金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法
【專利說(shuō)明】金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980162274.8、申請(qǐng)日為2009年10月28日、發(fā)明名稱為“金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法，且更為具體地，涉及一種能夠控制多個(gè)分隔加熱區(qū)的溫度的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]氮化物材料作為制造發(fā)光器件的材料，是眾所周知的。利用氮化物材料的發(fā)光器件主要具有其中在諸如藍(lán)寶石的基板上依序疊置由GaN晶體制成的緩沖層、由η型GaN晶體制成的η型摻雜層、由InGaN制成的有源層以及由ρ型GaN制成的ρ型摻雜層的結(jié)構(gòu)。而且，在一個(gè)金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備室中依序疊置這些層。
[0004]然而，用于各個(gè)層的溫度條件不同，且為了滿足溫度條件，每次在各個(gè)層生長(zhǎng)時(shí)，都要有效控制溫度條件。而且，如果在襯托器上固定多個(gè)晶片并執(zhí)行工藝時(shí)，襯托器的整個(gè)區(qū)域的溫度均勻性對(duì)工藝效率有顯著影響。例如，如果用于形成η型摻雜層的溫度為1200°C，則用于形成有源層的溫度可以為700°C至900°C。此外，在多層有源層的情形下，將在700°C與900°C之間重復(fù)改變工藝溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了有效執(zhí)行工藝并獲得高質(zhì)量發(fā)光器件，金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備中的溫度控制是極其重要的技術(shù)。如果有效地進(jìn)行了該溫度控制，則可以獲得高效的發(fā)光器件。因此，本發(fā)明的目的是更為有效地執(zhí)行金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制。
[0006]本發(fā)明提供一種金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法，其中可以在金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備中的每一次外延工藝中有效地控制襯托器的溫度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備包括:腔室；襯托器，可旋轉(zhuǎn)地安裝于該腔室內(nèi)并被構(gòu)造成具有至少一個(gè)固定于其中的襯底；多個(gè)加熱器，被構(gòu)造成加熱襯托器并具有它們獨(dú)立被控的溫度；氣體噴射器，放置于襯托器上方且被構(gòu)造成朝向襯托器噴射III族氣體和V族氣體；多個(gè)溫度探測(cè)傳感器，放置于襯托器的一側(cè)上且被構(gòu)造成測(cè)量通過(guò)各加熱器加熱的加熱區(qū)的溫度；和控制器，被構(gòu)造成存儲(chǔ)各個(gè)加熱區(qū)所需的溫度設(shè)定值，并通過(guò)將由各溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的探測(cè)溫度值與加熱區(qū)所需的各溫度設(shè)定值相比較來(lái)控制加熱區(qū)的溫度。
[0008]加熱區(qū)可以包括被獨(dú)立控制的單獨(dú)加熱器，溫度控制器可以包括用于控制各加熱器的單獨(dú)控制器，且可以將用于向各加熱器獨(dú)立地提供電力的單獨(dú)電源連接于各加熱器。
[0009]溫度控制器可以包括用于控制各加熱區(qū)的單獨(dú)控制器，將用于任何一個(gè)加熱區(qū)的溫度設(shè)定值存儲(chǔ)為典型溫度設(shè)定值，且根據(jù)典型溫度設(shè)定值來(lái)控制加熱區(qū)的溫度。
[0010]溫度控制器可以根據(jù)典型溫度設(shè)定值來(lái)控制從各個(gè)加熱區(qū)中選擇出的典型加熱區(qū)的溫度，并根據(jù)通過(guò)溫度探測(cè)傳感器之中用于探測(cè)典型加熱區(qū)的溫度的溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的探測(cè)溫度值來(lái)控制除了典型加熱區(qū)之外的剩余加熱區(qū)的溫度。
[0011]溫度控制器可以測(cè)量由典型加熱區(qū)探測(cè)的溫度傾斜趨勢(shì)(ramping tendency)，并執(zhí)行控制以使得除典型加熱區(qū)之外的剩余加熱區(qū)與典型加熱區(qū)的溫度傾斜趨勢(shì)一致。
[0012]溫度傾斜趨勢(shì)可以為典型加熱區(qū)的溫度傾斜速度。
[0013]溫度控制器可以存儲(chǔ)各加熱區(qū)所需的單獨(dú)溫度設(shè)定值并利用單獨(dú)溫度設(shè)定值控制各加熱區(qū)的溫度。
[0014]溫度控制器可以測(cè)量在每個(gè)加熱區(qū)中探測(cè)的溫度傾斜趨勢(shì)并執(zhí)行控制以使得加熱區(qū)具有該溫度傾斜趨勢(shì)。
[0015]溫度傾斜趨勢(shì)可以是每個(gè)加熱區(qū)的溫度傾斜速度。
[0016]溫度傾斜趨勢(shì)可以是加熱區(qū)的溫度設(shè)定值中的每一個(gè)的溫度變化。
[0017]溫度控制器可以計(jì)算在襯托器旋轉(zhuǎn)特定次數(shù)期間所探測(cè)的溫度的平均值，并通過(guò)將該平均值與各溫度設(shè)定值相比較來(lái)控制加熱區(qū)的溫度。
[0018]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯托器的溫度。
[0019]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯底的溫度。
[0020]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯托器和襯底的溫度。
[0021]用于根據(jù)本發(fā)明的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的控制多個(gè)加熱區(qū)的溫度的方法，包括:通過(guò)利用各溫度探測(cè)傳感器來(lái)探測(cè)加熱區(qū)的溫度；將通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的溫度值與各溫度設(shè)定值相比較；和通過(guò)利用用于存儲(chǔ)各加熱區(qū)所需的溫度設(shè)定值的溫度控制器來(lái)根據(jù)溫度設(shè)定值控制加熱區(qū)。
[0022]加熱區(qū)可以包括被獨(dú)立控制的單獨(dú)加熱器，溫度控制器可以包括用于控制各加熱器的單獨(dú)控制器，且可以將用于向各加熱器單獨(dú)提供電力的單獨(dú)電源連接于各加熱器。
[0023]溫度控制器可以包括用于控制各加熱區(qū)的單獨(dú)控制器，將用于任何一個(gè)加熱區(qū)的溫度設(shè)定值存儲(chǔ)為典型溫度設(shè)定值，且根據(jù)典型溫度設(shè)定值來(lái)控制加熱區(qū)的溫度。
[0024]溫度控制器可以根據(jù)典型溫度設(shè)定值來(lái)控制從各個(gè)加熱區(qū)中選擇出的典型加熱區(qū)的溫度，并根據(jù)通過(guò)各個(gè)溫度探測(cè)傳感器之中用于探測(cè)典型加熱區(qū)的溫度的溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的探測(cè)溫度值來(lái)控制除了典型加熱區(qū)之外的剩余加熱區(qū)的溫度。
[0025]溫度控制器可以測(cè)量通過(guò)典型加熱區(qū)探測(cè)的溫度傾斜趨勢(shì)，并執(zhí)行控制以使得除典型加熱區(qū)之外的剩余加熱區(qū)與典型加熱區(qū)的溫度傾斜趨勢(shì)一致。
[0026]溫度傾斜趨勢(shì)可以是典型加熱區(qū)的溫度傾斜速度。
[0027]溫度控制器可以存儲(chǔ)各加熱區(qū)所需的單獨(dú)溫度設(shè)定值并利用單獨(dú)溫度設(shè)定值控制各加熱區(qū)的溫度。
[0028]溫度控制器可以測(cè)量在各加熱區(qū)中探測(cè)的溫度傾斜趨勢(shì)并執(zhí)行控制以使得加熱區(qū)具有該溫度傾斜趨勢(shì)。
[0029]溫度傾斜趨勢(shì)可以是各加熱區(qū)的溫度傾斜速度。
[0030]溫度傾斜趨勢(shì)可以是加熱區(qū)的溫度設(shè)定值中的每一個(gè)的溫度變化。
[0031]溫度控制器可以計(jì)算在襯托器旋轉(zhuǎn)特定次數(shù)期間所探測(cè)的溫度的平均值，并通過(guò)將該平均值與各溫度設(shè)定值相比較來(lái)控制加熱區(qū)的溫度。
[0032]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯托器的溫度。
[0033]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯底的溫度。
[0034]通過(guò)溫度探測(cè)傳感器探測(cè)到的加熱區(qū)的溫度可以是襯托器和襯底的溫度。
[0035]有益效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備和溫度控制方法，對(duì)于在溫度從正常溫度改變到1200°C期間執(zhí)行工藝的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備，將有效地控制外延工藝所需的溫度條件，使得在所有襯底中均勻地執(zhí)行工藝期間所需的溫度傾斜。因此，這是有利的，因?yàn)榭梢愿纳频矸e均勻度和工藝效率。
[0037]附圖的簡(jiǎn)要描述
[0038]圖1是示出金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的視圖；
[0039]圖2是示出金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的視圖；
[0040]圖3是說(shuō)明利用根據(jù)圖2的實(shí)施例的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制結(jié)構(gòu)的第一控制方法的流程圖；
[0041]圖4是說(shuō)明利用根據(jù)圖2的實(shí)施例的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制結(jié)構(gòu)的第二控制方法的流程圖；
[0042]圖5是說(shuō)明各溫度控制區(qū)中的溫度傾斜趨勢(shì)的圖表；
[0043]圖6是示出金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的視圖；
[0044]圖7是說(shuō)明利用根據(jù)圖6的實(shí)施例的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的溫度控制結(jié)構(gòu)的控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面描述根據(jù)實(shí)施例的金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備及其溫度控制方法。
[0046]圖1是示出金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的視圖。
[0047]如圖1中所示，金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積設(shè)備包括:反應(yīng)室100和用于在反應(yīng)室100內(nèi)從上部向下部噴射處理氣體的氣體噴射器101。氣體噴射器101可以包括用于噴射III族氣體和V族氣體的蓮蓬頭、噴嘴等。此外，在各氣體噴射器中形成具有底部開口的多個(gè)觀察點(diǎn)101a，以便于稍后將描述到的溫度探測(cè)傳感器可以探測(cè)溫度。
[0048]此外，將襯托器102安裝在氣體噴射器101下方，在襯托器102中設(shè)置有諸如至少一片藍(lán)寶石襯底103的襯底103。在圖1中，襯底103