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CN103748262A - 用于卤化物气相外延系统和方法的直接液体注射 - Google Patents

用于卤化物气相外延系统和方法的直接液体注射 Download PDF

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CN103748262A
CN103748262A CN201280040542.0A CN201280040542A CN103748262A CN 103748262 A CN103748262 A CN 103748262A CN 201280040542 A CN201280040542 A CN 201280040542A CN 103748262 A CN103748262 A CN 103748262A
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Abstract

将复合半导体材料沉积在一个或多个基材（16）上的方法，所述方法包括计量和控制前体液体从前体液体源（22）进入蒸发器（27）的流速。所述前体液体（23）可以包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种。前体液体（23）可以在蒸发器（27）内蒸发以形成第一前体蒸汽。可以使所述第一前体蒸汽和第二前体蒸汽流入反应室（12），复合半导体材料可以从所述前体蒸汽沉积在所述反应室（12）内的基材（16）的表面上。用于进行这些方法的沉积系统（10）包括用于计量和/或控制前体液体从液体源流动至蒸发器的设备，同时所述前体液体保持为液体状态。

Description

用于卤化物气相外延系统和方法的直接液体注射
技术领域
本发明的实施方案通常涉及在基材上沉积材料的系统，并涉及制造和使用这些系统的方法。更特别地，本发明的实施方案涉及可以使用化学气相沉积（CVD）用于沉积复合半导体材料的方法和系统，所述复合半导体材料例如III-V半导体材料。
背景技术
化学气相沉积（CVD）是用于在基材上沉积固体材料的化学过程，通常用于半导体设备的制造中。在化学气相沉积过程中，基材暴露至一种或多种试剂气体，所述一种或多种试剂气体以这样的方式反应、分解或同时反应和分解：导致在基材的表面上沉积固体材料。
一个特定类型的CVD过程在本领域内被称为气相外延（VPE）。在VPE过程中，基材在反应室内暴露至一种或多种试剂蒸汽，所述一种或多种试剂蒸汽以这样的方式反应、分解或同时反应和分解：导致在基材的表面上外延沉积固体材料。VPE过程通常用于沉积III-V半导体材料。当VPE过程中的试剂蒸汽之一包含卤化物蒸汽时，所述过程可以称作卤化物气相外延（HVPE）过程。
HVPE过程用于形成III-V半导体材料，例如氮化镓（GaN）。在这些过程中，GaN在基材上的外延生长得自氯化镓（GaCl）和氨（NH3）之间的气相反应，所述气相反应在反应室内在约500℃和约1,000℃之间的升高温度下进行。NH3可以得自标准NH3气体源。
在一些方法中，通过使氯化氢（HCl）气体（其可以得自标准HCl气体源）通过加热的液体镓（Ga）上方以在反应室内原位形成GaCl来提供GaCl蒸汽。液体镓可以加热至在约750℃和约850℃之间的温度。GaCl和NH3可以对准加热的基材（如半导体材料的晶片）的表面，例如对准加热的基材的表面的上方。2001年1月30日公布的Solomon等人的美国专利第6,179,913号公开了用于这些系统和方法中的气体注射系统。
已经开发了使用外部GaCl3前体源的其他方法和系统，所述GaCl3前体被直接注入反应室中。这些方法和系统的实例公开在例如2009年9月10日公开的Arena等人的美国（U.S.）专利申请公开号US2009/0223442A1中，该公开的全部公开内容以引用的方式并入本文。
之前已知的沉积系统采用质量流量控制器，所述质量流量控制器计量和控制气体或蒸汽状态的过程气体流入反应室的流速。
发明内容
提供此发明内容以介绍简化形式的概念的选择，这些概念进一步描述于如下本发明的一些示例性实施方案的详细说明中。此发明内容不旨在确认所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
在一些实施方案中，本公开包括将复合半导体材料沉积在一种或多种基材上的方法。例如，这些方法可以包括计量并控制前体液体从前体液体源进入蒸发器的流速。前体液体可以包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种。所述前体液体可以在所述蒸发器内蒸发以形成第一前体蒸汽。所述第一前体蒸汽可以从所述蒸发器流出至反应室内接近工件基材的表面的区域。第二前体蒸汽可以与所述第一前体蒸汽分开地流入所述反应室。复合半导体材料可以沉积在所述反应室内的所述工件基材的所述表面上。复合半导体材料可以包含来自所述第一前体蒸汽的至少一种元素和来自所述第二前体蒸汽的至少一种元素。
在额外的实施方案中，本公开包括可以用于进行本文所公开的方法的卤化物气相外延系统。例如，卤化物气相外延系统可以包括反应室、至少一个前体液体的源和蒸发器，所述蒸发器被构造成蒸发所述前体液体以形成待输送至所述反应室内接近基材支撑结构的位置的前体蒸汽。所述前体液体可以包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种。至少一个导管可以在所述前体液体源和所述蒸发器之间提供流体路径。所述系统可以进一步包括被构造成成计量所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备和被构造成控制所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备。
附图说明
图1A为显示根据本公开的沉积系统的示例性实施方案的示意图，并包括用于测量和控制前体物质流入反应室的装置同时前体物质为液体状态；
图1B为显示根据本公开的沉积系统的另一示例性实施方案的示意图；
图2为显示根据图1A的示意图的沉积系统的实施例的元件的剖开立体图；
图3为图2的沉积系统的气体注射设备的前外表面的立体图；
图4为图2的沉积系统的内部前体气体炉的横截面侧视图；
图5为图3和图4的内部前体气体炉的通常板状结构之一的俯视图；
图6为图2的沉积系统的内部前体气体炉的立体图；和
图7为示意性显示沉积系统的另一示例性实施方案的剖开立体图，所述沉积系统包括远离将过程气体注入反应室的位置的通路闸门，但是包括外部前体气体注射器代替内部前体气体炉。
具体实施方式
本文呈现的说明不意指任何具体的系统、组件或设备的实际示图，而仅是用于描述本发明的实施方案的理想表示。
如本文中所用的术语“III-V半导体材料”意指并包括至少主要由周期表的IIIA族的一种或多种元素（B、Al、Ga、In和Ti）和周期表的VA族的一种或多种元素（N、P、As、Sb和Bi）组成的任何半导体材料。例如，III-V半导体材料包括但不限于GaN、GaP、GaAs、InN、InP、InAs、AlN、AlP、AlAs、InGaN、InGaP、InGaNP等。
最经已经开发了用于使用注入反应室的GaCl3前体的外部源的方法和系统的改进的气体注射器，例如公开于上述美国专利公开第US2009/0223442A1号中的那些。这些气体注射器的实例公开于例如Arena等人于2009年3月3日提交的美国专利申请序列号61/157,112中，该申请的全部公开内容以全文引用的方式并入本文。如本文中所用的术语“气体”包括气体（不具备独立的形状或体积的流体）和蒸汽（包含悬浮在其中的扩散的液体或固体物质的气体），术语“气体”和“蒸汽”在本文中作为同义词使用。
本发明的实施方案包括并利用被构造成进行卤化物气相外延沉积过程的沉积系统，其中在蒸发以形成沉积过程中所使用的一种或多种前体蒸汽前，以液体状态计量和/或控制一种或多种前体物质至反应室的流动。
图1A示意地显示这样的沉积系统10的实施例。沉积系统10可以包括CVD系统，并可以包括VPE沉积系统（例如，HVPE沉积系统）。沉积系统10包括反应室12，在所述反应室12中材料（例如半导体材料）可以沉积在工件基材16上。基材支撑结构（未在图1A中示出）可以设置在反应室12内用于支撑工件基材16,材料待沉积在所述工件基材16上。沉积系统10进一步包括前体液体23的源22。前体液体23包括这样的物质，所述物质包含待掺入待沉积在工件基材16上的材料的元素。前体液体23的源22可以包括例如容器24，在所述容器24中设置前体液体23。
作为非限定性的实例，待沉积在工件基材16上的材料可以包括III-V半导体材料，例如GaN、InN、AlN和合金和它们的混合物的一种或多种。前体液体23可以包括这样的一种或多种物质，所述一种或多种物质包括至少一种III族元素，例如液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的一种或多种。沉积系统10可以包括其他前体物质源（未在图1A中示出）。例如，沉积系统10可以包括包含氮（例如氨）的前体蒸汽源，氮为V族元素，可以与III族元素一起在反应室12内的工件基材16上形成III-V氮化物材料。
如一个特定的非限定性实施方案，前体液体23可以包含液体GaCl3。GaCl3在约83℃和约120℃之间的温度下在大气压力下为液体，并在高达约150℃的温度下在更高的压力下可以为液体。由此，在前体液体23包含液体GaCl3的实施方案中，可以使用一个或多个加热元件40将前体液体23的源22的温度维持在约83℃至约150℃的范围内。
如图1A中所示，前体液体23可以在容器24内通过使用加压气体来加压以对容器24内的前体液体23上方的空间25的体积加压。可以使用一个或多个流动控制阀26控制加压气体至容器24的流动，并由此控制前体液体23的压力。
沉积系统10进一步包括蒸发器27，所述蒸发器27被构造成使前体液体23蒸发以形成待输送至在反应室12内接近工件基材16（和基材支撑结构，在所述基材支撑结构上设置所述工件基材16）的位置的前体蒸汽。
蒸发器27可以包括用于加热蒸发器27内的前体液体23以从前体液体23形成前体蒸汽的一个或多个加热元件。任选地，蒸发器27还可以使用物理装置以辅助在其中的前体液体23的蒸发。例如，蒸发器27可以将超声振动赋予前体液体23以增强在其中的前体液体23的蒸发。在额外的实施方案中，蒸发器27可以包括雾化器或喷雾器，所述雾化器或喷雾器被构造成在蒸发器27内将前体液体23分散成细滴。例如，可以使用雾化气体源36将经加压的雾化气体供应至蒸发器27，在蒸发器27中雾化气体源36可以用于将前体液体23分散成细滴。雾化气体可以包含载体气体，例如氦（He）、氮（N2）、氢（H2）、氩（Ar）等，其在一些实施方案中可为惰性。举例而言，可以用于沉积系统10的蒸发器27的蒸发器可商购自Hatfield（PA）的Brooks Instrument。
导管28提供在前体液体23的源22和蒸发器27之间的流体路径。可以使用一个或多个阀29从而选择性地允许和限制前体液体23通过导管28的流动。
继续参考图1A，沉积系统10进一步包括计量设备30和流动控制设备32，所述计量设备30被构造成当前体液体23在源22和蒸发器27之间流动时测量前体液体23通过导管28的流速，所述流动控制设备32被构造成控制前体液体23通过导管28的流速。计量设备30和流动控制设备32可以包括在计算机控制系统34的控制下操作的电动机械设备。例如，计算机控制系统34可以被构造成在所需的范围内使前体液体23流动通过导管28从而将前体物质的所需质量流量提供至反应室12。计算机控制系统34可以使用计量设备30测量前体液体23通过导管28的流动，并响应接收自计量设备30的测量，响应接收的测量根据需要选择性地调节前体液体23通过导管28的流动以将流速维持在所需范围内。
在一些实施方案中，计量设备30和流动控制设备32可以集成为单一整体设备。在另外的实施方案中，计量设备30和流动控制设备32可以为互相分离的不同设备。举例而言，可以用于计量设备30和流动控制设备32的计量设备和流动控制设备可商购自Hatfield（PA）的Brooks Instrument。
当前体液体23进入蒸发器27时，前体液体23可以在约83℃和约150℃之间的温度下。蒸发器27使前体液体23蒸发以形成前体蒸汽，如在前所讨论。当前体蒸汽离开蒸发器27时，前体蒸汽可以在约120℃和约900℃之间的温度下。在一些实施方案中，前体蒸汽可以在离开蒸发器27时为至少约150℃，在离开蒸发器27时为至少400℃，或甚至在离开蒸发器27时高达约900℃。在一些实施方案中，可以使用前体气体炉从而在前体蒸汽离开蒸发器27之后并在到达工件基材16之前进一步加热前体蒸汽，如下进一步详细讨论。
可以使用额外的加热元件（未示出）从而加热在前体液体23的源22和蒸发器27之间的导管28的一个或多个部分从而将前体液体23的温度维持在约83℃和约150℃之间直至前体液体23达到蒸发器27。另外，可能有利的是当前体液体23从源22流至蒸发器27时避免前体液体23内的温度降低。由此，可以沿着导管28设置加热元件从而当前体液体23从源22流至蒸发器27时（以逐渐、连续的方式或以阶梯方式）增加前体液体23的温度。
如图1A中所示，在一些实施方案中，蒸发器27可以设置在反应室12的外侧。然而，在另外的实施方案中，蒸发器27可以至少部分地设置在反应室12内。例如，图1B显示基本上类似于图1A的沉积系统10的另一沉积系统50，但是其中蒸发器27部分地设置在反应室12内。在另外的实施方案中，蒸发器27可以全部地设置在反应室12内。在蒸发器27可以至少部分地设置在反应室12内的实施方案中，蒸发器27可以由能够经受反应室12内的温度和化学环境的材料制造。
图2是显示根据图1A的示意图的沉积系统100的实施例的元件的剖开立体图。沉积系统100包括反应室102。反应室102可以通过顶壁104、底壁106和一个或多个侧壁限定。一个或多个侧壁可以通过沉积系统100的组合件的一个或多个组件来限定。例如，第一侧壁108A可以包括用于将一种或多种过程气体注入反应室102的气体注射歧管110的组件，第二侧壁108B可以包括用于将过程气体从反应室102排出并用于将基材装载至反应室102以及将基材从反应室102卸载的排气和装载组合件112的组件。
在一些实施方案中，反应室102可以具有细长的矩形棱柱体的几何形状，如图2中所示。在一些这样的实施方案中，气体注射歧管110可以位于反应室102的第一端部处，排气和装载组合件112可以位于反应室102的相反的第二端部处。在其他实施方案中，反应室102可以具有另一几何形状。
沉积系统100包括基材支撑结构114（例如基座），所述基材支撑结构114被构造成支撑一个或多个工件基材116，有利的是在沉积系统100内在所述一个或多个工件基材116上沉积或提供半导体材料。例如，工件基材116可以包括模头或晶片。沉积系统100进一步包括加热元件118，其可以用于选择性地加热反应室102使得可以在沉积过程中将反应室102内的平均温度控制到所需的升高的温度内。加热元件118可以包括例如电阻加热元件或辐射加热元件（例如加热灯）。
如图2中所示，基材支撑结构114可以联接至轴119，所述轴119可以联接（例如，直接结构联接、磁力联接等）至驱动设备（未示出），例如被构造成驱动轴119的旋转和因此驱动反应室102内的基材支撑结构114的电机。
在一些实施方案中，顶壁104、底壁106、基材支撑结构114、轴119和反应室102内任何其他组件的一个或多个可以至少基本上由耐火陶瓷材料（例如陶瓷氧化物（例如二氧化硅（石英）、氧化铝、氧化锆等）、碳化物（例如碳化硅、碳化硼等）或氮化物（例如氮化硅、氮化硼等））组成。作为非限制性的实例，顶壁104、底壁106、基材支撑结构114和轴119可以包括透明石英，从而使得由加热元件118辐射的热能穿过顶壁104、底壁106、基材支撑结构114和轴119并加热反应室102内的过程气体。
沉积系统100进一步包括用于将过程气体（例如由蒸发器27产生的前体蒸汽（图1A））流动通过反应室102的气体流动系统。例如，沉积系统100可以包括至少一个气体注射歧管110，所述至少一个气体注射歧管110用于在第一位置103A处将一种或多种过程气体注入反应室102，以及真空设备113，所述真空设备113用于通过反应室102从第一位置103A将一种或多种过程气体抽取至第二位置103B并且用于在第二位置103B处将所述一种或多种过程气体从反应室102排出。气体注射歧管110可以包括连接器，所述连接器被构造成与运载一种或多种过程气体的导管联接。
通过继续参考图2，沉积系统100可以包括五个气体流入导管120A-120E，所述五个气体流入导管120A-120E将来自各个过程气体源122A-122E的气体运载至气体注射歧管110。气体流入导管120A-120E的一个可以包括图1A的导管28，气体源122A-122E的一个可以包括图1A的前体液体23的源22和蒸发器27。任选地，气体阀（121A-121E）可以用于选择性地控制气体分别通过气体流入导管120A-120E的流动。
如本文所述，在蒸发前体液体23以形成流入反应室102的前体蒸汽之前，前体气体（例如GaCl3）蒸汽进入反应室102的流量可以通过计量和控制前体液体23（当其为液体状态时）的流动来控制，这可以相对于前体气体（例如GaCl3）蒸汽进入反应室102的流量通过计量和控制前体蒸汽本身来控制的在前已知的系统提供某些优点。
在额外的实施方案中，沉积系统100可以包括小于5个（例如1至4个）气体流入导管和各自的气体源，或者沉积系统100可以包括大于5个（例如6个、7个、8个等）气体流入导管和各自的气体源。
图3是显示气体注射歧管110的外表面的立体图。如图3中所示，气体注射歧管110可以包括多个连接器117，所述连接器117被构造成用于连接至气体流入导管120A-120E（图2）。在一些实施方案中，气体注射歧管110可以包括连接器117的多个排115A-115E。排115A-115E的每一个可以被构造成用于分别将过程气体注入反应室102（图2）。例如，在底部第一排115A中的连接器117可以用于将吹扫气体注入反应室102，在第二排115B中的连接器117可以用于将前体气体（例如GaCl3）注入反应室102，在第三排115C中的连接器117可以用于将另一种前体气体（例如NH3）注入反应室102，在第四排115D中的连接器117可以用于将另一种过程气体（例如SiH4）注入反应室102，在顶部第五排115E中的连接器117可以用于将吹扫气体或载体气体（例如N2）注入反应室102。连接器117可以分组成连接器117的分离区域119A-119C，每个区域119A-119C包每个排115A-115E的连接器117。每个区域119A-119C中的连接器117可以用于将过程气体输送至反应室102内的不同区域，由此使得不同的过程气体成分和/或浓度引入反应室102内在工件基材116上方的不同区域。
再次参考图2，排气和装载组合件112可以包括真空室184，流动通过反应室102的气体通过真空而抽入所述真空室184并从反应室102排出。真空室184内的真空通过真空设备113产生。如图2中所示，真空室184可以位于反应室102以下。
排气和装载组合件112可以进一步包括吹扫气帘设备186，所述吹扫气帘设备186被构造并定向成提供流动的吹扫气体的通常平面的帘幕，所述吹扫气体从吹扫气帘设备186流出并流入真空室184。排气和装载组合件112还可以包括通路闸门188，所述通路闸门188可以选择性地打开用于从基材支撑结构114装载和/或卸载工件基材116，并选择性地关闭用于通过使用沉积系统100处理工件基材116。在一些实施方案中，通路闸门188可以包括被构造成在闭合的第一位置和打开的第二位置之间移动的至少一个板。反应室102可以至少基本上封闭，并当通路闸门188的板在闭合的第一位置时可以阻止通过通路闸门188至基材支撑结构114的通路。当通路闸门188的板在打开的第二位置时可以提供通过通路闸门188至基材支撑结构114的通路。
通过吹扫气帘设备186释放的吹扫气帘可以减少或防止在通路闸门188的板上的不希望的沉积（例如寄生沉积）。
气态的副产物、载体气体和任何过多的前体气体可以通过排气和装载组合件112从反应室102排出。
通路闸门188可以远离第一位置103A设置，一种或多种过程气体在所述第一位置103A处注入反应室102。在一些实施方案中，第一位置103A可以设置在基材支撑结构114的第一侧上，第二位置103B可以设置在支撑结构114的相反的第二侧上，在所述第二位置103B处通过真空设备113将过程气体从反应室102排出，如图2中所示。额外地，从反应室102排放出过程气体的第二位置103B可以设置在基材支撑结构114和通路闸门188之间。吹扫气帘设备186可以被构造成形成流动的吹扫气体的帘幕，所述流动的吹扫气体的帘幕在吹扫气体注射设备和真空设备113之间流动，如在前讨论。流动的吹扫气体的帘幕可以设置在工件支撑结构114和通路闸门188之间，从而形成将工件基材116与通路闸门188分开的流动的吹扫气体的屏障。当通路闸门188闭合时，这样的流动的吹扫气体的屏障可以减少或防止在通路闸门188上的寄生沉积。
如上所述，在一些实施方案中，沉积系统100可以包括被构造成增加前体气体（例如由蒸发器27产生的前体气体（图1A））的温度的前体气体炉130。在一些实施方案中，前体气体炉130可以设置在反应室102内。前体气体炉130可以被构造成用于加热前体气体并将反应室102内的前体气体从气体注射歧管110输送至接近基材支撑结构114的位置。
图4是图2的前体气体炉130的横截面侧视图。图4的实施方案的炉130包括附接在一起的五（5）个通常板状结构132A-132E，所述五（5）个通常板状结构132A-132E的尺寸设置成并被构造成限定延伸通过在通常板状结构132A-132E之间限定的室中的炉130一个或多个前体气体流路。通常板状结构132A-132E可以包括例如透明石英从而使得由加热元件118（图2）辐射的热能通过板状结构132A-132E并加热炉130中的一种或多种前体气体。
如图4中所示，第一板状结构132A和第二板状结构132B可以联接在一起以限定介于其中的室134。在第一板状结构132A上的多个整体脊状突出部136可以将室134细分成从进入室134的入口138延伸至室134的出口140的一个或多个流路。
图5是第一板状结构132A的俯视图，并显示在所述第一板状结构132A上的脊状突出部136和由此限定在室134中的流路（图4）。如图5中所示，突出部136限定延伸通过炉130（图4）的流路具有迂回构造的部分。突出部136可以包括替换壁，所述替换壁在突出部136的侧面端部处和突出部136的中心处具有穿过所述替换壁的孔139，如图5中所示。由此，在此构造中，如图5所示，气体可以进入室134接近室134的中心区域，侧面向外流向炉130的侧面，通过在突出部136之一的侧面端部处的孔138，向室134的中心区域返回，并通过在另一突出部136的中心处的另一孔138。重复此流动模式直至气体从入口138在反复地以迂回的方式流动通过室134后达到第一板状结构132A的相反侧。
通过使得一种或多种前体气体流动通过延伸通过炉130的流路的此部分，一种或多种前体气体在炉130内的停留时间可以选择性地增加。
再次参考图4，导入室134的入口138可以通过例如管状构件142限定。气体流入导管120A-120E的一个（例如气体流入导管120A）可以延伸至管状构件142并与管状构件142联接，如图4中所示。密封构件144（例如聚合O型环）可以用于在气体流入导管120B和管状构件142之间形成气密密封。管状构件142可以包括例如不透明石英材料从而防止由加热元件118释放的热能将密封构件144加热至可能引起密封构件144劣化的升高的温度。额外地，通过使用冷却流体流动通过冷却导管111冷却气体注射歧管110（图2）可以防止过度加热和由此造成的密封构件144的劣化。当气体流入导管（例如气体流入导管120A）包括金属或金属合金（例如钢）且管状构件142包括耐火材料例如石英时，通过将密封构件144的温度维持在约200℃以下，在气体流入导管120A-120E的一个和使用密封构件144的管状构件142之间可以维持充分的密封。管状构件142和第一板状结构132A可以结合在一起从而形成单一的整体的石英体。
如图4中所示，板状结构132A、132B可以包括互补密封特征147A、147B（例如脊和对应的凹部），所述互补密封特征147A、147B围绕着板状结构132A、132B的边缘延伸并至少基本上密闭地密封板状结构132A、132B之间的室134。由此，防止室134内的气体从室134侧向地流出，并迫使所述气体从室134流动通过室134的出口140。
任选地，突出部136可以被构造成具有的高度略小于第一板状结构132A延伸出突出部136的表面152和第二板状结构132B的相反表面154之间的距离。由此，在突出部136和第二板状结构132B的表面154之间可以提供小间隙。虽然少量气体可能通过这些间隙泄漏，但是此少量泄漏将不会不利地影响前体气体分子在室140内的平均停留时间。通过以此方式构造突出部136，可以解释由于用于形成板状结构132A、132B的生产过程中的公差而产生的突出部136的高度变化，使得因疏忽制造而具有过度高度的突出部136不妨碍通过互补密封特征147A、147B在板状结构132A、132B之间形成充分密封。
如图4中所示，在板状结构132A、132B之间的室134的出口140导向第三板状结构132C和第四板状结构132D之间的室150的入口148。室150可以被构造成使得其中的一种或多种气体以通常线性的方式从入口148流向室150的出口156。例如，室150可以具有通常为矩形并在入口148和出口156之间具有均匀尺寸的横截面形状。由此，室150可以被构造成使一种或多种气体的流动更加层流，即与湍流相反。
板状结构132C、132D可以包括互补密封特征158A、158B（例如脊和对应的凹部），所述互补密封特征158A、158B围绕着板状结构132C、132D的边缘延伸并至少基本上密闭地密封板状结构132C、132D之间的室150。由此，防止室150内的气体从室150侧向地流出，并迫使所述气体从室150流动通过出口156。
出口156可以包括例如细长的孔（例如缝隙），所述细长的孔从接近入口148的端部延伸通过板状结构132D接近所述板状结构132D的相反端部。
通过继续参考图4，板状结构132C、132D之间的室150的出口156导向第四板状结构132D和第五板状结构132E之间的室162的入口160。室162可以被构造成使得其中的一种或多种气体以通常线性的方式从入口160流向室162的出口164。例如，室162可以具有通常为矩形并在入口160和出口164之间具有均匀的尺寸的横截面形状。由此，室162可以被构造成使一种或多种气体（以在前关于室150所述的类似的方式）更加层流，即与湍流相反。
板状结构132D、132E可以包括互补密封特征166A、166B（例如脊和对应的凹部），所述互补密封特征166A、166B围绕着板状结构132D、132E的边缘的部分延伸，并在板状结构132D、132E的一侧上全部密封板状结构132D、132E之间的室162。在板状结构132D、132E的相反于入口160的一侧上在板状结构132D、132E之间设置间隙，所述间隙限定室162的出口164。由此，气体通过入口160进入室162，通过室162向出口164流动（同时通过互补密封特征166A、166B防止从室162侧向流出），并通过出口164从室162流出。在炉130内的一个或多个气体流路的由室150和室162限定的部分被构造成将层流赋予流动通过炉130内的一个或多个的流路的一种或多种前体气体，并且减少其中的任何湍流。
出口164被构造成将一种或多种前体气体从炉130输出进入反应室102内的内部区域。图6是炉130的立体图，并显示出口164。如图6所示，出口164可以具有矩形横截面形状，其可以辅助保持从炉130注射出来并进入反应室102内的内部区域的一种或多种前体气体的层流。出口164可以尺寸设置成并被构造成在基材支撑结构114的上表面168上方以横向方向输出流动的前体气体层。如图6中所示，在第四通常板状结构132D的端部表面180和第五通常板状结构132E的端部表面182之间的间隙如上所讨论地限定室162的出口164，所述第四通常板状结构132D的端部表面180和第五通常板状结构132E的端部表面182可以具有通常与在基材支撑结构114上支撑的工件基材116相匹配的形状，通过使用从炉130流出的一种或多种前体气体将材料沉积在所述工件基材116上。例如，在工件基材116包括具有通常为圆形形状的边缘的模头或晶片的实施方案中，表面180、182可以具有通常与待处理的工件基材116的外边缘的轮廓相匹配的弓形形状。在这样的构造中，横穿出口164，在出口164和工件基材116的外边缘之间的距离可以通常为常数。在此构造中，防止从出口164流出的一种或多种前体气体与反应室102（图2）内的其他前体气体混合直到它们位于工件基材116的表面的附近（材料通过前体气体待沉积在所述工件基材116上），并避免在沉积系统100的组件上的不希望的材料沉积。
再次参考图2，沉积系统100可以包括加热元件118。例如，加热元件118可以包括加热元件118的第一组170和加热元件118的第二组172。加热元件118的第一组170可以位于并被构造成用于将热能赋予炉130并加热其中的前体气体。例如，加热元件118的第一组170可以位于炉130下方的反应室102以下，如图2中所示。在额外的实施方案中，加热元件118的第一组170可以位于炉130上方的反应室102以上，或可以包括位于炉130下方的反应室102以下的加热元件118和位于炉130上方的反应室102以上的加热元件118两者。加热元件118的第二组172可以位于并被构造成将热能赋予基材支撑结构114和支撑在其上的任何工件基材116。例如，加热元件118的第二组172可以位于基材支撑结构114下方的反应室102以下，如图2中所示。在额外的实施方案中，加热元件118的第二组172可以位于基材支撑结构114上方的反应室102以上，或可以包括位于基材支撑结构114下方的反应室102以下的加热元件118和位于基材支撑结构114上方的反应室102以上的加热元件118两者。
加热元件118的第一组170可以通过热反射或热绝缘屏障174与加热元件118的第二组172分离。举例而言但不限于，这样的屏障174可以包括位于加热元件118的第一组170和加热元件118的第二组172之间的镀金金属板。金属板可以定向以允许独立地（通过加热元件118的第一组170）控制炉130的加热并（通过加热元件118的第二组172）控制基材支撑结构114的加热。换言之，屏障174可以位于并定向成减少或防止基材支撑结构114被加热元件118的第一组170加热，并减少或防止炉130被加热元件118的第二组172加热。
加热元件118的第一组170可以包括可以相互独立地控制的多排加热元件118。换言之，由每排加热元件118释放的热能可以被独立地控制。所述排可以横向于通过反应室102的净气体流的方向来定向，其为从图2的视角来看从左至右延伸的方向。由此，如果需要，独立地控制的加热元件118的排可以用于提供穿过炉130的所选择的热梯度。类似地，加热元件118的第二组172也可以包括可以相互独立地控制的多排加热元件118。由此，如果需要，还可以提供横穿基材支撑结构114的所选择的热梯度。
任选地，被动热传递结构（例如，包括行为类似于黑体的材料的结构）可以位于邻近或接近反应室102内的前体气体炉130的至少一部分以改进至炉130内的前体气体的热传递。
被动热传递结构（例如，包括行为类似于黑体的材料的结构）可以设置在反应室102内，如例如在2009年8月27日公开的Arena等人的美国专利申请公开号2009/0214785A1中所公开的，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。举例而言但不限于，前体气体炉130可以包括被动热传递板178，其可以位于第二板状结构132B和第三板状结构132C之间，如图4中所示。这样的被动热传递板178可以改进由加热元件118提供至炉130内的前体气体的热传递，并可以改进炉130内的温度的均匀性和一致性。被动热传递板178可以包括具有高发射率值（接近一）（黑体材料）的材料，所述材料还能够经受可能在反应室102内遇到的高温、腐蚀环境。这样的材料可以包括例如氮化铝（AlN）、碳化硅（SiC）、碳化硼（B4C），其分别具有0.98、0.92和0.92的发射率值。由此，被动热传递板178可以吸收由加热元件118释放的热能，并将热能再次释放至炉130内和在其中的一种或多种前体气体。
图7为示意地显示根据图1A的示意图的沉积系统200的另一示例性实施方案的组件的剖开立体图。沉积系统200类似于图2的沉积系统100。然而，沉积系统200不包括内部前体气体炉130，但包括位于反应室102外侧的外部前体气体注射器230。外部前体气体注射器230可以被构造成用于加热至少一种前体气体（所述至少一种前体气体可以通过蒸发器27供应，如在前关于图1A描述），并将至少一种前体气体输送至气体注射歧管210，所述气体注射歧管210可以基本上类似于图2的气体注射歧管110。
举例而言但不限于，外部前体气体注射器230可以包括如2010年11月23日提交的标题为“Methods of Forming Bulk III-Nitride Materialson Metal-Nitride Growth Template Layers,and Structures formed by SuchMethods”的临时美国专利申请序列号61/416,525、于2009年9月10日公开的Arena等人的美国专利申请公开号US2009/0223442A1、于2010年9月10日公开的标题为“Gas Injectors for CVD Systems with theSame”的国际公开号WO2010/101715A1、Bertram于2010年9月30日提交的美国专利申请序列号12/894,724、Werkhoven于2010年9月30日提交的美国专利申请序列号12/895,311的任一个中所述的前体气体注射器，因此这些公开内容以全文引用的方式并入本文。
气体注射器230可以包括热化气体注射器，所述热化气体注射器包括细长的导管，所述细长的导管可以具有卷曲构造、迂回构造等，其中当一种或多种过程气体（例如前体气体）流动通过所述细长的导管时加热流动通过细长的导管一种或多种过程气体。当一种或多种过程气体流动通过细长的导管时，外部加热元件可以用于加热一种或多种过程气体。任选地，一个或多个被动加热结构（类似本文前述的那些）可以并入气体注射器230以改进流动通过气体注射器230的一种或多种过程气体的加热。
任选地，气体注射器230可以进一步包括被构造成容纳用于与过程气体（或过程气体的分解产物或反应产物）反应的液体试剂的储槽。例如，储槽可以被构造成容纳液体金属或其他元素，例如液体镓（Ga）、液体铝（Al）或液体铟（In）。在本发明的另外的实施方案中，储槽可以被构造成容纳用于与过程气体（或过程气体的分解产物或反应产物）反应的固体试剂。例如，储槽可以被构造成容纳一种或多种材料的固体体积，所述材料例如固体硅（Si）或固体镁（Mg）。
通过继续参考图7，从外部前体气体注射器230注入反应室102的一种或多种过程气体可以运载通过封闭体240内的反应室102内的内部区域至接近工件支撑结构114的位置，从而避免这样的一种或多种过程气体与其他一种或多种过程气体混合直至它们在基材支撑结构114上支撑的工件基材116的附近。
在额外的实施方案中，沉积系统可以包括如关于图2所述的内部前体气体炉130以及关于图7所述的外部前体气体注射器230两者。例如，图7中所示的封闭体240可以替换为图2的内部前体气体炉130。
如图7中所示，反应室102可以进一步包括结构支撑肋242，所述结构支撑肋242可以用于将结构刚性提供至反应室102。这样的支撑肋242可以包括类似于反应室102的顶壁104和底壁106的耐火材料。在额外的实施方案中，图2的反应室102还可以包括这样的结构支撑肋242。
虽然没有显示在附图中，本文中所述的沉积系统还可以包括至少一个机器臂设备，所述至少一个机器臂设备被构造成通过通路闸门188将工件基材116自动地装载至反应室102内并通过通路闸门188从反应室102卸载工件基材116。这样的机器臂设备是本领域已知的。
如本文所述的沉积系统的实施方案可以用于根据本公开的另外的实施方案在工件基材116上沉积半导体材料。
再次参考图1A，计量设备30和流动控制设备32可以用于计量和控制前体液体23从前体液体23的源22进入蒸发器27的流速。前体液体23可以在蒸发器27内蒸发以形成第一前体蒸汽。所述第一前体蒸汽可以从蒸发器27流出至反应室12内接近工件基材16的表面的区域。第二前体蒸汽可以与第一前体蒸汽分开地流入反应室12，复合半导体材料可以沉积在反应室12内的工件基材16的表面上。复合半导体材料可以包含来自所述第一前体蒸汽的至少一种元素和来自所述第二前体蒸汽的至少一种元素。
如上所述，在一些实施方案中，计量设备30可以与流动控制设备32分开。由此，在一些实施方案中，前体液体23的流速可以通过计量设备30计量，前体液体23的流速可以通过与计量设备30分开的流动控制设备32单独地控制。在其他实施方案中，前体液体23的流速可以通过单一整体设备来计量和控制。
在前体液体23的源22和蒸发器27之间，前体液体23的温度可以维持在约83℃至约150℃的范围内。更特别地，在源22和蒸发器27之间，前体液体23的温度可以维持在约85℃至约120℃的范围内，或甚至在约90℃和约100℃之间。此外，如上所述，前体液体23可以从源22流至蒸发器27而不降低前体液体23的温度。在这些实施方案中，在前体液体23从源22流至蒸发器27时，前体液体23的温度可以增加。前体液体23可以在蒸发器27内从约150℃或以下的温度加热至至少约400℃的温度以形成前体蒸汽。更特别地，在一些实施方案中，前体液体23可以在蒸发器27内加热至至少约850℃（例如约900℃）的温度。
以下列出额外的非限定性实施方案。
实施方案1：一种在基材上沉积复合半导体材料的方法，其包括：计量和控制前体液体从前体液体源进入蒸发器的流速，所述前体液体包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种；在所述蒸发器内蒸发所述前体液体以形成第一前体蒸汽；使所述第一前体蒸汽从所述蒸发器流出至反应室内接近工件基材的表面的区域；使第二前体蒸汽单独地流入所述反应室；以及将复合半导体材料沉积在所述反应室内的所述工件基材的所述表面上，所述复合半导体材料包含来自所述第一前体蒸汽的至少一种元素和来自所述第二前体蒸汽的至少一种元素。
实施方案2：实施方案1的方法，其中计量和控制所述前体液体进入所述蒸发器的流速包括通过第一设备计量所述流速，以及通过与所述第一设备分开的第二设备控制所述流速。
实施方案3：实施方案1的方法，其中计量和控制所述前体液体进入所述蒸发器的流速包括通过单一整体设备计量和控制所述流速。
实施方案4：实施方案1至3中任一个的方法，其进一步包括在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约83℃至约150℃的范围内。
实施方案5：实施方案4的方法，其中在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约83℃至约150℃的范围内包括在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约85℃至约120℃的范围内。
实施方案6：实施方案5的方法，其中在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约85℃至约120℃的范围内包括在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约90℃至约100℃的范围内。
实施方案7：实施方案4至6中任一个的方法，其进一步包括使所述前体液体从所述液体源流至所述蒸发器而不降低所述前体液体的温度。
实施方案8：实施方案7的方法，其中使所述前体液体从所述液体源流至所述蒸发器而不降低所述前体液体的温度包括在所述前体液体从所述液体源流至所述蒸发器时增加所述前体液体的温度。
实施方案9：实施方案1至8中任一个的方法，其进一步包括配制所述前体液体以包含GaCl3。
实施方案10：实施方案1至9中任一个的方法，其进一步包括配制所述第二前体蒸汽以包含氮。
实施方案11：实施方案10的方法，其中配制所述第二前体蒸汽以包含氮包括配制所述第二前体蒸汽以包含氨。
实施方案12：实施方案1至11中任一个的方法，其中沉积所述复合半导体材料包括沉积氮化镓、氮化铟和氮化铝的至少一种。
实施方案13：实施方案1至12中任一个的方法，其中在所述蒸发器内蒸发所述前体液体包括在所述反应室的内部区域内蒸发所述前体液体。
实施方案14：实施方案1至13中任一个的方法，其进一步包括在所述蒸发器内将所述前体液体从约150℃或以下的温度加热至约400℃的温度以形成所述第一前体蒸汽。
实施方案15：实施方案14的方法，其进一步包括在所述蒸发器内将所述第一前体蒸汽加热至至少约850℃的温度。
实施方案16：一种卤化物气相外延系统，其包括：反应室，所述反应室包括在所述反应室内的至少一个基材支撑结构；前体液体源，所述前体液体源包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种；蒸发器，所述蒸发器被构造成蒸发所述前体液体以形成待输送至所述反应室内接近所述基材支撑结构的位置的前体蒸汽；至少一个导管，所述至少一个导管在所述前体液体源和所述蒸发器之间提供流体路径；被构造成计量所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备；以及被构造成控制所述至少一种前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备。
实施方案17：实施方案16的卤化物气相外延系统，其中所述被构造成计量所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备和所述被构造成控制所述至少一种前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备相互分开。
实施方案18：实施方案16或实施方案17的卤化物气相外延系统，其进一步包括至少一个加热元件，所述至少一个加热元件被构造成将所述前体液体源的温度维持在约83℃至约150℃的范围内。
实施方案19：实施方案16至18中任一个的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器设置在所述反应室的外侧。
实施方案20：实施方案16至18中任一个的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器至少部分地设置在所述反应室内。
实施方案21：实施方案16至20中任一个的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器包括至少一个加热元件，所述至少一个加热元件被构造成将所述前体液体从约83℃至约150℃范围内的第一温度加热至至少约400℃的第二温度。
实施方案22：实施方案16至21中任一个的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器包括雾化器，所述雾化器被构造成将所述前体液体分散成滴。
实施方案23：实施方案16至22中任一个的卤化物气相外延系统，其中所述包括液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种的前体液体源包含液体GaCl3。
实施方案24：实施方案16至23中任一个的卤化物气相外延系统，其进一步包括包含氮的另一前体蒸汽源。
实施方案25：实施方案24的卤化物气相外延系统，其中所述包含氮的另一前体蒸汽源包含氨源。
如上所述的本发明的实施方案不限制本发明的范围，因为这些实施方案仅是本发明的实施方案的实例，本发明通过所附的权利要求书和具有同等法律效力的文件的范围所限定。任何等效的实施方案旨在落入本发明的范围内。事实上，除了本文中所示和所述的那些，本发明的各种修改，例如所述元件替代的有用组合，在本说明书的基础上对本领域技术人员来说将是显而易见的。这种改变也旨在落入所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种在基材上沉积复合半导体材料的方法，其包括：
计量和控制前体液体从前体液体源进入蒸发器的流速，所述前体液体包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种；
在所述蒸发器内蒸发所述前体液体以形成第一前体蒸汽；
使所述第一前体蒸汽从所述蒸发器流出至反应室内接近工件基材的表面的区域；
使第二前体蒸汽单独地流入所述反应室；以及
将复合半导体材料沉积在所述反应室内的所述工件基材的所述表面上，所述复合半导体材料包含来自所述第一前体蒸汽的至少一种元素和来自所述第二前体蒸汽的至少一种元素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中计量和控制所述前体液体进入所述蒸发器的流速包括通过第一设备计量所述流速，以及通过与所述第一设备分开的第二设备控制所述流速。
3.根据权利要求1所述的方法，其中计量和控制所述前体液体进入所述蒸发器的流速包括通过单一整体设备计量和控制所述流速。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述液体源和所述蒸发器之间将所述前体液体的温度维持在约83℃至约150℃的范围内。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括将所述前体液体从所述液体源流至所述蒸发器而不降低所述前体液体的温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括配制所述前体液体以包含GaCl3。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括配制所述第二前体蒸汽以包含氮。
8.根据权利要求7所述的方法，其中配制所述第二前体蒸汽以包含氮包括配制所述第二前体蒸汽以包含氨。
9.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述复合半导体材料包括沉积氮化镓、氮化铟和氮化铝的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述蒸发器内将所述前体液体从约150℃或以下的温度加热至至少约400℃的温度以形成所述第一前体蒸汽。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在所述蒸发器内将所述第一前体蒸汽加热至至少约850℃的温度。
12.一种卤化物气相外延系统，其包括：
反应室，所述反应室包括在所述反应室内的至少一个基材支撑结构；
前体液体源，所述前体液体源包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种；
蒸发器，所述蒸发器被构造成蒸发所述前体液体以形成待输送至所述反应室内接近所述基材支撑结构的位置的前体蒸汽；
至少一个导管，所述至少一个导管在所述前体液体源和所述蒸发器之间提供流体路径；
被构造成计量所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备；以及
被构造成控制所述至少一种前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备。
13.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述被构造成计量所述前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备和所述被构造成控制所述至少一种前体液体通过所述至少一个导管的流速的设备相互分开。
14.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其进一步包括至少一个加热元件，所述至少一个加热元件被构造成将所述前体液体源的温度维持在约83℃至约150℃的范围内。
15.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器设置在所述反应室的外侧。
16.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器至少部分地设置在所述反应室内。
17.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器包括至少一个加热元件，所述至少一个加热元件被构造成将所述前体液体从约83℃至约150℃范围内的第一温度加热至至少约400℃的第二温度。
18.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述蒸发器包括雾化器，所述雾化器被构造成将所述前体液体分散成滴。
19.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其中所述包含液体状态的GaCl3、InCl3和AlCl3的至少一种的前体液体源包含液体GaCl3。
20.根据权利要求12所述的卤化物气相外延系统，其进一步包括包含氮的另一前体蒸汽源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115254815A (zh) * 2022-06-28 2022-11-01 上海至纯系统集成有限公司 一种液态前驱体供液设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9334566B2 (en) * 2013-11-25 2016-05-10 Lam Research Corporation Multi-tray ballast vapor draw systems
CN107435164A (zh) * 2016-05-25 2017-12-05 上海新昇半导体科技有限公司 外延生长设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101135416A (zh) * 2006-06-09 2008-03-05 气体产品与化学公司 高流动性GaCl3的输送
CN101328579A (zh) * 2007-06-24 2008-12-24 应用材料股份有限公司 Hvpe喷头设计
CN101511460A (zh) * 2006-02-17 2009-08-19 阿维扎技术公司 直接液体喷射装置
US20090223442A1 (en) * 2006-11-22 2009-09-10 Chantal Arena Methods for high volume manufacture of group iii-v semiconductor materials

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06295862A (ja) * 1992-11-20 1994-10-21 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体製造装置及び有機金属材料容器
US6179913B1 (en) 1999-04-16 2001-01-30 Cbl Technologies, Inc. Compound gas injection system and methods
US20070254100A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Applied Materials, Inc. MOCVD reactor without metalorganic-source temperature control
KR101379410B1 (ko) * 2006-11-22 2014-04-11 소이텍 3-5족 반도체 재료들의 대량생산을 위한 설비
CN101918611B (zh) 2008-02-27 2012-09-26 硅绝缘体技术有限公司 Cvd反应器中气态前体的热化
US8571817B2 (en) * 2008-09-10 2013-10-29 Palo Alto Research Center Incorporated Integrated vapor delivery systems for chemical vapor deposition precursors
CN102388162B (zh) 2009-03-03 2016-08-10 S.O.I.Tec绝缘体上硅技术公司 用于cvd系统的气体注射器以及具有该气体注射器的cvd系统
TW201040306A (en) * 2009-03-11 2010-11-16 Air Liquide Bubbling supply system for stable precursor supply
US8110889B2 (en) * 2009-04-28 2012-02-07 Applied Materials, Inc. MOCVD single chamber split process for LED manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101511460A (zh) * 2006-02-17 2009-08-19 阿维扎技术公司 直接液体喷射装置
CN101135416A (zh) * 2006-06-09 2008-03-05 气体产品与化学公司 高流动性GaCl3的输送
US20090223442A1 (en) * 2006-11-22 2009-09-10 Chantal Arena Methods for high volume manufacture of group iii-v semiconductor materials
CN101328579A (zh) * 2007-06-24 2008-12-24 应用材料股份有限公司 Hvpe喷头设计

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
顾学民 等: "《无机化学丛书》", 31 October 1998 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115254815A (zh) * 2022-06-28 2022-11-01 上海至纯系统集成有限公司 一种液态前驱体供液设备

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Publication number Publication date
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