CN107492490A - 半导体设备的成膜方法、氮化铝成膜方法以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法以及电子装置。本发明的半导体设备的成膜方法，包括进行溅射流程，该溅射流程包括下列步骤：将基板载入腔室内，并放置于腔室内的承载底座上；在基板加载至腔室的状况下，对腔室进行加热工艺，将腔室内的温度加热至高于或等于预定温度；利用设置于腔室内的靶材对基板进行主溅射，以在基板上形成薄膜；将基板载出该腔室。本发明的半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法以及电子装置能够提升薄膜的质量，且具有制作流程简单、制作成本低等特点，能够避免基板在其它的加热腔室加热之后在传递至溅射腔室的过程中产生微粒落在基板上的问题，并达到提升电子装置效能的目的。

Description

半导体设备的成膜方法、氮化铝成膜方法以及电子装置

技术领域

本发明涉及半导体工艺及以此工艺制作的装置，尤其涉及一种半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法以及电子装置。

背景技术

物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)溅射工艺已广泛用于现今的半导体集成电路、发光二极管(light emitting diode，LED)、太阳能电池、显示器等工艺中。在PVD溅射设备的工艺腔室中，通常是利用在将高功率直流电源连接至溅射靶材，通过直流电源将反应腔内的工作气体激发为等离子体(plasma)，并吸引等离子体中的离子轰击溅射靶材，以此使靶材的材料被溅射下来而沉积在晶片等基板上。不同的应用领域通常对溅射功率、溅射速率等工艺参数的要求也有所不同，但基本上对于提升成膜质量以及增加设备产能的努力方向却是非常明确的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法以及电子装置，以溅射方式形成氮化铝薄膜，以此达到改善氮化铝薄膜的成膜质量以及提升产能等目的。

本发明的一些实施例提供一种半导体设备的成膜方法，包括下列步骤。首先，进行溅射流程。溅射流程包括下列步骤：将基板载入腔室内，并放置于腔室内的承载底座上；在基板加载至腔室的状况下，对腔室进行加热工艺，将腔室内的温度加热至高于或等于预定温度；然后，利用设置于腔室内的靶材对基板进行主溅射，以在基板上形成薄膜，其中预定温度为薄膜的结晶温度；之后，将基板载出该腔室。

本发明的一些实施例提供一种半导体设备的氮化铝成膜方法，包括下列步骤：首先，进行溅射流程，该溅射流程包括下列步骤：将基板载入腔室内，并放置于腔室内的承载底座上；在基板加载至腔室的状况下，对腔室进行加热工艺，将腔室内的温度加热至高于或等于预定温度；然后，在腔室内通入含氮气体以及惰性气体并利用设置在腔室内的含铝靶材对基板进行主溅射，以在基板上形成氮化铝薄膜，其中预定温度为氮化铝薄膜的结晶温度；之后，将基板载出腔室。

本发明的一些实施例提供一种电子装置，包括基板、氮化铝缓冲层以及氮化镓层。氮化铝缓冲层位于基板上，并且采用本发明一些实施例提供的半导体设备的成膜方法获得，且所述氮化铝缓冲层的X光绕射分析(002)的半高宽小于或等于100弧秒。氮化镓层位于氮化铝缓冲层上。

在本发明提供的半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法中，在进行主溅射的腔室内进行的加热工艺可在主溅射之前对基板产生活化和/或排气(degas)效果，进而使后续在基板上溅射形成的薄膜的质量提升。此外，由于基板是在同一个腔室中进行加热工艺以及溅射成膜，故可不须再另外设置加热腔室，因此可减小设备体积并降低相关成本。另一方面，本发明的半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法亦可因此简化制作流程，避免基板在其它的加热腔室加热之后在传递至溅射腔室的过程中产生微粒落在基板上的问题。进一步地，本发明提供的电子装置，由于采用本发明提供的半导体设备的成膜方法而形成氮化铝缓冲层和氮化镓层，因此同样具有制作流程简单、制作成本低等特点，并且同样能够避免微粒落在基板上造成污染的问题。

附图说明

图1为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法的流程示意图；

图2A为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法示意图；

图2B为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法示意图；

图2C为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法示意图；

图3为本发明一些实施例的电子装置的示意图；

图4为本发明一些实施例的氮化镓薄膜的X光绕射半高宽与形成氮化铝薄膜时有无通入氧气的比较示意图；

图5为本发明一些实施例的氮化铝薄膜的X光绕射半高宽以及光穿透率对形成氮化铝薄膜时所通入的氧气的关系示意图；以及

图6为本发明一些实施例的半导体设备的氮化铝成膜方法的流程示意图。

【符号说明】

20 溅射装置

21 腔室

21S 内壁

22 承载底座

23 托盘

24 遮蔽盘

25 遮蔽盘库

26 隔热环

27 覆盖环

28A 下端盖

28B 上端盖

29 磁控管

30 电子装置

31 基板

32 氮化铝缓冲层

33 氮化镓层

33N N型掺杂氮化镓层

33P P型掺杂氮化镓层

34 量子井层

100、200 方法

110、121、122、130、140 步骤

210、220、230 步骤

SR 溅射流程

T 靶材

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明提供的半导体设备的成膜方法、半导体设备的氮化铝成膜方法以及电子装置进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的半导体设备的成膜方法是利用在进行主溅射的腔室内进行加热工艺，该加热工艺是将腔室内的温度加热至一预定温度，由此对基板产生活化和/或排气效果，其中上述预定温度为后续在基板上溅射形成的薄膜的结晶温度，因此对于后续在基板上溅射形成的薄膜的质量提升有正面帮助。

在本发明的半导体设备的成膜方法中，由于基板是在同一个腔室中进行加热工艺以及溅射成膜，故可不须再另外设置加热腔室，进而可减小设备体积并降低相关成本，并可因此避免基板在其它的加热腔室加热之后在传递至溅射腔室的过程中产生微粒落在基板上的问题。

在本发明的半导体设备的成膜方法中，利用靶材进行预溅射时基板已加载到腔室且遮蔽盘位于基板与靶材之间，以此可避免预溅射对基板造成影响。此外，本发明的半导体设备的成膜方法不需要在加热工艺完成后开启腔室，因此可以提升腔室内的环境的稳定性，对于简化制作流程以及提升成膜质量均有正面的帮助。

在本发明的半导体设备的成膜方法中，在基板加载后，腔室在加热工艺、预溅射以及主溅射时均高于欲形成的薄膜的结晶温度，由此在同一腔室内可达到活化基板、使基板排气(degas)、提升溅射成膜质量以及提升靶材使用寿命等效果。

本发明的方法所形成的氮化铝薄膜具有较好的质量，对于后续形成于氮化铝薄膜上的氮化镓层的外延生长(epitaxy)质量亦有所提升。氮化铝薄膜与氮化镓层可应用于例如发光二极管装置等的电子装置中，成膜质量提升的氮化镓层可用以提升电子装置的电性表现，而以本发明的方法所形成的具有较高光穿透率的氮化铝薄膜亦可用来提升发光二极管装置的发光表现。

图1为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法的流程示意图，如图1所示，本发明一些实施例提供一种半导体设备的成膜方法100，而方法100包括多个步骤。首先，进行溅射流程SR，溅射流程SR包括下列的步骤110、步骤121、步骤122、步骤130以及步骤140。在步骤110处，将基板载入腔室内，并放置在上述腔室内的承载底座上。在步骤121处，对腔室进行加热工艺，使其温度高于或等于预定温度。在步骤122处，利用设置于腔室内的靶材进行预溅射。在步骤130处，利用靶材对基板进行主溅射，以在基板上形成薄膜，其中加热工艺的预定温度为薄膜的结晶温度。在步骤140处，将形成有薄膜的基板移出腔室。值得说明的是，在一些实施例中，亦可视需要省略上述的步骤122，也就是说可视需要省略上述的预溅射，但并不以此为限。

上述的方法100仅为示例，而本发明并不以方法100的内容为限，其它需要的额外步骤亦可在方法100之前、之后和/或其中进行，而方法100中所述的步骤亦可于其它实施例中被取代、删除或改变其顺序。此外，本说明书中所使用的“步骤”一词并不限于单一动作，此“步骤”一词可包括单一个动作、操作或手法，或者可为由多个动作、操作和/或手法所组成的集合。

图2A至图2C为本发明一些实施例的半导体设备的成膜方法示意图。如图2A以及图1所示，本发明一些实施例提供一种半导体设备的成膜方法100，而方法100包括多个步骤。首先，可提供溅射装置20。溅射装置20包括腔室21、承载底座22以及遮蔽盘24。在一些实施例中，溅射装置20还可包括存放遮蔽盘24的遮蔽盘库25、隔热环26、覆盖环27、下端盖28A、上端盖28B以及磁控管29，遮蔽盘库25穿透腔室21的内壁21S而与腔室21的内部环境连通，但并不以此为限。在本发明的其它实施例中，亦可视需要在溅射装置20之内和/或之外设置其它需要的部件。然后，进行溅射流程SR，溅射流程SR包括步骤110、步骤121、步骤122、步骤130以及步骤140。在步骤110处，将基板31加载至溅射装置20的腔室21内，并放置在腔室21内的承载底座22上。在一些实施例中，可先将一个或多个基板31放置于一托盘23上，再将放置有基板31的托盘23通过例如机械手臂载入腔室21内并放置于承载底座22上。在另外一些实施例中，亦可不通过托盘23而直接将基板31放置于承载底座22上。

然后，在步骤121处，对腔室21进行加热工艺。在一些实施例中，加热工艺可包括对腔室21内的环境以及基板31进行加热，用以对基板31和/或托盘23达到活化和/或排气(degas)的效果，因此腔室21内的温度优选地是高于或等于预定温度，例如腔室21内的温度可高于摄氏400度，优选地可介于摄氏400度至摄氏800度之间，或更优选地可介于摄氏500度至700度之间，但并不以此为限，由此基板31在被加热后也会达到上述温度范围，而有效达到所需的活化效果。在一些实施例中，上述的加热工艺是将腔室21加热至高于或等于预定温度，其中此预定温度为后续进行主溅射所形成的薄膜(例如氮化铝薄膜)的结晶温度，由此使基板31及腔室21内的温度高于主溅射所形成的薄膜(例如氮化铝薄膜)的结晶温度，故可对基板31产生晶格再排列的效果并可改善后续通过主溅射形成的薄膜的晶格排列状况，有助于提升主溅射形成的薄膜的质量。举例来说，加热工艺可将腔室21的温度加热至介于摄氏400度至摄氏800度之间，且优选地可介于摄氏650度至摄氏800度之间，用以高于主溅射所形成的薄膜(例如氮化铝薄膜)的结晶温度(氮化铝的结晶温度约为摄氏550度)，但并不以此为限。换句话说，腔室21内的环境会持续地被加热至高于或等于主溅射所溅射形成的薄膜的结晶温度，由此对主溅射的成膜质量形成正面帮助。

在一些实施例中，基板31可为蓝宝石基板、碳化硅(SiC)或其它适合的材质所形成的单一材料基板或复合层材料基板，例如硅基板、绝缘层覆硅(SOI)基板、玻璃基板或陶瓷基板，而托盘23是由诸如碳化硅(SiC)或钼等的可耐受加热工艺的材料所制成，但并不以此为限。上述的加热工艺的加热温度可视基板31的材料不同而进行调整，而腔室21以及腔室21内的部件优选地是由可耐受加热工艺的材料例如金属钼或其它可耐受加热工艺的金属或非金属材料所制成，以此可执行上述的加热工艺而不会产生质变或形变。加热工艺可对基板31达到活化的效果且对基板31和/或托盘23达到排气的效果，而在加热工艺中由基板31和/或托盘23排气所产生的气体亦可于主溅射进行之前先排除在腔室21之外，故可避免基板31和/或托盘23排出的气体影响到主溅射的进行。此外，加热工艺时优选地是不向腔室21内通入气体，但并不以此为限。

然后，如图2B以及图1所示，在步骤122处，利用设置于腔室21内的靶材T进行预溅射，而预溅射时腔室21内的遮蔽盘24是位于靶材T与基板31之间。在一些实施例中，遮蔽盘24在未进行预溅射时可先放置在遮蔽盘库25中，而要进行预溅射之前，遮蔽盘24自遮蔽盘库25移至腔室21中并位于靶材T与基板31之间，而后再进行预溅射，且在预溅射进行时遮蔽盘24也位于靶材T与基板31之间，以此避免靶材T的材料通过预溅射形成在基板31上。值得说明的是，在一些实施例中，至少部分的上述加热工艺可与预溅射同时进行，以此达到缩短整体工艺时间的效果，但本发明并不以此为限。上述的加热工艺的工艺时间可视需要进行调整，例如可介于1分钟至10分钟，但并不以此为限。

之后，如图2C以及图1所示，在步骤130处，将遮蔽盘24移开并利用靶材T对基板31进行主溅射，以在基板31上形成薄膜。预溅射与主溅射的工艺参数至少部分相同，以此使腔室21内的状况在主溅射进行之前即趋于稳定，但并不以此为限。举例来说，进行预溅射时通入腔室21内的气体可与进行主溅射时通入腔室21内的气体相同，而进行预溅射时对靶材T加载的溅射功率亦可视需要与进行主溅射时对靶材T加载的溅射功率相同，但并不以此为限。在一些实施例中，基板31是在同一个腔室21内以及同一个承载底座22上进行上述加热工艺与主溅射，但本发明并不以此为限。此外，加热工艺可于预溅射以及主溅射之前即开始对基板31加热，而当主溅射进行时亦可持续进行加热以维持所需的主溅射工艺温度。在一些实施例中，在整个溅射流程SR中可通过加热工艺使得基板31与腔室21的温度都维持在介于摄氏400度至摄氏800度之间，以此确保主溅射的成膜质量。举例来说，在步骤110之前，也就是将基板31加载腔室21之前，腔室21内的温度可维持在例如摄氏500度，而在基板31载入腔室21之后，可利用承载底座22将基板31移至加热位置进行加热工艺，例如将加热温度设定在摄氏650度的状况下加热数分钟；然后再将基板31移至相对下方处以使遮蔽盘24可移入腔室21内并位于靶材T与基板31之间并进行预溅射(如图2B所示的状况)；在预溅射完成之后，将遮蔽盘24移开并将基板31移至工艺位后再进行主溅射(如图2C所示的状况)；其中在预溅射以及主溅射时加热组件对腔室21加热所达到的温度可维持在例如摄氏650度，而在主溅射完成后可将温度下降至例如摄氏500度并将基板31载出腔室21。

在一些实施例中，半导体设备的成膜方法100可用以形成非金属薄膜、金属薄膜或金属化合物薄膜。举例来说，当要在基板31上形成的薄膜为氮化铝(AlN)时，靶材T可为含铝靶材例如纯铝靶材或氮化铝靶材，而上述的方法100则可视为半导体设备的氮化铝成膜方法。

当方法100用以形成氮化铝薄膜时，在基板31载入腔室21之后，利用设置于腔室21内的含铝靶材(也就是靶材T)进行预溅射(例如图2B所示的状况)，其中，在预溅射进行时，遮蔽盘24位于含铝靶材(也就是靶材T)与基板31之间；而在预溅射之后，将遮蔽盘24移开并利用含铝靶材(也就是靶材T)对基板31进行主溅射，以在基板31上形成氮化铝薄膜。此外，在形成氮化铝薄膜时，上述的主溅射可包括向腔室21内通入含氮气体、含氧气体以及惰性气体例如氩(argon，Ar)，并使由惰性气体产生的离子(例如Ar离子)撞击含铝靶材(也就是靶材T)，以在基板31上形成氮化铝薄膜，而此氮化铝薄膜则包括氧掺入的氮化铝薄膜。因此，预溅射亦可包括在腔室21内通入含氮气体、含氧气体以及惰性气体例如氩，并使由惰性气体产生的离子撞击含铝靶材(也就是靶材T)，以此达到稳定腔室21状况以及清洗靶材T的效果。在一些实施例中，在主溅射和/或预溅射时，通入含氮气体例如氮气的流量范围可介于30至300每分钟标准毫升(standard cubic centimeter per minute，sccm)之间，且优选地可介于100sccm至220sccm之间；通入惰性气体例如氩气的流量范围可介于15sccm至100sccm之间，且优选地可介于20sccm至70sccm之间；通入含氧气体例如氧气的流量范围可介于0.5sccm至10sccm之间，且优选地可介于0.5sccm至5sccm之间，但并不以此为限。此外，在主溅射和/或预溅射时，对靶材T加载的溅射功率可包括功率范围介于2500瓦至4000瓦的脉冲直流电源，且功率范围优选地可介于2800瓦至3500瓦之间，但并不以此为限。在一些实施例中，可在预溅射之后以及主溅射之前停止对靶材T加载电源功率，而待基板31移至工艺位要进行主溅射时再对靶材T加载电源功率以起辉，以此可增加靶材T的使用寿命，但并不以此为限。此外，上述的含氧气体可在主溅射的前段、中段、后段或该主溅射的全程通入。

然后，在步骤140处，将形成有薄膜(例如上述的氮化铝薄膜)的基板31移出腔室21，从而完成一次上述的溅射流程SR。换句话说，在一些实施例中，一次的溅射流程SR是指将放置有一个或多个基板31的托盘23加载至腔室21后，进行预溅射以及对托盘23上的一个或多个基板31进行主溅射形成薄膜后将托盘23移出腔室21的流程。

此外，请参阅图1、图2C与图3，图3为本发明一些实施例的电子装置的示意图。如图1、图2C与图3所示，在一些实施例中，半导体设备的氮化铝成膜方法100可用于形成电子装置30例如氮化镓基发光二极管装置(GaN基LED)中的氮化铝缓冲层32。在一些实施例中，电子装置30可包括基板31、氮化铝缓冲层32以及氮化镓层33。氮化铝缓冲层32位于基板31上，而氮化镓层33位于氮化铝缓冲层32上。氮化铝缓冲层32可由上述的方法100形成于基板31上，而氮化镓层33则可形成于氮化铝缓冲层32上。由于氮化铝缓冲层32与基板31(例如蓝宝石基板)之间的晶格失配(lattice mismatch)以及热失配(thermal mismatch)程度相对较小，故氮化铝缓冲层32可用以改善后续在氮化铝缓冲层32上以外延生长方式形成的氮化镓层33的质量，进而达到提升电子装置30性能表现的效果。举例来说，电子装置30可包括发光二极管装置或其它适合的半导体电子装置，而当电子装置30为发光二极管装置时，电子装置30还可包括形成于氮化镓层33上的量子井层34，此时氮化镓层33可经处理而成为N型掺杂氮化镓层33N，而量子井层34上可再形成P型掺杂氮化镓层33P，但并不以此为限。

请参阅图1、图3以及下列表1。表1为以上述方法形成氮化铝缓冲层32及其上的氮化镓层33的X光绕射半高宽(Full Width Half Maximum，FWHM)状况与其它方式形成氮化铝缓冲层及其上的氮化镓层的X光绕射半高宽状况比较表。在表1中，实施例1为以上述方法100形成氮化铝缓冲层32及其上的氮化镓层33，比较例1为使用金属有机化学气相沉积形成氮化铝缓冲层及其上的氮化镓层，比较例2为使用反应等离子体沉积(Reactive PlasmaDeposition，RPD)形成氮化铝缓冲层并于其上再形成氮化镓层。由表1可知本发明的形成氮化铝的方法可获得成膜质量较好的氮化铝缓冲层32及其上的氮化镓层33。

表1

请参阅图1、图2C、图3、图4以及下列表2。图4为本发明一些实施例的氮化镓薄膜的X光绕射半高宽与形成氮化铝薄膜时有无通入氧气的比较示意图；表2为以溅射方式形成电子装置30中的氮化铝缓冲层32时有无通入氧气对于电子装置30的电性影响。如图1、图2C、图3、图4以及表2所示，在形成氮化铝缓冲层32的主溅射时通入氧气可明显改善后续在氮化铝缓冲层32上形成的氮化镓层33的成膜质量(其X光绕射半高宽明显变小)，而在电子装置30(例如为发光二极管装置)的各种电性表现上来看亦可得知在形成氮化铝缓冲层32的主溅射时通入氧气可改善电子装置30的许多电性表现。

表2

请参阅图1、图2C、图3与图5。图5为本发明一些实施例的氮化铝薄膜的X光绕射半高宽以及光穿透率对形成氮化铝薄膜时所通入的氧气的关系示意图。如图1、图2C、图3以及图5所示，在主溅射时在腔室21内通入氧气流量约为1sccm的状况下，增加通入氧气的时间会使得所形成的氮化铝薄膜的光穿透率有明显提升，而此较高的光穿透率有助于应用于发光二极管装置时的发光表现，但另一方面通入过多的氧气亦会使得氮化铝薄膜的X光绕射半高宽变大。因此，需控制主溅射时通入氧气的时间与流量以避免对氮化铝薄膜的成膜质量产生负面影响。因此，在本发明的一些实施例中，通过形成氧化铝薄膜方法100来形成氮化铝缓冲层32时，氮化铝薄膜(也就是氮化铝缓冲层32)的X光绕射分析(002)的半高宽(FWHM)可小于或等于100弧秒(arcsec)，氮化铝薄膜(也就是氮化铝缓冲层32)的X光绕射分析(102)的半高宽(FWHM)可小于或等于230弧秒(arcsec)，氮化镓层33的X光绕射分析(002)的半高宽(FWHM)可小于或等于110弧秒，氮化镓层33的X光绕射分析(102)的半高宽(FWHM)可小于或等于160弧秒，但并不以此为限。

下文将针对本发明的不同实施例进行说明，且为简化说明，以下说明主要针对各实施例不同之处进行详述，而不再对相同之处作重复赘述。此外，本发明的各实施例中相同的组件是以相同的标号进行标示，以利于各实施例间互相对照。

请参阅图6、图1以及图2A。图6为本发明一些实施例的半导体设备的氮化铝成膜方法的流程示意图。如图6、图1以及图2A所示，本发明一些实施例提供一种半导体设备的成膜方法200，而方法200包括多个步骤。在步骤210处，进行涂布处理，涂布处理包括在腔室21内通入惰性气体例如氩气，然后在含铝靶材(也就是靶材T)上加载电源功率，并使惰性气体解离成离子(例如Ar离子)，并以此惰性气体产生的离子撞击靶材T，故此涂布处理可包括对靶材T进行清洁和/或使覆盖环27与上端盖28B等部件上的薄膜不易发生破裂。在一些实施例中，在涂布处理时仅通入氩气而未通入其它气体，而涂布处理的时间可介于1分钟至20分钟，但并不以此为限。在一些实施例中，进行上述的涂布处理时在腔室21内亦可处于高于摄氏400度，以此可将相对较低功率(例如1000瓦)的电源施加在靶材T上和/或利用相对较短的涂布处理时间即可达到上述效果，并可因此延长靶材T的使用寿命。值得说明的是，在现有成膜方法中，由于腔室内的温度低于摄氏350度，因此靶材的结晶颗粒较小而会增加微粒(particle)相关的缺陷产生的机率，且在腔室处于低于摄氏350度的状态下，覆盖环与上端盖等部件上的薄膜亦容易发生破裂(crack)而导致微粒缺陷增加。为了解决微粒问题，现有成膜方法在连续重复进行多次溅射流程之后会进行涂布处理，且由于腔室内处于低于摄氏350度的环境下，现有涂布处理必须使用高功率并持续数十分钟，这不仅增加了整体工艺时间，更会造成靶材的使用寿命(l ife time)减短。相较之下，在本实施例的方法中，由于腔室21处于高于或等于摄氏400度的环境下，故可使靶材T的结晶颗粒变大而降低微粒相关的缺陷产生，此外覆盖环27与上端盖28B等部件上的薄膜亦较不易发生破裂(crack)，而此也有助于改善微粒相关的缺陷问题。也就是说，在腔室21处于高于或等于摄氏400度的环境下，本实施例的方法200不仅可以减少进行涂布处理的次数与频率，缩短整体工艺时间，而且本实施例的涂布处理仅需使用低功率进行，对于靶材T的使用寿命亦有正面的帮助。

然后，在步骤220处，对腔室21进行氮化处理。氮化处理时在腔室21中通入的气体可与主溅射时通入腔室21的气体相同，也就是说氮化处理可在腔室21内通入含氧气体、含氮气体以及惰性气体进行，由此稳定腔室21内的气体状况以进行后续的预溅射与主溅射，但并不以此为限。

在上述的涂布处理以及氮化处理之后，在步骤230处，连续重复进行多次溅射流程SR，而连续进行的溅射流程SR可构成一批次溅射流程。批次溅射流程中所进行的溅射流程SR次数可介于15至30次，但并不以此为限。在步骤230之后，也就是完成批次溅射流程之后可再进行上述的步骤220与步骤230。换句话说，在批次溅射流程之前和/或之后可进行上述的涂布处理以及氮化处理，涂布处理可移除靶材T表面因为经过多次溅射流程SR之后而产生的生成物(例如氮化铝)而达到清洁靶材T的效果，且可使经过多次溅射流程SR之后的腔室21的侧壁阻抗获得恢复，而氮化处理可用以稳定经涂布处理之后腔室21内的状况。

综上所述，本发明的半导体设备的成膜方法是在进行溅射的腔室中对基板进行加热工艺，加热工艺将腔室内的温度加热至高于或等于欲形成的薄膜的结晶温度，而通过加热工艺可省去预热腔室以及预清洁腔室，因此可显著减少设备本身的成本。此外，加热工艺亦可改善成膜质量，例如当用于形成氮化铝薄膜时，不但可改善氮化铝薄膜的成膜质量，对于后续形成于氮化铝薄膜上的氮化镓层的外延生长质量亦有所提升。此外，在基板已加载至腔室的状况下利用遮蔽盘进行预溅射，除了可达到稳定后续主溅射的状况外，亦可缩短整体工艺时间而达到提升产能的效果，而各溅射流程所形成的薄膜厚度重复性亦可因预溅射、涂布处理和/或氮化处理而有所提升。另一方面，以本发明的方法所形成的高质量氮化铝薄膜可应用于电子装置例如发光二极管装置中，因氮化铝薄膜而达到成膜质量提升的氮化镓层可用以提升电子装置的电性表现，而以本发明的方法所形成的具有较高光穿透率的氮化铝薄膜亦可用来提升发光二极管装置的发光表现。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种半导体设备的成膜方法，其特征在于，包括：

进行溅射流程，所述溅射流程包括：

将基板载入腔室内，并放置于所述腔室内的承载底座上；

在所述基板加载至所述腔室的状况下，对所述腔室进行加热工艺，将所述腔室内的温度加热至高于或等于预定温度；

利用设置在所述腔室内的靶材对所述基板进行主溅射，以在所述基板上形成薄膜，其中，所述预定温度为所述薄膜的结晶温度；以及

将所述基板载出所述腔室。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定温度介于摄氏400度至摄氏800度之间。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定温度介于摄氏500度至摄氏700度之间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热工艺的工艺时间介于1分钟至10分钟。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述加热工艺时，所述腔室内的遮蔽盘位于所述靶材与所述基板之间。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溅射流程还包括：

在所述主溅射之前，利用所述靶材进行预溅射，其中，在所述预溅射进行时所述腔室内的遮蔽盘位于所述靶材与所述基板之间。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，至少部分的所述加热工艺与所述预溅射同时进行。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进行所述预溅射时，通入所述腔室内的气体与进行所述主溅射时通入所述腔室内的气体相同。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

连续重复进行多次所述溅射流程，其中，连续进行的所述溅射流程构成一批次溅射流程；以及

在所述批次溅射流程之前和/或之后，进行涂布处理，其中，所述涂布处理包括：

在所述腔室内通入惰性气体；以及

由所述惰性气体形成的离子撞击所述靶材。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

连续重复进行多次所述溅射流程，连续进行的所述溅射流程构成一批次溅射流程；以及

在所述批次溅射流程之前和/或之后，进行氮化处理。

11.一种半导体设备的氮化铝成膜方法，包括：

进行溅射流程，所述溅射流程包括：

将基板载入腔室内，并放置于所述腔室内的承载底座上；

在所述基板加载至所述腔室的状况下，对所述腔室进行加热工艺，将所述腔室内的温度加热至高于或等于预定温度；

在所述腔室内通入含氮气体以及惰性气体并利用设置在所述腔室内的含铝靶材对所述基板进行主溅射，以在所述基板上形成氮化铝薄膜，其中，所述预定温度为所述氮化铝薄膜的结晶温度；以及

将所述基板载出所述腔室。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述主溅射包括：

在所述腔室内通入含氧气体；以及

利用所述含铝靶材在所述基板上形成所述氮化铝薄膜，其中，所述氮化铝薄膜包括氧掺入的氮化铝薄膜。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述含氧气体的通入流量介于0.5sccm至5sccm之间。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述含氧气体是在所述主溅射的前段、中段、后段或所述主溅射的全程通入。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定温度介于摄氏400度至摄氏800度之间。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述预定温度介于摄氏500度至摄氏700度之间。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述加热工艺的工艺时间介于1分钟至10分钟。

18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述溅射流程还包括：

在所述主溅射之前，利用所述含铝靶材进行预溅射，其中，在所述预溅射进行时，所述腔室内的遮蔽盘位于所述含铝靶材与所述基板之间。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，至少部分的所述加热工艺是与所述预溅射同时进行。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进行所述预溅射时，通入所述腔室内的气体与进行所述主溅射时通入所述腔室内的气体相同。

21.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

连续重复进行多次所述溅射流程，其中，连续进行的所述溅射流程构成一批次溅射流程；以及

在所述批次溅射流程之前和/或之后，进行涂布处理，其中，所述涂布处理包括：

在所述腔室内通入惰性气体；以及

由所述惰性气体产生的离子撞击所述含铝靶材。

22.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

连续重复进行多次所述溅射流程，其中，连续进行的所述溅射流程构成一批次溅射流程；以及

在所述批次溅射流程之前和/或之后，进行氮化处理。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述氮化处理是在所述腔室内通入含氧气体、含氮气体以及惰性气体进行。

24.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述氮化铝薄膜的X光绕射分析(002)的半高宽小于或等于100弧秒。

25.一种电子装置，其特征在于，包括：

基板；

氮化铝缓冲层，其位于所述基板上并且采用权利要求1-10中任一项所述的半导体设备的成膜方法获得，且所述氮化铝缓冲层的X光绕射分析(002)的半高宽小于或等于100弧秒；以及

氮化镓层，其位于所述氮化铝缓冲层上。

26.如权利要求25的电子装置，其特征在于，所述氮化镓层的X光绕射分析(002)的半高宽小于或等于110弧秒。