專利名稱：金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磊晶薄膜制造方法，特別涉及一種用于晶圓上形成均勻晶體結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于晶圓上的磊晶薄膜制造方法依制程不同，大體上分為液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy ;LEP)、有機(jī)金屬氣相嘉晶法(Metal-organic Chemical VaporDeposition ；MOCVD)及分子束嘉晶法(Molecular Beam Epitoxy,MBE)等，其中液相嘉晶法主要用于一般的發(fā)光二極管。而分子束磊晶法固然較容易形成極薄的磊晶薄膜，且純度高，平整性好，但量產(chǎn)能力低，磊晶薄膜長(zhǎng)成速度慢。而有機(jī)金屬氣相磊晶法除了與分子束磊晶法一樣具有純度高，平整性好的特性外，量產(chǎn)能力及磊晶薄膜長(zhǎng)成速度皆較分子束磊晶法為快，現(xiàn)今大都以有機(jī)金屬氣相磊晶法來(lái)生產(chǎn)?，F(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法是將砷化鎵(化學(xué)式:GaAs)基板置入外延爐，再通入甲基或乙基化合物(ΠΙ、ΙΙ族金屬元素的烷基化合物)的蒸氣與氫化物或烷基物(非金屬V或VI族元素)氣體，并在高溫下發(fā)生解熱反應(yīng)，生成II1-V或I1-VI族化合物沉積在該砷化鎵基板上，生長(zhǎng)出一層厚度僅幾微米(I毫米=1000微米)的化合物半導(dǎo)體外延層，該具有外延層的砷化鎵基板也就是常稱的外延片，再經(jīng)芯片加工后，通電就能發(fā)出顏色很純的單色光，如紅色、黃色、藍(lán)色等?，F(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法在生成均勻的磊晶薄膜(II1-V或I1-VI族化合物沉積)的過(guò)程，不但制程參數(shù)不易控制，且，生成之后磊晶薄膜必須再經(jīng)過(guò)去厚度及研磨等芯片加工，進(jìn)言之，現(xiàn)有有機(jī)金屬氣相磊晶法對(duì)于溫度、壓力、反應(yīng)物濃度等的控制，必須隨反應(yīng)物種類與比例做不同的參數(shù)控制，以維持在穩(wěn)定狀態(tài)下控制鍍膜成分與晶相等質(zhì)量，且，生成磊晶薄膜后必須再將該磊晶薄膜厚度進(jìn)行去厚度的研磨加工至幾百納米(I微米=1000納米)，才能夠達(dá)到真正發(fā)光的厚度，方`可被使用，因此，整個(gè)制程除了時(shí)間冗長(zhǎng)(一周才能制造一片磊晶薄膜)、晶相的控制不易，不良率高導(dǎo)致產(chǎn)能很低，況且整廠所需的設(shè)備面積很大，相對(duì)的所投入資金也很大，無(wú)法有效地降低成本及提高生產(chǎn)效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，可以有效地降低不良率，提高產(chǎn)能和質(zhì)量，并縮小設(shè)備面積，降低生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，該方法是在內(nèi)預(yù)置有晶圓基板及α射線的密閉空間內(nèi)，進(jìn)行以下步驟，包括:抽真空步驟，對(duì)該密閉空間進(jìn)行抽真空，并維持在超真空環(huán)境；燃燒步驟，于前述抽真空過(guò)程將強(qiáng)酸物質(zhì)吸入該密閉空間內(nèi)，并對(duì)該密閉空間施予高壓，借真空放電原理令該強(qiáng)酸物質(zhì)瞬間燃燒，并達(dá)瞬間化學(xué)溫度至少1100度；形成步驟，將前述瞬間燃燒持續(xù)一段時(shí)間，借熱升華將該強(qiáng)酸物質(zhì)純化為完整的氣體，令該強(qiáng)酸物質(zhì)在超真空與高壓環(huán)境下開始放電，借高壓電位差將熱升華純化所形成氣體的分子的電子與原子核，透過(guò)該晶圓基板將其中的電子分開，并產(chǎn)生結(jié)晶體獲得質(zhì)量，有序均勻地埋入該晶圓基板上，形成磊晶薄膜。所述所述晶圓基板是采用有機(jī)金屬的硅元素晶柱，該有機(jī)金屬為:氧化鋁、氮化招、砷化招、砷化鎵、或氮化鎵。所述抽真空步驟中的超真空環(huán)境為負(fù)2個(gè)大氣壓。所述強(qiáng)酸物質(zhì)為四氧化鋨(OsO4)。所述燃燒步驟中所施予高壓為14萬(wàn)伏特，10mA。所述形成步驟中瞬間燃燒持續(xù)時(shí)間視嘉晶的晶圓尺寸而定，晶圓為2英寸時(shí)瞬間燃燒持續(xù)16秒，晶圓為4英寸時(shí)，瞬間燃燒持續(xù)30秒。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，該方法能夠以小體積的設(shè)備短時(shí)間內(nèi)在晶圓上形成均勻晶體結(jié)構(gòu)，不僅不良率低、能夠提高產(chǎn)能與質(zhì)量，還有效地縮小所需的設(shè)備面積，從而降低成本。為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


下面結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，圖1為本發(fā)明金屬 有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法的方塊流程圖。圖2為本發(fā)明金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法I為于一密閉空間2內(nèi)預(yù)置有晶圓基板3及α射線4，該密閉空間2的體積很小，可以擺置于一般工作桌面上，該晶圓基板3采用有機(jī)金屬的硅元素晶柱，該有機(jī)金屬為:氧化鋁、氮化鋁、砷化鋁、砷化鎵、氮化鎵，本實(shí)施例采用2英寸氮化鎵的硅元素晶柱。該α射線4帶兩個(gè)正電荷，可以很容易電離其它物質(zhì)，與負(fù)極的晶圓基板3相對(duì)設(shè)置。另，于該密閉空間2內(nèi)進(jìn)行抽真空步驟5、燃燒步驟6及形成步驟7等，而能夠制造出磊晶薄膜，請(qǐng)進(jìn)一步配合參閱圖2，所述抽真空步驟5為對(duì)該密閉空間2進(jìn)行抽真空，并以負(fù)2個(gè)大氣壓8維持在超真空環(huán)境。該燃燒步驟6為于前述抽真空過(guò)程將強(qiáng)酸物質(zhì)60吸入該密閉空間內(nèi)，該強(qiáng)酸物質(zhì)60為四氧化鋨(OsO4)，其特性無(wú)色、具有揮發(fā)性，常溫下易升華，另對(duì)該密閉空間2施予高壓在14萬(wàn)伏特，10mA，借真空放電原理令該強(qiáng)酸物質(zhì)60 (OsO4)瞬間燃燒，并達(dá)瞬間化學(xué)溫度至少1100度。該形成步驟7將前述瞬間燃燒持續(xù)16秒(若晶圓采用4英寸時(shí)，瞬間燃燒將持續(xù)30秒)，借熱升華將該強(qiáng)酸物質(zhì)60 (OsO4)純化為完整的氣體，令該強(qiáng)酸物質(zhì)60 (OsO4)在超真空與高壓環(huán)境下開始放電，借高壓電位差將熱升華純化所形成氣體的分子的電子與原子核，透過(guò)該晶圓基板3將其中的電子分開，亦即，在超真空下α射線4(正極)與晶圓基板
3(負(fù)極)，將使該強(qiáng)酸物質(zhì)60 (OsO4)的鋨(Os)氣體原子解離，鋨離子(Os+)被加速撞擊后，產(chǎn)生結(jié)晶體61獲得質(zhì)量，有序均勻的埋入該晶圓基板上，即能夠形成磊晶薄膜。因此，由本發(fā)明上述的介紹，可以清楚的看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及所達(dá)成的功效與現(xiàn)有磊晶薄膜制造方法的差異，即:1.本發(fā)明以超真空燃燒、放電將磊晶薄膜均勻埋入晶圓基板上，相較于現(xiàn)有的磊晶薄膜制造方法以生長(zhǎng)方式慢慢形成磊晶薄膜，并必須進(jìn)行切割、研磨等加工過(guò)程，在制程上明顯不同，本發(fā)明明顯具有優(yōu)越性；2.本發(fā)明所需設(shè)備的體積小，相較于現(xiàn)有磊晶薄膜制造方法必須整廠安置設(shè)備的面積，具有明顯優(yōu)越性；3.本發(fā)明在短時(shí)間內(nèi)能夠形成所需均勻的晶體結(jié)構(gòu)，即所形成的磊晶薄膜能在短時(shí)間(一片2英寸晶圓16秒)完成，相較于現(xiàn)有磊晶薄膜制造方法需一周才能形成，效率提聞很多；4.本發(fā)明制程上借高壓真空放電令α射線4(正極)與晶圓基板3(負(fù)極)穩(wěn)定而均勻的將該晶圓基板3電子分開，制程的不良率低(約30%)，相較于現(xiàn)有磊晶薄膜制造方法制程的不良率高(約60% )，有效提高制程的效率。

以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，該方法是在內(nèi)預(yù)置有晶圓基板及α射線的密閉空間內(nèi)，進(jìn)行以下步驟，包括: 抽真空步驟，對(duì)該密閉空間進(jìn)行抽真空，并維持在超真空環(huán)境； 燃燒步驟，于前述抽真空過(guò)程將強(qiáng)酸物質(zhì)吸入該密閉空間內(nèi)，并對(duì)該密閉空間施予高壓，借真空放電原理令該強(qiáng)酸物質(zhì)瞬間燃燒，并達(dá)瞬間化學(xué)溫度至少1100度； 形成步驟，將前述瞬間燃燒持續(xù)一段時(shí)間，借熱升華將該強(qiáng)酸物質(zhì)純化為完整的氣體，令該強(qiáng)酸物質(zhì)在超真空與高壓環(huán)境下開始放電，借高壓電位差將熱升華純化所形成氣體的分子的電子與原子核，透過(guò)該晶圓基板將其中的電子分開，并產(chǎn)生結(jié)晶體獲得質(zhì)量，有序均勻地埋入該晶圓基板上，形成磊晶薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，所述晶圓基板是采用有機(jī)金屬的硅元素晶柱，該有機(jī)金屬為:氧化鋁、氮化鋁、砷化鋁、砷化鎵、或氮化鎵。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，所述抽真空步驟中的超真空環(huán)境為負(fù)2個(gè)大氣壓。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，所述強(qiáng)酸物質(zhì)為四氧化鋨。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，所述燃燒步驟中所施予的高壓為14萬(wàn)伏特，10mA。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，其特征在于，所述形成步驟中瞬間燃燒持續(xù)時(shí)間視磊晶的 晶圓尺寸而定，晶圓為2英寸時(shí)，瞬間燃燒持續(xù)16秒，晶圓為4英寸時(shí)，瞬間燃燒持續(xù)30秒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬有機(jī)物磊晶薄膜的制造方法，該方法是在內(nèi)預(yù)置有晶圓基板及α射線的密閉空間內(nèi)，進(jìn)行以下步驟，包括抽真空步驟，對(duì)該空間進(jìn)行抽真空，并維持在超真空環(huán)境；燃燒步驟，于前述抽真空過(guò)程將強(qiáng)酸物質(zhì)吸入該空間內(nèi)，并對(duì)該空間施予高壓，借真空放電原理令該強(qiáng)酸物質(zhì)瞬間燃燒；形成步驟，前述瞬間燃燒持續(xù)一段時(shí)間，借熱升華純化為完整的氣體，令該強(qiáng)酸物質(zhì)進(jìn)一步利用高壓的電位差開始放電，將熱升華純化所形成氣體的分子的電子與原子核，透過(guò)該晶圓基板將其中的電子分開，并產(chǎn)生結(jié)晶體獲得質(zhì)量，有序均勻地埋入該晶圓基板上，形成磊晶薄膜，通過(guò)上述方法不僅不良率低、提高產(chǎn)能與質(zhì)量，還有效地縮小所需設(shè)備面積及降低成本。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103147069SQ201110403608
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者周義才 申請(qǐng)人:周義才