公开(公告)号：US08574968B2

公开(公告)日：2013-11-05

申请号：US12180418

申请日：2008-07-25

申请人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow ,  Subhash Mahajan ,  Ranjan Datta ,  Rahul Ajay Trivedi ,  Ilsu Han

发明人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow ,  Subhash Mahajan ,  Ranjan Datta ,  Rahul Ajay Trivedi ,  Ilsu Han

IPC分类号： H01L21/82

CPC分类号： H01L21/0237 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02639 ,  H01L21/02642 ,  H01L21/02645 ,  H01L21/02647

摘要： This invention provides methods for fabricating substantially continuous layers of a group III nitride semiconductor material having low defect densities and optionally having a selected crystal polarity. The methods include epitaxial growth nucleating and/or seeding on the upper portions of a plurality of pillars/islands of a group III nitride material that are irregularly arranged on a template structure. The upper portions of the islands have low defect densities and optionally have a selected crystal polarity. The invention also includes template structures having a substantially continuous layer of a masking material through which emerge upper portions of the pillars/islands. The invention also includes such template structures. The invention can be applied to a wide range of semiconductor materials, both elemental semiconductors, e.g., combinations of Si (silicon) with strained Si (sSi) and/or Ge (germanium), and compound semiconductors, e.g., group II-VI and group III-V compound semiconductor materials.

摘要翻译： 本发明提供了用于制造具有低缺陷密度且任选地具有所选晶体极性的III族氮化物半导体材料的基本上连续的层的方法。 所述方法包括在不规则地布置在模板结构上的III族氮化物材料的多个柱/岛的上部上的外延生长成核和/或接种。 岛的上部具有低缺陷密度，并且可选地具有选定的晶体极性。 本发明还包括具有基本连续的掩模材料层的模板结构，通过该掩模材料出现柱/岛的上部。 本发明还包括这样的模板结构。 本发明可以应用于宽范围的半导体材料，包括元素半导体，例如Si（硅）与应变Si（sSi）和/或Ge（锗）的组合，以及化合物半导体，例如II-VI族和 III-V族化合物半导体材料。

公开(公告)号：US20130244410A1

公开(公告)日：2013-09-19

申请号：US13988987

申请日：2011-11-23

申请人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram ,  Ed Lindow

发明人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram ,  Ed Lindow

IPC分类号： H01L21/02

CPC分类号： H01L21/0254 ,  C23C16/0272 ,  C23C16/303 ,  C30B25/02 ,  C30B29/403 ,  H01L21/0242 ,  H01L21/02439 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/0262

摘要： Bulk III-nitride semiconductor materials are deposited in an HPVE process using a metal trichloride precursor on a metal nitride template layer of a growth substrate. Deposition of the bulk III-nitride semiconductor material may be performed without ex situ formation of the template layer using a MOCVD process. In some embodiments, a nucleation template layer is formed ex situ using a non-MOCVD process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process. In additional embodiments, a nucleation template layer is formed in situ using an MOCVD process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process. In further embodiments, a nucleation template layer is formed in situ using an HVPE process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process.

摘要翻译： 使用金属三氯化物前体在生长衬底的金属氮化物模板层上的HPVE工艺中沉积块状III族氮化物半导体材料。 本体III族氮化物半导体材料的沉积可以使用MOCVD工艺在不原位形成模板层的情况下进行。 在一些实施例中，在使用HVPE工艺在模板层上沉积体III族氮化物半导体材料之前，使用非MOCVD工艺在原位形成成核模板层。 在另外的实施例中，在使用HVPE工艺在模板层上沉积体III族氮化物半导体材料之前，使用MOCVD工艺原位形成成核模板层。 在另外的实施方案中，使用HVPE工艺在模板层上沉积III族氮化物半导体材料之前，使用HVPE工艺原位形成成核模板层。

公开(公告)号：US20130126896A1

公开(公告)日：2013-05-23

申请号：US13738406

申请日：2013-01-10

申请人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

发明人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

IPC分类号： H01L29/20

CPC分类号： H01L29/2003 ,  H01L21/0237 ,  H01L21/02455 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/02538 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02617 ,  H01L21/0262

摘要： Embodiments of the invention relate to methods of fabricating semiconductor structures, and to semiconductor structures fabricated by such methods. In some embodiments, the methods may be used to fabricate semiconductor structures of III-V materials, such as InGaN. A semiconductor layer is fabricated by growing sublayers using differing sets of growth conditions to improve the homogeneity of the resulting layer, to improve a surface roughness of the resulting layer, and/or to enable the layer to be grown to an increased thickness without the onset of strain relaxation.

摘要翻译： 本发明的实施例涉及制造半导体结构的方法以及通过这些方法制造的半导体结构。 在一些实施例中，该方法可用于制造诸如InGaN的III-V材料的半导体结构。 通过使用不同的生长条件生长子层来制造半导体层，以改善所得层的均匀性，改善所得层的表面粗糙度和/或使层能够生长到增加的厚度而不发生 的应变松弛。

公开(公告)号：US08388755B2

公开(公告)日：2013-03-05

申请号：US12261796

申请日：2008-10-30

申请人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow

发明人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow

IPC分类号： C23C16/455 ,  C23C16/46 ,  C23F1/00 ,  H01L21/306 ,  C23C16/06 ,  C23C16/22

CPC分类号： H01L21/0262 ,  C23C16/303 ,  C23C16/448 ,  C30B25/105

摘要： The present invention relates to the field of semiconductor processing and provides apparatus and methods that improve chemical vapor deposition (CVD) of semiconductor materials by promoting more efficient thermalization of precursor gases prior to their reaction. In preferred embodiments, the invention comprises heat transfer structures and their arrangement within a CVD reactor so as to promote heat transfer to flowing process gases. In certain preferred embodiments applicable to CVD reactors transparent to radiation from heat lamps, the invention comprises radiation-absorbent surfaces placed to intercept radiation from the heat lamps and to transfer it to flowing process gases.

摘要翻译： 本发明涉及半导体处理领域，并提供通过在其反应之前促进前体气体的更有效的热化来改善半导体材料的化学气相沉积（CVD）的装置和方法。 在优选的实施方案中，本发明包括传热结构及其在CVD反应器内的排列，以促进对流动的工艺气体的热传递。 在适用于对来自加热灯的辐射透明的CVD反应器的某些优选实施方案中，本发明包括放射吸收表面，用于拦截来自加热灯的辐射并将其转移到流动的工艺气体。

公开(公告)号：US08377802B2

公开(公告)日：2013-02-19

申请号：US13069900

申请日：2011-03-23

申请人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

发明人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

IPC分类号： H01L21/20

CPC分类号： H01L29/2003 ,  H01L21/0237 ,  H01L21/02455 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/02538 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02617 ,  H01L21/0262

摘要： Embodiments of the invention relate to methods of fabricating semiconductor structures, and to semiconductor structures fabricated by such methods. In some embodiments, the methods may be used to fabricate semiconductor structures of III-V materials, such as InGaN. A semiconductor layer is fabricated by growing sublayers using differing sets of growth conditions to improve the homogeneity of the resulting layer, to improve a surface roughness of the resulting layer, and/or to enable the layer to be grown to an increased thickness without the onset of strain relaxation.

公开(公告)号：US20090214785A1

公开(公告)日：2009-08-27

申请号：US12261796

申请日：2008-10-30

申请人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, JR. ,  Ed Lindow

发明人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, JR. ,  Ed Lindow

IPC分类号： C23C16/44 ,  C23C16/54

CPC分类号： H01L21/0262 ,  C23C16/303 ,  C23C16/448 ,  C30B25/105

摘要： The present invention relates to the field of semiconductor processing and provides apparatus and methods that improve chemical vapor deposition (CVD) of semiconductor materials by promoting more efficient thermalization of precursor gases prior to their reaction. In preferred embodiments, the invention comprises heat transfer structures and their arrangement within a CVD reactor so as to promote heat transfer to flowing process gases. In certain preferred embodiments applicable to CVD reactors transparent to radiation from heat lamps, the invention comprises radiation-absorbent surfaces placed to intercept radiation from the heat lamps and to transfer it to flowing process gases.

摘要翻译： 本发明涉及半导体处理领域，并提供通过在其反应之前促进前体气体的更有效的热化来改善半导体材料的化学气相沉积（CVD）的装置和方法。 在优选的实施方案中，本发明包括传热结构及其在CVD反应器内的排列，以促进对流动的工艺气体的热传递。 在适用于对来自加热灯的辐射透明的CVD反应器的某些优选实施方案中，本发明包括放射吸收表面，用于拦截来自加热灯的辐射并将其转移到流动的工艺气体。

公开(公告)号：US09412580B2

公开(公告)日：2016-08-09

申请号：US13988996

申请日：2011-11-23

申请人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow ,  Subhash Mahajan ,  Fanyu Meng

发明人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram, Jr. ,  Ed Lindow ,  Subhash Mahajan ,  Fanyu Meng

IPC分类号： H01L21/02 ,  C30B25/02 ,  C30B29/40 ,  H01L29/20

CPC分类号： H01L21/02104 ,  C30B25/02 ,  C30B29/403 ,  C30B29/406 ,  H01L29/2003

摘要： Embodiments of the invention include methods for forming Group III-nitride semiconductor structure using a halide vapor phase epitaxy (HVPE) process. The methods include forming a continuous Group III-nitride nucleation layer on a surface of a non-native growth substrate, the continuous Group III-nitride nucleation layer concealing the upper surface of the non-native growth substrate. Forming the continuous Group III-nitride nucleation layer may include forming a Group III-nitride layer and thermally treating said Group III-nitride layer. Methods may further include forming a further Group III-nitride layer upon the continuous Group III-nitride nucleation layer.

摘要翻译： 本发明的实施方案包括使用卤化物气相外延（HVPE）方法形成III族氮化物半导体结构的方法。 所述方法包括在非天然生长衬底的表面上形成连续的III族氮化物成核层，所述连续III族氮化物成核层隐藏非天然生长衬底的上表面。 形成连续的III族氮化物成核层可以包括形成III族氮化物层并热处理所述III族氮化物层。 方法还可以包括在连续的III族氮化物成核层上形成另外的III族氮化物层。

公开(公告)号：US20110284863A1

公开(公告)日：2011-11-24

申请号：US13069900

申请日：2011-03-23

申请人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

发明人： Ed Lindow ,  Chantal Arena ,  Ronald Bertram ,  Ranjan Datta ,  Subhash Mahajan

IPC分类号： H01L29/20 ,  H01L21/20

CPC分类号： H01L29/2003 ,  H01L21/0237 ,  H01L21/02455 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/02538 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02617 ,  H01L21/0262

摘要： Embodiments of the invention relate to methods of fabricating semiconductor structures, and to semiconductor structures fabricated by such methods. In some embodiments, the methods may be used to fabricate semiconductor structures of III-V materials, such as InGaN. A semiconductor layer is fabricated by growing sublayers using differing sets of growth conditions to improve the homogeneity of the resulting layer, to improve a surface roughness of the resulting layer, and/or to enable the layer to be grown to an increased thickness without the onset of strain relaxation.

摘要翻译： 本发明的实施例涉及制造半导体结构的方法以及通过这些方法制造的半导体结构。 在一些实施例中，该方法可用于制造诸如InGaN的III-V材料的半导体结构。 通过使用不同的生长条件生长子层来制造半导体层，以改善所得层的均匀性，改善所得层的表面粗糙度和/或使层能够生长到增加的厚度而不发生 的应变松弛。

公开(公告)号：US20100258053A1

公开(公告)日：2010-10-14

申请号：US12747969

申请日：2008-12-05

申请人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, JR. ,  Ed Lindow ,  Dennis L. Goodwin

发明人： Chantal Arena ,  Christiaan J. Werkhoven ,  Ronald Thomas Bertram, JR. ,  Ed Lindow ,  Dennis L. Goodwin

IPC分类号： C23C16/00 ,  C23C16/458 ,  C23C16/46 ,  C23C16/455

CPC分类号： C30B25/14 ,  C23C16/4557 ,  C23C16/45574 ,  C23C16/45578 ,  Y10T137/8593

摘要： This invention provides gas injector apparatus that extends into a growth chamber in order to provide more accurate delivery of thermalized precursor gases. The improved injector can distribute heated precursor gases into a growth chamber in flows that spatially separated from each other up until they impinge of a growth substrate and that have volumes adequate for high volume manufacture. Importantly, the improved injector is sized and configured so that it can fit into existing commercial growth chamber without hindering the operation of mechanical and robot substrate handling equipment used with such chambers. This invention is useful for the high volume growth of numerous elemental and compound semiconductors, and particularly useful for the high volume growth of Group III-V compounds and GaN.

摘要翻译： 本发明提供了气体注射器装置，其延伸到生长室中，以便提供更精确的热化前体气体的输送。 改进的注射器可以将加热的前体气体分配到在空间上彼此分离的流中的生长室中，直到它们撞击生长衬底并且具有足以用于高体积制造的体积。 重要的是，改进的喷射器的尺寸和构造使得其可以适应现有的商业生长室，而不会妨碍与这种室一起使用的机械和机器人基板处理设备的操作。 本发明对于许多元素和化合物半导体的高体积生长是有用的，并且特别适用于III-V族化合物和GaN的高体积生长。

公开(公告)号：US09023721B2

公开(公告)日：2015-05-05

申请号：US13988987

申请日：2011-11-23

申请人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram ,  Ed Lindow

发明人： Chantal Arena ,  Ronald Thomas Bertram ,  Ed Lindow

IPC分类号： H01L21/36 ,  H01L21/02 ,  C23C16/02 ,  C23C16/30 ,  C30B25/02 ,  C30B29/40

CPC分类号： H01L21/0254 ,  C23C16/0272 ,  C23C16/303 ,  C30B25/02 ,  C30B29/403 ,  H01L21/0242 ,  H01L21/02439 ,  H01L21/02458 ,  H01L21/0262

摘要： Bulk III-nitride semiconductor materials are deposited in an HPVE process using a metal trichloride precursor on a metal nitride template layer of a growth substrate. Deposition of the bulk III-nitride semiconductor material may be performed without ex situ formation of the template layer using a MOCVD process. In some embodiments, a nucleation template layer is formed ex situ using a non-MOCVD process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process. In additional embodiments, a nucleation template layer is formed in situ using an MOCVD process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process. In further embodiments, a nucleation template layer is formed in situ using an HVPE process prior to depositing bulk III-nitride semiconductor material on the template layer using an HVPE process.

摘要翻译： 使用金属三氯化物前体在生长衬底的金属氮化物模板层上的HPVE工艺中沉积块状III族氮化物半导体材料。 本体III族氮化物半导体材料的沉积可以使用MOCVD工艺在不原位形成模板层的情况下进行。 在一些实施例中，在使用HVPE工艺在模板层上沉积体III族氮化物半导体材料之前，使用非MOCVD工艺在原位形成成核模板层。 在另外的实施例中，在使用HVPE工艺在模板层上沉积体III族氮化物半导体材料之前，使用MOCVD工艺原位形成成核模板层。 在另外的实施方案中，使用HVPE工艺在模板层上沉积III族氮化物半导体材料之前，使用HVPE工艺原位形成成核模板层。