Iii/v族材料的高生長速率沉積的製作方法

2023-07-18 22:06:46

專利名稱：Iii/v族材料的高生長速率沉積的製作方法
11 ι/ν族材料的高生長速率沉積相關申請案的引用本申請案根據35USC 119(e)要求2009年10月14日申請的臨時專利申請案61/251,677的權利，該案以引用的方式併入本文中。
背景技術：
本發明的實施方案一般涉及沉積太陽能、半導體或其他電子裝置應用的材料的工藝，且尤其涉及III/V族材料的外延生長。III/V族材料(諸如砷化鎵或砷化鎵鋁)可以在化學氣相沉積(CVD)工藝期間通過外延生長沉積或形成。但是，高質量的III/V族材料的外延生長通常相當緩慢。典型的CVD工藝可以從大約1 μ m/hr至大約3 μ m/hr的範圍內的沉積速率外延生長III/V族材料。外延材料的質量一般因為沉積速率的稍微增大而大大降低。通常來說，以大約5 μ m/hr的沉積速率生長的III/V族材料質量低且通常在晶格內具有結構缺陷和/或含有非晶材料。因此，需要以高生長速率(例如，至少大於5 μ m/hr)沉積高質量的外延III/V族材料的沉積工藝。發明概述本發明的實施方案一般涉及以高生長速率(諸如大約30 μ m/hr或更快，例如大約40 μ m/hr,大約50 μ m/hr,大約55 μ m/hr,大約60 μ m/hr或更快)外延生長III/V族材料的工藝。可以在太陽能、半導體或其他電子裝置應用中利用沈積的III/V族材料或膜。在一些實施方案中，可以在氣相沉積工藝期間在設置於支撐襯底上或上方的犧牲層上形成或生長III/V族材料。隨後，可以在外延剝離(ELO)工藝期間將III/V族材料從支撐襯底上移除。III/V族材料是外延生長層的薄膜，其含有砷化鎵、砷化鎵鋁、砷化鎵銦、氮化砷化鎵銦、磷化鎵鋁銦、其磷化物、其氮化物、其衍生物、其合金或其組合物。在一個實施方案中，提供一種用於在晶片上形成含有砷化鎵的III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約550°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，以及使砷化鎵層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上。在另一個實施方案中，在處理系統內將晶片加熱至大約650°C或更高的沉積溫度，並且使晶片暴露於含有鎵前體氣體、鋁前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中。含有砷化鎵鋁層的III/V族材料以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率生長。在另一個實施方案中，一種方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，以及使III/V族層或材料以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上。III/V族層或材料含有鎵、砷和銦。在一個實施例中，沉積溫度在從大約650°C至大約800°C的範圍內。在一些實施例中，鎵前體氣體含有三甲基鎵，而銦前體氣體含有三甲基銦。在一些實施方案中，沉積速率或生長速率可以是大約40 μ m/hr或更快，諸如大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更好是大約60 μ m/hr或更快。在其他實施方案中，沉積溫度可以是大約600°C或更高，或可以是大約700°C或更高，或可以是大約800°C或更高，或可以是大約850°C。在一些實施例中，沉積溫度可以在從大約550°C至大約900°C的範圍內。在其他實施例中，沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C的範圍內。在其他實施例中，沉積溫度可以在從大約650°C至大約750°C的範圍內。在其他實施例中，沉積溫度可以在從大約650°C至大約720°C的範圍內。在另一個實施方案中，一種方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體、氮前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，使III/V族層或材料以大約30ym/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上，其中III/V族層或材料含有鎵、砷、銦和氮。氮前體氣體可以含有胼，甲基胼、二甲基胼、其衍生物或其組合物。在一個實施例中，氮前體氣體含有二甲基胼。在另一個實施例中，氮前體氣體含有胼。在一些實施例中，鎵前體氣體含有三甲基鎵，而銦前體氣體含有三甲基銦。在另一個實施方案中，一種方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體、鋁前體和磷前體的沉積氣體中，使ΙΙΙ/ν族層或材料以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上，其中III/V族層或材料含有鎵、銦、鋁和磷。在一個實施例中，鎵前體含有三甲基鎵，鋁前體含有三甲基鋁，銦前體含有三甲基銦，而磷前體含有三氫化磷。附圖簡述為了可以詳細地理解上文所述的本發明的特徵，可以參考實施方案更具體地描述上文簡述的本發明，一些實施方案已在附圖中圖示。但是，應注意，附圖僅圖示本發明的典型實施方案且因此不能視為限制本發明的範圍，因為本發明涵蓋其他等效的實施方案。

圖1描繪了如本文一些實施方案描述的含有各種III/V族層的砷化鎵疊層。
具體實施例方式提供以下描述使本領域的一般技術人員能夠製造和使用本發明並按專利申請和其要求提供以下描述。本領域技術人員可容易地理解對本文描述的優選實施方案和一般原理以及特徵的不同修改。因此，並非意在將本發明限於所示的實施方案，而是賦予本發明符合本文描述的原理和特徵的最廣範圍。本發明的實施方案一般涉及以高生長速率(諸如大約30 μ m/hr或更快，例如大約40 μ m/hr,大約50 μ m/hr,大約55 μ m/hr,大約60 μ m/hr或更快)外延生長III/V族材料的工藝。可以在太陽能、半導體或其他電子裝置應用中利用沈積的III/V族材料或膜。在一些實施方案中，在氣相沉積工藝期間可以在設置於支撐襯底上或上方的犧牲層上形成或生長III/V族材料。隨後，在外延剝離(ELO)工藝期間可以將III/V族材料從支撐襯底上移除。III/V族材料是外延生長層的薄膜，所述外延生長層的薄膜含有砷化鎵、砷化鎵鋁、砷化鎵銦、氮化砷化鎵銦、磷化鎵鋁銦、其磷化物、其氮化物、其衍生物、其合金或其組合物。在一個實施方案中，提供一種用於在晶片上形成含有砷化鎵的III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約550°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，以及使砷化鎵層以大約30ym/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上。在另一個實施方案中，提供一種用於形成含有砷化鎵鋁的III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約650°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、鋁前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，以及使砷化鎵鋁層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積。在一個實施例中，III/V族材料含有具有化學式Ala A^l7As的η型砷化鎵鋁層。在另一個實施方案中，提供一種用於在晶片或襯底上形成III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，以及使ΠΙ/V族層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上。ΙΙΙΛ族層含有鎵、砷和銦。在一個實施例中，沉積溫度在從大約650°C至大約800°C的範圍內。在一些實施例中，鎵前體氣體含有三甲基鎵，而銦前體氣體含有三甲基銦。在另一個實施方案中，提供一種用於在晶片或襯底上形成III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體、氮前體氣體和三氫化砷的沉積氣體中，使ΠΙ/V族層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上，其中III/V族層含有鎵、砷、銦和氮。氮前體氣體可以含有胼，甲基胼、二甲基胼、其衍生物或其組合物。在一個實施例中，氮前體氣體含有二甲基胼。在另一實施例中，氮前體氣體含有胼。在一些實施例中，鎵前體氣體含有三甲基鎵，而銦前體氣體含有三甲基銦。在另一個實施方案中，提供一種用於在晶片或襯底上形成III/V族材料的方法，該方法包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度，使晶片暴露於含有鎵前體氣體、銦前體氣體、鋁前體和磷前體的沉積氣體中，使III/V族層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於晶片上，其中ΙΙΙΛ族層含有鎵、銦、鋁和磷。在一個實施例中，鎵前體含有三甲基鎵，鋁前體含有三甲基鋁，銦前體含有三甲基銦，而磷前體含有三氫化磷。在一些實施方案中，沉積速率或生長速率可以是大約40 μ m/hr或更快，諸如大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更好是大約60 μ m/hr或更快。在其他實施方案中，沉積溫度可以是大約600°C或更高，或可以是大約700°C或更高，或可以是大約800°C或更高，或可以是大約850°C。在一些實施例中，沉積溫度可以在從大約550°C至大約900°C的範圍內。在其他實施例中，沉積溫度可以在從大約650°C至大約750°C的範圍內。在其他實施例中，沉積溫度可以在從大約650°C至大約720°C的範圍內。鎵前體氣體可以含有烷基鎵化合物。在一個實施例中，烷基鎵化合物可以是三甲基鎵或三乙基鎵。在一些實施方案中，沉積氣體還可以含有鋁前體氣體，而砷化鎵層還含有鋁。鋁前體氣體可以含有烷基鋁化合物，諸如三甲基鋁或三乙基鋁。在其他實施方案中，沉積氣體含有三氫化砷和鎵前體氣體，三氫化砷/鎵前體比為大約3或更大，或可以是大約4或更大，或可以是大約5或更大，或可以是大約6或更大，或可以是7或更大。在一些實施例中，三氫化砷/鎵前體比在從大約5至大約10的範圍內。在其他實施方案中，III/V族材料可以由沉積氣體形成或生長，所述沉積氣體含有大約30 1，或40 1，或50 1，或60 1或更大的V族前體與III族前體的比率。在一些實施例中，沉積氣體具有大約50 1的三氫化磷/III族前體。處理系統可以具有在從大約20託(Torr)至大約1000託的範圍內的內部壓力。在一些實施方案中，內部壓力可以是周圍環境壓力或大於周圍環境壓力，諸如在從大約760託至大約1000託的範圍內。在一些實施例中，內部壓力可以在從大約800託至大約1000託的範圍內。在其他實施例中，內部壓力在從大約780託至大約900託的範圍內，諸如從大約800託至大約850託的範圍內。在其他實施方案中，內部壓力可以是周圍環境壓力或小於周圍環境壓力，諸如在從大約20託至大約760託的範圍內，優選的是從大約50託至大約450託的範圍內，並且更佳是從大約100託至大約250託的範圍內。在一些實施方案中，沉積氣體還含有載氣。載氣可以含有氫氣(H2)、氮氣(N2)、氫氣和氮氣的混合物、氬氣、氦氣或其組合物。在許多實施例中，載氣含有氫氣、氮氣或氫氣和氮氣的混合物。圖1描繪了含有可以通過根據本文描述的實施方案的高生長速率沉積工藝形成的多個III/V族材料或層的砷化鎵疊層100。多層III/V族材料中的一些在砷化鎵疊層100內形成砷化鎵晶胞110。圖1描繪了含有設置於犧牲層116上或上方的砷化鎵晶胞110的砷化鎵疊層100，該犧牲層116設置於在晶片112上或上方設置的緩衝層114上或上方。晶片112可以是含有III/V族材料的支撐襯底，並且可以用不同元素摻雜。晶片112通常含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵衍生物，並且可以是η型摻雜襯底或ρ型摻雜襯底。在許多實施例中，晶片112是砷化鎵襯底或砷化鎵合金襯底。砷化鎵襯底或晶片可以具有大約5. 73 X IO-6oC 1的熱膨脹係數。緩衝層114可以是含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵摻雜物或砷化鎵衍生物的砷化鎵緩衝層。緩衝層114可以具有在從大約IOOnm至大約IOOnm (諸如大約200nm或大約300nm)的範圍內的厚度。犧牲層116(也被稱為ELO釋放層)可以含有砷化鋁、砷化鋁合金、砷化鋁衍生物或砷化鋁組合物。犧牲層116可以具有大約20nm或更小的厚度。在一些實施例中，犧牲層116的厚度可以在從大約Inm至大約20nm (諸如從大約5nm至大約20nm)的範圍內，或在其他實施例中，在從大約Inm至大約IOnm(諸如從大約4nm至大約6nm)的範圍內。砷化鎵晶胞110還含有設置於ρ型砷化鎵疊層130上或上方的η型砷化鎵疊層120。η型砷化鎵疊層120通常含有多層不同η型摻雜材料。在一個實施方案中，η型砷化鎵疊層120含有設置於鈍化層IM上或上方的發射層126，該鈍化層IM設置於接觸層122上或上方。在一些實施方案中，η型砷化鎵疊層120可具有在從大約200nm至大約1300nm的範圍內的厚度。接觸層122可以是含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵摻雜物或砷化鎵衍生物的砷化鎵接觸層。在一些實施例中，接觸層122含有η型砷化鎵材料。接觸層122可以具有在從大約5nm至大約IOOnm(諸如大約IOnm或大約50nm)的範圍內的厚度。鈍化層124(也被稱作前窗體)通常含有砷化鋁鎵、砷化鋁鎵合金、砷化鋁鎵衍生物或砷化鋁鎵組合物。在許多實施例中，鈍化層1 含有η型砷化鋁鎵材料。在一個實施例中，鈍化層IM含有具有化學式Ala3G^7As的η型砷化鋁鎵材料。鈍化層IM可以具有在從大約5nm至大約100nm(諸如大約IOnm或大約50nm)的範圍內的厚度。發射層1 可以含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵衍生物或砷化鎵組合物。在許多實施例中，發射層1 含有η型砷化鎵材料。發射層1 可以具有在從大約IOOnm至大約1200nm的範圍內的厚度。在一些實施例中，發射層126的厚度可以在從大約IOOnm至大約600nm (諸如從大約200nm至大約400nm)的範圍內，或在其他實施例中，在從大約600nm至大約1200nm(諸如從大約800nm至大約IOOOnm)的範圍內。ρ型砷化鎵層或疊層130通常含有多層不同ρ型摻雜材料。在一個實施方案中，P型砷化鎵疊層130含有設置於鈍化層134上或上方的接觸層136，所述鈍化層134設置於吸收層132上或上方。在一個替代實施方案中，ρ型砷化鎵疊層130中不存在吸收層132。因此，ρ型砷化鎵疊層130含有設置於鈍化層134上或上方的接觸層136，而鈍化層134可以設置於η型砷化鎵疊層120、發射層1 或另一層上或上方。在一些實施方案中，ρ型砷化鎵疊層130可以具有在從大約IOOnm至大約3000nm的範圍內的厚度。吸收層132可以含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵衍生物或砷化鎵組合物。在許多實施例中，吸收層132含有ρ型砷化鎵材料。在一個實施方案中，吸收層132可以具有在從大約Inm至大約3000nm的範圍內的厚度。在一些實施例中，吸收層132的厚度可以在從大約Inm至大約IOOOnm(諸如從大約IOnm至大約IOOnm)的範圍內，或在其他實施例中，在從大約IOOOnm至大約3000nm(諸如從大約IlOOnm至大約2000nm)的範圍內。在一些實施例中，吸收層132的厚度可以在從大約IOOnm至大約600nm (諸如從大約200nm至大約400nm)的範圍內，或在其他實施例中，在從大約600nm至大約1200nm(諸如從大約800nm至大約IOOOnm)的範圍內。鈍化層134(也被稱作後窗體)通常含有砷化鋁鎵、砷化鋁鎵合金、砷化鋁鎵衍生物或砷化鋁鎵組合物。在許多實施例中，鈍化層134含有ρ型砷化鋁鎵材料。在一個實施例中，鈍化層134含有具有化學式Ala3G^7As的ρ型砷化鋁鎵材料。鈍化層134可以具有在從大約25nm至大約100nm(諸如大約50nm或大約300nm)的範圍內的厚度。接觸層136可以是含有砷化鎵、砷化鎵合金、砷化鎵摻雜物或砷化鎵衍生物的ρ型砷化鎵接觸層。在一些實施例中，接觸層136含有ρ型砷化鎵材料。接觸層136可以具有在從大約5nm至大約100nm(諸如大約IOnm或大約50nm)的範圍內的厚度。如本文描述用於沉積或形成III/V族材料的沉積工藝可以在單晶片沉積室、多晶片沉積室、固定沉積室或連續給料沉積室內進行。可以用來沉積或形成III/V族材料的連續給料沉積室描述於都在2009年5月四日申請的共同轉讓的美國專利申請案12/475，131和12/475，169中，該案以引用的放入併入本文中。實施例在一個實施方案中，可以通過在兩種、三種或更多種化學前體進入或穿過噴頭之前在氣體歧管內將其組合或混合來形成沉積氣體。在另一個實施方案中，可以通過在兩種、三種或更多種化學前體穿過噴頭之後在反應區內將組合或混合來形成沉積氣體。沉積氣體也可以含有一種、兩種或更多種載氣，所述載氣也可以在穿過噴頭之前或之後與前體氣體組合或混合。載氣可以是氫氣、氮氣、氬氣或其組合物。沉積室的內部壓力可以在從大約250託至大約450託的範圍內。實施例1——GaAs 在一個實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)和砷前體(例如，三氫化砷)組合來形成沉積氣體。襯底可被加熱至沉積溫度並且被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C (諸如從大約650°C至大約750°C或從大約650°C至大約720°C)的範圍內。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約2000cc氫氣(H2)中的大約IOcc三氫化砷和大約200cc TMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)。III/V族材料含有鎵和砷並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更好是大約60m/hr或更快)的速率沉積。
實施例2——GaAlAs 在另一實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)、鋁前體(例如，TMA)和砷前體(例如，三氫化砷)組合來形成沉積氣體。襯底可以被加熱至沉積溫度並被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C的範圍內。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化砷；大約200cc TMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)；和大約200cc TMA/H2(H2中有大約的TMA)。III/V族材料含有鎵、鋁和砷並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更佳是大約60m/hr或更快)的速率沉積。實施例3——AlGaInP 在另一實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)、鋁前體(例如，TMA)、銦前體(例如，三甲基銦——TMI)和磷前體(例如，三氫化磷——PH3)組合來形成沉積氣體。襯底可以被加熱至沉積溫度並被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C的範圍內。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約200cc TMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)；大約200cc TMA/H2 (H2中有大約的TMA)；大約200ccTMI/H2 (H2中有大約的TMI)；和大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化磷。III/V族材料含有鎵、鋁、銦和磷並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更佳是大約60m/hr或更快)的速率沉積。實施例4——GaInAs 在另一實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)、銦前體(例如，三甲基銦)和砷前體(例如，三氫化砷)組合來形成沉積氣體。襯底可以被加熱至沉積溫度並且被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C的範圍內。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化砷；大約200ccTMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)；和大約200cc TMI/H2 (H2中有大約的TMI)。III/V族材料含有鎵、銦和砷並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更佳是大約60m/hr或更快)的速率沉積。實施例5——GaInAsN 在另一實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)、銦前體(例如，三甲基銦)、砷前體(例如，三氫化砷)和氮前體(例如，二甲基胼或胼)組合來形成沉積氣體。襯底可以被加熱至沉積溫度並且被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約400°C至大約500°C的範圍內(諸如大約450°C )。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化砷；大約200cc TMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)；大約200ccTMI/H2(H2中有大約的TMI)；和大約IOOOcc氫氣中的大約IOcc 二甲基胼。III/V族材料含有鎵、銦、鋁、砷和氮並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更佳是大約60m/hr或更快)的速率沉積。實施例6——GaInAsP 在另一實施例中，可以通過使鎵前體(例如，TMG)、銦前體(例如，三甲基銦)、砷前體(例如，三氫化砷)和磷前體(例如，三氫化磷——PH3)組合來形成沉積氣體。襯底可以被加熱至沉積溫度並且被暴露於沉積氣體中。沉積溫度可以在從大約600°C至大約800°C的範圍內。在一個實施例中，沉積氣體可以含有大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化砷；大約200cc TMG/H2混合物(H2中有大約10%的TMG)；大約200ccTMI/H2 (H2中有大約的TMI)；和大約2000cc氫氣中的大約IOcc三氫化磷。III/V族材料含有鎵、銦、砷和磷並且可以大約30 μ m/hr或更快(諸如大約40 μ m/hr或更快，優選的是大約50 μ m/hr或更快，優選的是大約55 μ m/hr或更快，並且更佳是大約60m/hr或更快)的速率沉積。 雖然上文涉及本發明的實施方案，但是可以在不脫離本發明的基本範圍的情況下設計本發明的其他實施方案和另外的實施方案，且本發明的範圍通過下文的權利要求書確定。
權利要求
1.一種用於在晶片上形成砷化鎵材料的方法，其包括在處理系統內將晶片加熱至大約550°C或更高的沉積溫度；使所述晶片暴露於沉積氣體中，所述沉積氣體包括鎵前體氣體和三氫化砷；和使砷化鎵層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於所述晶片上。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積溫度在從大約550°C至大約900°C的範圍內。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積氣體包括所述三氫化砷和所述鎵前體氣體，三氫化砷/鎵前體比為大約3或更大。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述鎵前體氣體包括烷基鎵化合物。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述烷基鎵化合物是三甲基鎵或三乙基鎵。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積氣體還包括鋁前體氣體，而所述砷化鎵層還包括鋁。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述鋁前體氣體包括烷基鋁化合物。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述烷基鋁化合物是三甲基鋁或三乙基鋁。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述處理系統具有在從大約20託至大約1000託的範圍內的內部壓力。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積氣體還包括載氣。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述載氣包括選自由氫氣、氮氣(N2)、氫氣和氮氣的混合物、氬氣、氦氣和其組合物組成的組的氣體。
12.一種用於在晶片上形成砷化鎵材料的方法，其包括在處理系統內將晶片加熱至大約650°C或更高的沉積溫度；使所述晶片暴露於沉積氣體中，所述沉積氣體包括鎵前體氣體、鋁前體氣體和三氫化砷；和使砷化鎵層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於所述晶片上，其中所述砷化鎵層包括砷化鋁鎵。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述沉積溫度在從大約650°C至大約900°C的範圍內。
14.根據權利要求12所述的方法，其中所述沉積氣體包括所述三氫化砷和所述鎵前體氣體，三氫化砷/鎵前體比為大約3或更大。
15.根據權利要求12所述的方法，其中所述鎵前體氣體包括烷基鎵化合物。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述烷基鎵化合物是三甲基鎵或三乙基鎵。
17.根據權利要求12所述的方法，其中所述鋁前體氣體包括烷基鋁化合物。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述烷基鋁化合物是三甲基鋁或三乙基鋁。
19.根據權利要求12所述的方法，其中所述處理系統具有在從大約20託至大約1000託的範圍內的內部壓力。
20.根據權利要求12所述的方法，其中所述沉積氣體還包括載氣。
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述載氣包括選自由氫氣、氮氣、氫氣和氮氣的混合物、氬氣、氦氣和其組合物組成的組的氣體。
22.一種用於在晶片上形成III/V族材料的方法，其包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度；使所述晶片暴露於沉積氣體中，所述沉積氣體包括鎵前體氣體、銦前體氣體和三氫化砷；和使III/V族層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於所述晶片上，其中所述III/V族層包括鎵、砷和銦。
23.根據權利要求22所述的方法，其中所述沉積溫度在從大約600°C至大約800°C的範圍內。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所述鎵前體氣體包括三甲基鎵，而所述銦前體氣體包括三甲基銦。
25.根據權利要求22所述的方法，其中所述沉積氣體包括氮前體氣體，而所述III/V族層包括氮。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述氮前體氣體包括選自由胼，甲基胼、二甲基胼、其衍生物和其組合物組成的組的氣體。
27.一種用於在晶片上形成III/V族材料的方法，其包括在處理系統內將晶片加熱至大約600°C或更高的沉積溫度；使所述晶片暴露於沉積氣體中，所述沉積氣體包括鎵前體氣體、銦前體氣體、鋁前體氣體和磷前體氣體；和使III/V族層以大約30 μ m/hr或更快的沉積速率沉積於所述晶片上，其中所述III/V族層包括鎵、銦、鋁和磷。
28.根據權利要求27所述的方法，其中所述鎵前體氣體包括三甲基鎵，所述鋁前體氣體包括三甲基鋁，所述銦前體氣體包括三甲基銦，而所述磷前體氣體包括三氫化磷。
全文摘要
本發明的實施方案一般涉及以高生長速率(諸如大約30μm/hr或更快，例如大約40μm/hr，大約50μm/hr，大約55μm/hr，大約60μm/hr或更快)外延生長III/V族材料的工藝。可以在太陽能、半導體或其他電子裝置應用中利用沉積的III/V族材料或膜。在一些實施方案中，可以在氣相沉積工藝期間在設置於支撐襯底上或上方的犧牲層上形成或生長III/V族材料。隨後，可以在外延剝離(ELO)工藝期間將III/V族材料從支撐襯底上移除。III/V族材料是外延生長層的薄膜，所述外延生長層的薄膜含有砷化鎵、砷化鎵鋁、砷化鎵銦、氮化砷化鎵銦、磷化鎵鋁銦、其磷化物、其氮化物、其衍生物、其合金或其組合物。
文檔編號C30B25/02GK102575378SQ201080046939
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月14日 優先權日2009年10月14日
發明者D·P·波爾, G·何, G·西伽士, L·D·華盛頓 申請人:埃爾塔設備公司