避免表面氧化。其次，借着在传输至新的处理室后沉积薄过渡层，可减少接口缺陷产生。过渡层的化学结构一般与前一处理室沉积的膜层结构相同或类似。过渡层的厚度通常小于10000埃，且在不同的实施例中，可小于7500埃、小于5000埃、小于4000埃、小于3000埃、小于2500埃、小于2000埃、小于1500埃、或小于1000埃。过渡层的特定实施例将配合以下实施例说明于后。一般而言，过渡层最好具有足够的厚度，使得化学污染物或结构缺陷实质上可自主动区域和pn接面移除。2.群集工具图2A为示范化学气相沉积(CVD)系统210的简示图，其绘示各处理室的基本结构，用以个别进行沉积步骤。系统适用于次大气压CVD(SACVD)热制程及其它制程，例如回流、驱入、清洗、蚀刻、沉积、和吸收制程。从下述实施例可知，在一些例子中，将基材移到另一处理室前，仍可在一处理室内进行多道制程。系统的主要组件包括接收气体输送系统220供应的制程气体与其它气体的真空室215、真空系统225、远程等离子体系统230、和系统控制器235。这些組件与其它组件将进一步详述于下。虽然为便于说明，图标仅显示单一处理室结构，但可理解的是，多个具类似结构的处理室亦可当作群集工具的一部分，其分别用来进行整体制程的不同态样。图中用来支持处理室的其它组件可与多个处理室共享，然在一些例子中，各处理室各自具有支持组件。CVD系统210包括封闭构件237,用以构成具气体反应区216的真空室215。气体分配盘221通过穿孔分散反应气体与其它气体(例如净化气体)至放置在可垂直移动的加热器226(亦称为晶片支撑基座)上的晶片(未绘示)。气体反应区216位于气体分配盘221与晶片之间。加热器226可控制移到较低位置(在此例如可装载或卸载晶片)、和邻近气体分配盘221的处理位置(以虚线216表示)、或供其它目的使用的位置(例如进行蚀刻或清洗制程)。中央板(未绘示)包括传感器，用以提供晶片位置的信息。不同的实施例可采用不同的加热器226结构。例如在一实施例中，加热器226包括内封于陶瓷的电阻加热组件(未绘示)。陶瓷保护加热组件遭处理室环境腐蚀，并使加热器达到约120CTC的高温。在一示范实施例中，加热器226露出真空室215的所有表面皆由陶瓷材料组成，例如氧化铝(八1203或矾土)、或氮化铝。在另一实施例中，加热器226包含照灯加热器。或者，由诸如钨、铼、铱、钍、或其合金等耐火金属构成的棵金属丝加热组件可用来加热晶片。照灯加热器可排列达到1200。C以上的高温而可做为特殊应用。反应气体和载气经由供应管线243从气体输送系统220输送到气体混合箱(亦称为气体混合区块)244，在此气体相互混合且输送到气体分配盘221。如熟谙此技艺者所能理解，气体输送系统220包括各种气体源和合适的供应管线，以输送预定的气体至真空室215。各气体供应管线一般包括关闭阀，用以自动或手动停止气体流入其相关管线、和流量控制器或其它测量流经供应管线的气体或液体流量的控制器。视系统210执行的制程而定，部分来源实际上可为液体源，而非气体源。使用液体源时，气体输送系统包括液体注入系统或其它合适的机制(如喷水器)，用以蒸发液体。如熟谙此技艺者所能理解，液体蒸气接着通常与载气混合。气体混合箱244为连接制程气体供应管线243与清洗/蚀刻气体导管247的双输入混合区块。阔246容许气体导管247的气体或等离子体进入或封入气体混合箱244。气体导管247接收来自整合式远程微波等离子体系统230的气体，且等离子体系统230具有用以接收输入气体的入口257。沉积时，供应至分配盘221的气体朝晶片表面排放(如箭头223所示)，在此气体可以层流方式放射状均匀分散于整个晶片表面。净化气体可经由封闭构件237底层从气体分配盘221及/或进入口或进入管(未绘示)输送到真空室215。来自真空室215底部的净化气体从入口向上流过加热器226,并流至环形抽吸通道240。包括真空帮浦(未绘示)的真空系统225通过排放管线260排放气体(如箭头224所示)。排放气体和乘载粒子自环形抽吸通道240引至排放管线260的速率受控于节流阀系统263。远程微波等离子体系统230可产生等离子体以供应用，例如清洗处理室、或蚀刻处理晶片的残留物。远程等离子体系统230利用入口257供应的前驱物产生的等离子体物种经由导管247输送，以通过气体分配盘221分散到真空室215。远程微波等离子体系统230整体设在真空室215下方，且导管247沿着处理室向上延伸至闸阀246和位于真空室215上方的气体混合箱244。清洗用的前驱气体可包括氟、氯、及/或其它反应元素。借着在膜层沉积制程期间流入适当沉积前驱气体至远程微波等离子体系统230，还可利用远程微波等离子体系统230沉积CVD层。沉积室215壁面与周围结构(如排放通道)的温度更可通过在室壁的通道(未绘示)中循环热交换液体而控制。热交换液体可依需求来加热或冷却室壁。例如，热液体有助于维持热沉积过程的热梯度；冷液体可于原位(insitu)等离子体制程期间移除系统的热量、或可限制沉积物形成于室壁上。气体分配盘221亦具有热交换通道(未绘示)。典型的热交换流体包括以水为底液(water-based)的乙烯乙二醇混合物、以油为底液的热传流体、或类似流体。此加热方式(指通过"热交换"加热)可大幅减少或消除不当的反应产物凝结，并有助于减少制程气体与其它污染物的挥发性产物，若其凝结在冷却真空通道壁上且在未流入气体时流回处理室，可能会污染制程。系统控制器235控制沉积系统的行动与操作参数。系统控制器235包括计算机处理器250、和耦接处理器250的计算机可读取内存255。处理器250执行系统控制软件，例如储存于内存270的计算机程序。内存270较佳为硬盘，但也可为其它类型的内存，例如只读存储器或闪存。系统控制器235还包括软盘驱动器、CD或DVD驱动器(未绘示)。处理器250根据系统控制软件(程序258)运作，其包括命令特定制程的时间、混合气体、处理室压力、处理室温度、微波功率大小、基座位置、和其它参数的计算机指令。这些参数和其它参数是通过控制线路265控制，图2A仅显示部分控制线路265，其并联是系统控制器235与加热器、节流阀、远程等离子体系统、各种阀门、和气体输送系统220相关的流量控制器。处理器250具有卡架(未绘示)，其包食单板计算机、模拟与数字输入/输出板、接口板、和步进马达控制板。许多CVD系统210零件皆符合规范板、卡笼、和连接器尺寸与种类的VersaModularEuropean(VME)标准。VME标准尚订定具16位数据总线与24位地址总线的总线结构。图2B为用来监控CVD系统210运作的使用者接口的简示图。图2B清楚绘出群集工具的多室性质，且CVD系统210为多室系统中的其中一个处理室。在此多室系统中，晶片可由计算机控制的机械装置从一处理室传送到另一处理室，以另行处理。在一些状况下，晶片是在真空状态或预定气体氛围下传输。使用者与系统控制器235间的接口为CRT屏幕273a和光笔273b。主机单元275提供CVD系统210电气、锤测、和其它支持功能。适合所述CVD系统实施例的多室系统主机单元例如为目前可从美国加州圣克拉拉市的应用材料公司(APPLIEDMATERIALS,INC.)取得的Precision5000和Centura5200系统。在一实施例中为采用两个屏幕273a，其一放置于无尘室壁面271供操作员使用，另一放置于壁面272后方供维修技师使用。二屏幕273a同时显示相同的信息，但只有一个光笔273b有用。光笔273b利用笔尖的感光器侦测CRT显示器发射的光线。为选择特定画面或功能，操作员触碰显示画面的指定区域，并按压光笔273b上的按钮。触碰区域改变其强光颜色、或显示新的选单或画面，以确定光笔与显示画面的沟通无碍。如一般技艺人士所能理解，其它诸如键盘、鼠标、或其它点触或通信装置等输入装置亦可附加使用或代替光笔273b，以联是使用者与处理器。图2C为用于图2A中示范CVD设备的系统控制软件(计算机程序258)的阶层(hierarchical)控制结构实施例的方块图。诸如沉积膜层、干式清洗处理室、回流、或驱入等制程可在处理器250执行的计算机程序258的控制下进行。计算机程序码可以任一传统计算机可读取程序语言编写，例如68000汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran、或其它语言。适当的程序代码是利用传统文字编辑器输入单一档案或多个档案，并储存或收录在计算机可用的々某体中，如系统内存。若输入码文字为高级语言，则进行编码，产生的编译程序码接着连接预先编译的Windows书库例行程序的计算机语言。为执行连接的编译程序码，系统使用者诉诸计算机语言，使计算机系统加载内存中的编码，自此CPU读取并执行编码，以装配设备进行程序识别的任务。使用者利用光笔点选CRT屏幕上的选单或画面而输入制程设定值与处理室编号至处理选择器子程序280。制程设定值为进行特定制程所需的制程参数默认值，其是由预设编号确认。处理选择器子程序280确认(i)预定处理室、和(ii)操作处理室来进行预定制程所需的预设制程参数。进行特定制程所需的制程参数与制程条件有关，例如制程气体组成与流速、基座溫度、室壁温度、压力、和等离子体条件(如磁电管功率大小)。处理选择器子程序280控制处理室在特定时间将进行的制程类型(例如沉积、清洗晶片、清洗处理室、吸收处理室、回流)。在一些实施例中，可能不只一个处理选择器子程序。制程参数列成制法(recipe)提供给使用者，且通过光笔/CRT屏幕接口输入。处理序列发生器子程序282具有程序代码，用以接收处理选择器子程序280确认的处理室与制程参数、及控制各处理室的运作。多位使用者可输入制程设定值与处理室编号，或者单一使用者可输入多个制程设定值与处理室编号，处理序列发生器子程序282则以预定顺序安排制程进行。较佳地，处理序列发生器子程序282包括程序代码，用以(i)监控处理室的运作，以判断处理室是否使用、(ii)判断使用中的处理室进行何种制程、和(川)依据处理室的可利用性与欲进行的制程类型来执行预定制程。可采用传统监控处理室的方法，例如投票法(pollingmethod)。当安排待执行的制程时，处理序列发生器子程序282可考量使用中的处理室现况，并比较选定制程的预定制程条件、或各使用者输入需求的时间长短、或系统程序设计师决定先后顺序相关的其它因素。当处理序列发生器子程序282决定了接续执行的处理室与制程设定后，处理序列发生器子程序282将特定制程设定参数传送到处理室管理子程序285而开始执行制程设定，处理室管理子程序285根据处理序列发生器子程序282决定的制程设定控制一特定处理室中的多个处理任务。例如，处理室管理子程序285具有程序代码，用以控制处理室215内的CVD制程与清洗制程。处理室管理子程序285亦控制各处理室组件子程序的执行，其控制进行选定制程设定所需的处理室组件运作。处理室组件子程序的例子包括基材定位子程序290、制程气体控制子程序291、压力控制子程序292、加热器控制子程序293、和远程等离子体控制子程序294。视CVD室的特殊结构配置而定，一些实施例包括所有上述子程序，而其它实施例可包括部分上述子程序或其它未提及的子程序。一般技艺人士当可理解，其它处理室控制子程序亦可依处理室待进行的制程需求使用。在多室系统中，附加的处理室管理子程序286、287控制其它处理室的运作。操作时，处理室管理子程序285根据执行的特定制程设定而选择性安排或呼叫处理室组件子程序。处理室管理子程序285安排处理室组件子程序，如同处理序列发生器子程序282安排接续执行的处理室与制程设定。处理室管理子程序285—般包括监控各处理室组件、依据待执行的制程设定的制程参数来决定需要操作的组件、和开始执行处理室组件子程序，以响应上述监控与决定步骤。特定处理室组件子程序的运作将参照第2A及2C图说明于下。基材定位子程序290包含程序代码，用以控制处理室组件，其将基材放置到加热器226上，且视情况抬高处理室内的基材达预定高度而控制基材与气体分配盘221的间距。当基材放入处理室215时，降低加热器226以接收基材，接着加热器226升高到预定高度。操作时，基材定位子程序290控制加热器226的移动，以响应处理室管理子程序285传输的支撑高度相关的制程设定参数。制程气体控制子程序291具有程序代码，用以控制制程气体组成和流速。制程气体控制子程序291控制安全阀的状态，并加速或减緩流量控制器以得预定的气体流速。制程气体控制子程序291的操作一般包括打开气体供应管线及重复地(i)读取所需的流量控制器、(ii)比较读取值与处理室管理子程序285提供的预定流速、和(iii)依需求调整气体供应管线的流速。另外，制程气体控制子程序291包括监控不安全的气体流速，且当侦测到危险状况时激活安全阀。其它实施例可具有一个以上的制程气体控制子程序，每一子程序控制一特殊类型的制程或特别设定的气体管线。在一些制程中，于引用反应制程气体前，先流入钝气(如氮气或氩气)至处理室中以稳定处理室内的压力。对这些制程而言，制程气体控制子程序291是程序化来流入钝气至处理室一段时间以稳定处理室压力、接着进行上述步骤。此外，若制程气体是由液态前驱物蒸发而得，则写入制程气体控制子程序291,而于喷水器中汩流(bubble)输送气体(如氦气)穿过液态前驱物、或者控制液体注射系统，以喷洒或喷射液体至载气流(如氦气)中。当喷水器用于此类制程时，制程气体控制子程序291调节输送气体的流量、喷水器的压力、和喷水器温度，用以达到预定的制程气体流速。如上述，预定的制程气体流速可传递给制程气体控制子程序291当作制程参数。再者，制程气体控制子程序291包括通过存取含有特定制程气体流速的必要值的储存表而获得达成预定制程气体流速所需的输送气体流量、喷水器压力、和喷水器温度。一旦得到必要值，监控输送气体流量、喷水器压力、和喷水器温度，并比较必要值且依此进行调整。压力控制子程序292包括程序代码，用以调节处理室中排放系统的节流阀的开孔大小而控制处理室压力。节流阀的开孔大小为设定控制处理室压力达预定值，其与制程气体总量、处理室尺寸、和排放系统的收吸设定点压力有关。若采用压力控制子程序292,则预定压力值亦将接收做为处理室管理子程序285的参数。压力控制子程序292通过读取一或多个连接处理室的传统压力计而测量处理室压力、比较测量值与预定值、获得对应储存压力表的预定压力的比例、积分与微分(PID)值、和根据PID值调整节流阀。或者，可写入压力控制子程序292，以打开或关闭节流阀至特定开孔大小(即固定位置)，进而调节处理室内的压力。利用此法控制排放量并无涉及压力控制子程序292的回馈控制特征。加热器控制子程序293包括程序代码，用以控制加热基材用的加热单元的电流。处理室管理子程序285亦包括加热器控制子程序293,并接收目标或设定温度参数。加热器控制子程序293测量温度的方式就不同实施例而言可各不相同。例如，校正温度的判定可包括测量加热器中的热耦器输出电压、比较测量温度与设定温度、和增加或减少施予加热单元的电流，以达设定温度。通过查询储存的转换表中的对应温度、或使用四阶多项式计算温度，可从测量的电压得到温度值。在另一实施例中，可以高温计代替热耦器进行类似的制程来决定校正温度。加热器控制子程序293包括使加热器温度逐渐升高或降低的能力。当加热器包含内封于陶瓷的电阻加热组件时，此特征有助于减少陶瓷的热爆裂，然就使用照灯加热器的实施例而言则无此顾虑。另外，可内建故障安全防护模式来侦测制程安全性，并且当处理室未适当建立时，可停止加热单元运作。远程等离子体控制子程序294包括程序代码，用以控制远程等离子体系统230的运作。远程等离子体控制子程序294以类似上述其它子程序的方式内含于处理室管理子程序285。虽然本发明在此是以软件方式施行且以通用计算机执行，但熟谙此技艺者将可理解，本发明也可利用硬件实现，例如应用特殊集成电路(ASIC)或其它硬件电路。如此应可理解，本发明可整体或部分为软件、硬件、或二者兼具。熟谙此技艺者亦将理解，选择适合的计算机系统来控制CVD系统210是很平常的技艺。3.多室处理群集工具的物理结构绘示于图3。图中，群集工具300包括三个处理室304和二个附加处理站308，且机械装置312用来传送基材于处理室304与处理站308之间。基材的传送可在特定的周遭环境中进行，包括真空、存有选定气体、预定温度等条件。使用群集工具制造复合氮化物半导体结构的方法概述于图4的流程图。方法开始于方块404，其利用机械装置312传送基材到第一处理室304-1。方块408为在第一处理室中清洗基材。初始外延层的沉积开始于方块412,其在第一处理室中建立预定的制程参数，例如温度、压力等。方块416为流入前驱物，以进行方块420沉积lllrN结构。前驱物包括氮源和第一川族元素源(例如Ga)。例如，适合的氮前驱物包括NH3,适合的Ga前驱物包括三曱基镓(trimethylgallium,TMG)。第一III族元素有时可包含复数个截然不同的III族元素，例如Al与Ga，此时适合的Al前驱物可为三甲基铝(trimethylaluminum,TMA);在另一实施例中，复数个截然不同的lll族元素包括ln与Ga,此时适合的In前驱物可为三曱基铟(trimethylindium,TMI)。诸如Nz及/或H2的载气也可流入。在方块420中沉积ll卜-N结构之后，进行方块424以停止流入前驱物。在一些例子中，方块428可另进行处理制程处理结构，包括进一步进行沉积或蚀刻步骤、或沉积与蚀刻的组合步骤。无论是否另行步骤处理IIItN结构，皆于方块432中将基材从第一处理室传送到第二处理室。在不同的实施例中，此传送可在高纯度的N2环境、高纯度的H2环境、或高纯度的NH3环境下进行；在一些例子中，传送环境可为上述升温环境。如方块436所示，m厂N过渡薄层沉积于IIItN结构上。沉积过渡层的方法类似沉积lllrN结构的方法，其一般采用与第一处理室先前使用的前驱物相同的前驱物，然部分例子也可采用不同的前驱物。在方块440中，建立适当的制程参数(如温度、压力等)来沉积lll2-N层。方块444为流入前驱气体，以进行方块448沉积lll2-N结构。此结构包括iiirN层不含的m族元素，但mrN层和m2-N层可另包含共同的iii族元素。例如，当lllrN层为GaN层时，Ml2-N层可为AIGaN层或InGaN层。若IIItN层具三元组成时(此非本发明所必须)，则lll2-N层通常可包括其它组成，例如四元AllnGaN层。同样地，当lllrN层为AIGaN层时，lll2-N层可为AllnGaN层上的InGaN层。适合沉积lll2-N层的前驱物可类似沉积HlrN层的前驱物，即NH3为适合的氮前驱物、TMG为适合的镓前驱物、TMA为适合的铝前驱物、且TMI为适合的铟前驱物。诸如N2及/或H2的载气也可流入。沉积lll2-N结构之后，进行方块452以停止流入前驱物。类似沉积lllrN结构，可如方块456所示，额外进行一些沉积及/或蚀刻步骤处理lll2-N结构。于第二处理室完成处理后，进行方块460将基材传出处理室。在一些例子中，可在二处理室完成处理，以于方块460中完成结构。在其它例子中，于方块460中将基材传出第二处理室后，接着可将基材传到另一处理室，如传入第一处理室进行lllrN处理，或传入第三处理室进行lll3-N处理。各处理室间的传输顺序可视特定装置的制作而定，用以利用各处理室具备的特定制程操作范围。本发明不局限用于特定制程的处理室数量、或群集工具中各处理室进行的处理次数。仅为举例说明而已，处理室之一可用来增加GaN的沉积速率，而第二处理室可用来增进沉积的均匀度。在许多结构中，因GaN层为完成结构中最厚的膜层，故总处理时间与GaN的沉积速率息息相关。因此最佳化第一处理室来加快GaN的生长可有效提高工具的总生产率。同时，加快GaN生长的硬件特征相当不利于生成常做为活性发射中心的InGaN量子井。此类结构的生长一般需要更均匀的特性，其可以制造的发光结构的波长均匀度表示。牺牲生长速率可最佳化前驱物的分配情形，进而改善晶片的均匀度。最佳化第二处理室来均匀沉积InGaN多重量子井结构，可不需大幅消耗整体结构的总处理时间即达到预定的均匀度。方块412与440建立的制程条件和方块416与444流入的前驱物可视特殊应用而定。下表提供一般适用于利用上述装置生成氮化物半导体结构的示范制程条件和前驱物流速<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>如前所述，一特定制程可能不会引用全部的前驱物。例如在一实施例中，GaN生成可能引进TMG、NH3、和N2;在另一实施例中，AIGaN生成可能引进TMG、TMA、NH3、和H2,且TMG与TMA的相对流速为选择达到沉积层中Al:Ga的预定化学计量比；在又一实施例中，InGaN生成可能引进TMG、TMI.、NH3、和H2,且TMI与TMG的相对流速为选择达到沉积层中In:Ga的预定化学计量比。上表亦指出氮以外的V族前驱物也可使用。例如，可流入氬化砷(AsH3)来制造lll-N-P结构。此结构中氮与其它V族元素的化学计量比可通过适当选择各前驱物的相对流速决定。在另些其它例子中，可引进掺质前驱物来形成掺杂的复合氮化物结构，例如使用稀土掺质。使用复数个处理室做为部分群集工具来制造氮化物结构还可增进处理室清洗效力。一般预期，每回氮化物结构生长是从干净的基底(susceptor)开始，以尽可能提供良好的成核层。采用复数个处理室可在每回进行生长前清洗第一处理室，但较不常清洗第二处理室，以免影响制造结构的品质。此是因第二处理室中形成的结构已具有氮化层。如此可提高生产率，并至少延长第二处理室等硬件的使用寿命。采用多个处理室尚具有其它功效。例如，如先前图1的结构所述，因n-GaN层为最厚的膜层，故其沉积最为耗时。多个处理室可同时用来沉积n-GaN层，但错开时间开始。单一附加处理室可用来沉积其余结构，且插入快速沉积GaN层用的处理室之间。如此可避免在沉积n-GaN层时，附加处理室闲置，因而可增进整体产能；当其结合减少清洗附加处理室次数时尤其显著。在一些例子中，此可用于制作某些以其它制造技术制作不具经济效益的氮化物结构；例如GaN层厚度约为10微米的装置。4.实施例以下实施例说明图4概述的方法如何用于制造特定的结构。本实施例再次参照图1的LED结构，其是利用具至少二处理室的群集工具制造。方法概述于图5的流程图。简言的，第一处理室进行清洗和初始GaN层沉积，第二处理室进行其余lnGaN层、AIGaN层、和GaN接触层生成。方法开始于图5的方块504，其将蓝宝石基材传送到第一处理室。第一处理室是用来快速沉积GaN层，或许沉积的均匀度较差。第一处理室在送入基材前通常会先清洗，接着在方块508中清洗处理室内的基材。方块512为在第一处理室中生成GaN緩冲层112于基材上，此实施例包括在55CTC、150托耳的状态下流入TMG、NH3、和N2。其次进行方块516以生成n-GaN层116，此实施例包括在110CTC、150托耳的状态下流入TMG、NH3、和N2。沉积n-GaN层后，将基材传出第一处理室并传入第二处理室，且在高纯度的N2氛围下进行传输。第二处理室是用来非常均匀地进行沉积，或许整体的沉积速率较慢。在方块520中沉积过渡GaN层后，进行方块524以于第二处理室内生成InGaN多重量子井活性层。在此实施例中，InGaN层的形成包括在800°C、200托耳的状态下使用TMG、TMI、和NH3，并伴随流入hb载气。接着进行方块528以沉积p-AIGaN层，包括在1000。C、200托耳的状态下使用TMG、TMA、和NH3,并伴随流入H2载气。方块532为沉积p-GaN接触层，包括在100CTC、200托耳的状态下使用TMG、NH3、和N2。随后进行方块536以将完成的结构传出第二处理室，如此第二处理室已准备好接收其它来自第一处理室或另一第三处理室经部分处理的基材。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。权利要求1.一种制造一复合氮化物半导体结构的方法，该方法至少包含流入一第一III族前驱物和一第一氮前驱物至一第一处理室，该第一III族前驱物包含一第一III族元素；通过在该第一处理室中利用该第一III族前驱物与该第一氮前驱物的一热化学气相沉积制程沉积一第一层至一基材上，该第一层包含氮和该第一III族元素；沉积该第一层后，将该基材从该第一处理室传送到不同于该第一处理室的一第二处理室；流入一第二III族前驱物和一第二氮前驱物至该第二处理室，该第二III族前驱物包含该第一III族前驱物不含的一第二III族元素；以及通过在该第二处理室中利用该第二III族前驱物与该第二氮前驱物的一热化学气相沉积制程沉积一第二层于该第一层上。2.如权利要求1所述的方法，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室包含在一含有90。/。以上氮气(N2)的氛围下传送该基材。3.如权利要求1所述的方法，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室包含在一含有90。/。以上氨气(NH3)的氛围下传送该基材。4.如权利要求1所述的方法，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室包含在一含有90%以上氢气(1~12)的氛围下传送该基材。5.如权利要求1所述的方法，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室包含在一温度大于20(TC的氛围下传送该基材。6.如权利要求1所述的方法，更包含伴随该第一m族前驱物与该第一氮前驱物流入一第一载气，该第一载气选自由Nb和H2构成的群组。7.如权利要求6所述的方法，更包含伴随该第二III族前驱物与该第二氮前驱物流入一第二载气，该第二载气选自由N2和H2构成的群组。8.如权利要求1所述的方法，更包含流入一第三III族前驱物至具有该第二m族前驱物和该第二氮前驱物的该第二处理室，其中该第三m族前驱物包含该第一III族元素。9.如权利要求8所述的方法，其中该第一lll族元素为镓；该第二III族元素为铝；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铝(AIGaN)层。10.如权利要求8所述的方法，其中该第一川族元素为镓；该第二III族元素为铟；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铟(lnGaN)层。11.如权利要求8所述的方法，其中该第一III族元素为镓；该第二lll族元素包括铝和铟；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铟铝(AllnGaN)层。12.如权利要求1所述的方法，其中该第一lll族前驱物包含一镓前驱物，该第一层包含一氮化镓(GaN)层。13.如权利要求1所述的方法，更包含在沉积该第二层前，于该第二处理室内沉积一过渡层至该第一层上，其中该过渡层的一化学组成实质上同于该第一层，且该过渡层的一厚度小于10000埃。14.如权利要求1所述的方法，其中该第一处理室有助于包含氮与一m族元素的一材料快速成长。15.如权利要求1所述的方法，其中该第二处理室有助于增进含有氮与一III族元素的一沉积材料的均匀度。16.如权利要求1所述的方法，更包含流入一第三m族前驱物和一第三氮前驱物至不同于该第一处理室与该第二处理室的一笫三处理室，该第三m族前驱物包含一第三m族元素；通过在该第三处理室中利用该第三III族前驱物与该第三氮前驱物的一热化学气相沉积制程沉积一第三层至一第二基材上，该第三层包含氮和该第三III族元素；将该基材传出该第二处理室；以及将该基材传出该第二处理室后，将该第二基材从该第三处理室传送到该第二处理室，以于该第二处理室内沉积一第四层至该第三层上。17.如权利要求16所述的方法，其中该第二处理室在将该基材传出该第二处理室与将该第二基材传送到该第二处理室之间未经清洗。18.—种制造一复合氮化物半导体结构的方法，该方法至少包含流入一第一含镓前驱物、一第一含氮前驱物、和一第一载气至一第一处理室，该第一处理室适用于快速成长氮化镓(GaN);通过在该第一处理室中利用该第一含镓前驱物与该第一含氮前驱物的—热化学气相沉积制程沉积一GaN层至一基材上；在一高纯度氛围中，将该基材从该第一处理室传送到一第二处理室，该第二处理室适用于增进一沉积材料的均匀度；于该第二处理室中沉积一GaN过渡层至该GaN层上，该GaN过渡层的一厚度为小于10000埃；流入一第二含镓前驱物、一lll族前驱物、一第二含氮前驱物、和一第二载气至该第二处理室，该lll族前驱物包含一不为镓的lll族元素；以及通过在该第二处理室中利用该第二含镓前驱物、该m族前驱物与该第二含氮前驱物的一热化学气相沉积制程沉积一III族-Ga-N层至该GaN过渡层上。19.如权利要求18所述的方法，其中该lll族前驱物为一含铝前驱物，该III族-Ga-N层为一氮化镓铝(AIGaN)层。20.如权利要求18所述的方法，其中该in族前驱物为一含铟前驱物，该III族-Ga-N层为一氮化镓铟(lnGaN)层。21.如权利要求18所述的方法，其中该III族前驱物包括一含铝前驱物和一含铟前驱物，该lll族-Ga-N层为一氮化镓铟铝(AllnGaN)层。22.—种群集工具，其至少包含一定义一第一处理室的第一壳盖，该第一处理室包括一第一基材支架；一定义一第二处理室的第二壳盖，该第二处理室包括一第二基材支架，且该第二处理室不同于该第一处理室；一机械传输系统，用以在一控制环境下传送一基材于该第一基材支架与该第二基材支架之间；—气体输送系统，用来引进一气体至该第一处理室与该第二处理室；一压力控制系统，用以维持该第一处理室与该第二处理室内的选定压力；一温度控制系统，用以维持该第一处理室与该第二处理室内的选定温度；一控制器，用以控制该机械传输系统、该气体输送系统、该压力控制系统、和该温度控制系统；以及一内存，耦接该控制器，该内存包舍一具有一计算机可读取程序的计算机可读取媒体，用以引导该群集工具的运作，该计算机可读取程序包括控制该气体输送系统的指令，用以流入一第一III族前驱物、一第一氮前驱物、和一第一载气至该第一处理室，该第一iii族前驱物包含一第一m族元素；控制该压力控制系统与该温度控制系统的指令，用以在该第一处理室中利用一热化学气相沉积制程沉积一第一层至该基材上，该第一层包含氮和该第一III族元素；控制该机械传输系统的指令，用以在沉积该第一层后，将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室；控制该气体输送系统的指令，用以流入一第二m族前驱物、一第二氮前驱物、和一第二载气至该第二处理室，该第二III族前驱物包含该第一III族前驱物不含的一第二III族元素；以及控制该压力控制系统与该温度控制系统的指令，用以在该第二处理室中利用一热化学气相沉积制程沉积一第二层于该第一层上。23.如权利要求22所述的群集工具，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室是在一含有90。/。以上的氮气(N2)、90%以上的氨气(NH3)、或90。/。以上的氢气(H2)的氛围下进行。24.如权利要求22所述的群集工具，其中将该基材从该第一处理室传送到该第二处理室是在一温度为大于2ocrc的氛围下进行。25.如权利要求22所述的群集工具，其中该计算机可读取程序更包括控制该气体输送系统的指令，用以流入一第三lll族前驱物至具有该第二III族前驱物和该第二氮前驱物的该第二处理室，其中该第三lll族前驱物包含该第一川族元素。26.如权利要求22所述的群集工具，其中该第一lll族元素为镓；该第二III族元素为铝；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铝(AIGaN)层。27.如权利要求22所述的群集工具，其中该第一lll族元素为镓；该第二III族元素为铟；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铟(lnGaN)层。28.如权利要求22所述的群集工具，其中该第一III族元素为镓；该第二m族元素包括铝和铟；该第一层包含一氮化镓(GaN)层；以及该第二层包含一氮化镓铟铝(AllnGaN)层。29.如权利要求22所述的群集工具，其中该计算机可读取程序更包括控制该气体输送系统、该压力控制系统、和该温度控制系统的指令，用以在沉积该第二层前，于该第二处理室内沉积一过渡层至该第一层上，该过渡层的一化学组成实质上与该第一层相同。30.如权利要求22所述的群集工具，其中该第一处理室有助于包含氮与一III族元素的一材料快速成长。31.如权利要求22所述的群集工具，其中该第二处理室有助于增进含有氮与一III族元素的一沉积材料的均匀度。全文摘要在此提出制造复合氮化物半导体结构的设备及方法。Ⅲ族前驱物和氮前驱物流入第一处理室，以利用热化学气相沉积制程沉积第一层于基材上。基材从第一处理室传送到第二处理室。Ⅲ族前驱物和氮前驱物流入第二处理室，以利用热化学气相沉积制程沉积第二层于第一层上。第一与第二Ⅲ族前驱物具有不同的Ⅲ族元素。文档编号C30B35/00GK101317247SQ200780000365公开日2008年12月3日申请日期2007年4月11日优先权日2006年4月14日发明者D·埃格莱希姆,D·布尔,J·史密斯,L·华盛顿,R·斯蒂文斯,S·尼杰哈瓦申请人:应用材料股份有限公司