專利名稱：Led外延片沉積方法和led外延片沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED外延片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種LED外延片沉積方法及用于實(shí)施該方法的LED外延片沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
自氮化鎵(GaN)基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)外延結(jié)構(gòu)研制成功，發(fā)光二極管芯片的發(fā)光強(qiáng)度和白光發(fā)光效率不斷提高。半導(dǎo)體發(fā)光元件被認(rèn)為是下一代進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型光源，因此得到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有技術(shù)中的氮化鎵LED外延片通常包括依次層疊的N型氮化鎵材料層、銦鉀氮/氮化鎵材料量子阱層和P型氮化鎵材料層。沉積所述氮化鎵LED外延片的方法通常包括:提供一反應(yīng)腔，待處理襯底設(shè)置在反應(yīng)腔中；向所述反應(yīng)腔中通入氫氣，所述氫氣作為所述反應(yīng)腔中的環(huán)境氣體，向所述反應(yīng)腔中通入鎵源(如:三甲基鎵(TMG))和氮源氣體(氨氣(NH3))，同時(shí)通入N型摻雜氣體，所述鎵源和所述氮源氣體在氫氣環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成一層N型氮化鎵材料層；接著，向所述反應(yīng)腔中通入如氮?dú)?，所述氮?dú)庾鳛樗龇磻?yīng)腔中的環(huán)境氣體，向所述反應(yīng)腔中通入鎵源、銦源和氮源氣體，所述鎵源、銦源和氮源氣體在氮?dú)猸h(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在所述N型氮化鎵材料層上沉積形成銦鎵氮/氮化鎵量子阱層；然后，向所述反應(yīng)腔中通入氫氣，所述氫氣作為所述反應(yīng)腔中的環(huán)境氣體，向所述反應(yīng)腔中通入鎵源氣體和氮源氣體，同時(shí)通入P型摻雜源，所述鎵源和所述氮源氣體在氫氣環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成一層P型氮化鎵材料層?，F(xiàn)有技術(shù)沉積所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層的過(guò)程，氮源氣體將會(huì)分解出氮原子，氮原子在 與鎵源氣體中分解出的稼原子結(jié)合生成氮化鎵；氮化鎵沉積在襯底上形成氮化鎵薄膜。然而，氮源氣體(通常為氨氣)通常很難分解，因此反應(yīng)氣體中有效的氮原子含量較低，而且，所述氮源氣體分解得到的氮原子會(huì)復(fù)合成氮?dú)夥肿覰2;使得反應(yīng)氣體中有效的氮原子成分減少，從而使得氮化鎵的沉積速率較低，進(jìn)而使得所述氮化鎵LED外延片沉積效率降低；為了維持氮源氣體分解得到的氮原子濃度，則需要通入較多的氮源氣體，造成氮源氣體的浪費(fèi)，增加成本。同理，其他氮化III族材料的LED外延片沉積生產(chǎn)過(guò)程，在進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，也會(huì)因?yàn)榈礆怏w分解出來(lái)的氮原子結(jié)合成氮?dú)夥肿佣沟贸练e速率降低，從而使得氮化III族材料的LED外延片沉積效率降低。因此，有必要研發(fā)一種能夠提高氮化III族材料LED外延片沉積效率，減少氮源氣體使用量的LED外延片沉積方法。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的LED外延片沉積方法存在氮化III族材料LED外延片沉積效率較低，氮源氣體使用量多的問(wèn)題，因此，有必要提供一種能解決上述問(wèn)題的LED外延片沉積方法。
一種LED外延片沉積方法，所述LED外延片包括襯底、N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層；所述LED外延片沉積方法包括:提供一反應(yīng)腔，襯底被放置到反應(yīng)腔中；在所述反應(yīng)腔中加熱所述襯底；向所述反應(yīng)腔中通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層。本發(fā)明還提供一種解決上述問(wèn)題的LED外延片沉積設(shè)備。一種LED外延片沉積設(shè)備，其包括反應(yīng)腔和氣體源；所述氣體源包括與所述反應(yīng)腔連接的氮源氣體源、III族源和反應(yīng)腔環(huán)境氣體源，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源與反應(yīng)腔連接，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源用于向所述反應(yīng)腔通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；所述氮源氣體源和所述III族源分別向所述反應(yīng)腔通入氮源氣體和III族源，所述氮源氣體和III族源在反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并沉積形成所述LED外延片的N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的LED外延片沉積方法中，所述氮源氣體和所述III族源在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層；由于所述氮源氣體和所述III族源氣體在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)，即所述氮源氣體和所述III族源的反應(yīng)環(huán)境中具有一定的氮?dú)鈮海?dāng)所述氮源氣體分解出氮原子時(shí)，所述氮?dú)鈺?huì)抑制所述氮原子合成為氮?dú)釴2，從而增加了反應(yīng)氣體中有效的氮原子的含量，提高所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層的沉積速率，進(jìn)而使得所述LED外延片沉積效率提高，同時(shí)減少氮源氣體的使用量。


圖1是實(shí)施本發(fā)明L ED外延片沉積方法第一實(shí)施方式的LED外延片沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明LED外延片沉積方法第一實(shí)施方式的方法流程圖。圖3是執(zhí)行圖2所不步驟S3的方法流程圖。圖4是實(shí)施本發(fā)明LED外延片沉積方法第二實(shí)施方式的LED外延片沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)的LED外延片包括襯底、N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層；現(xiàn)有技術(shù)的LED外延片沉積方法存在沉積效率較低氮源氣體使用量多的問(wèn)題；為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一能夠提高LED外延片沉積效率的LED外延片沉積方法。所述LED外延片沉積方法包括:提供一反應(yīng)腔，襯底被放置到反應(yīng)腔中；在所述反應(yīng)腔中加熱所述襯底；向所述反應(yīng)腔中通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的LED外延片沉積方法中，所述氮源氣體和所述III族源氣體在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層；由于所述氮源氣體和所述III族源在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)，即所述氮源氣體和所述III族源氣體的反應(yīng)環(huán)境中具有一定的氮?dú)鈮?，?dāng)所述氮源氣體分解出氮原子時(shí)，所述氮?dú)鈺?huì)抑制所述氮原子合成為氮?dú)釴2，從而增加了反應(yīng)氣體中有效的氮原子的含量，提高所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層的沉積速率，進(jìn)而提高所述LED外延片沉積效率，較少氮源氣體的使用量。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。請(qǐng)參閱圖1，圖1是實(shí)施本發(fā)明LED外延片沉積方法第一實(shí)施方式的LED外延片沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。所述LED外延片沉積設(shè)備I包括反應(yīng)腔11、氣體源12和氣體管道13。所述氣體管道13連接所述反應(yīng)腔11和所述氣體源12。所述氣體源12通過(guò)所述氣體管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入反應(yīng)氣體和反應(yīng)腔環(huán)境氣體。所述反應(yīng)腔11包括設(shè)置在所述反應(yīng)腔11頂部的噴淋頭以及設(shè)置在所述反應(yīng)腔11底部的襯底承載座14和加熱器15。所述噴淋頭與所述襯底承載座14相對(duì)設(shè)置。所述襯底承載座14用于承載待處理襯底。所述噴淋頭與所述氣體管道13相連。所述噴淋頭用于引入反應(yīng)氣體，并將所述反應(yīng)氣體噴射到承載在所述襯底承載座14上的襯底上。所述加熱器15用于加熱所述襯底。
`
所述氣體源12包括III族源、氮源氣體源和反應(yīng)腔環(huán)境氣體源。所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源用于向所述反應(yīng)腔11中輸入含氮反應(yīng)腔環(huán)境氣體。所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體輸入到所述反應(yīng)腔11中，使得所述反應(yīng)腔11中充滿所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體。所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的包括氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w；所述環(huán)境氣體還可以是氮?dú)狻Ｋ鯥II族源和所述氮源氣體源分別用于向所述反應(yīng)腔11輸入III族源和氮源氣體。所述III族源和氮源氣體在所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中分解、反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述LED外延片的N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層。其中所述III族源優(yōu)選的是鋁源、鎵源、銦源或上述的組合，所述氮源氣體優(yōu)選的為氨氣。請(qǐng)參閱圖2，圖2是本發(fā)明LED外延片沉積方法第一實(shí)施方式的方法流程圖。所述LED外延片沉積方法可以在如上所述的LED外延片沉積設(shè)備中進(jìn)行；所述LED外延片沉積方法包括以下步驟:S1:提供一反應(yīng)腔，將待處理襯底放置到所述反應(yīng)腔中；S2:加熱所述襯底；S3:向所述反應(yīng)腔中通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入氮源氣體和III族源，所述氮源氣體和III族源在反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)，并在所述襯底上沉積形成N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層。在上述步驟SI中，所述LED外延片沉積設(shè)備I具有反應(yīng)腔11 ;所述襯底被設(shè)置在所述反應(yīng)腔11中的襯底承載座14上，其中，所述襯底可是藍(lán)寶石襯底、氮化硅襯底或氮化鎵襯底。優(yōu)選的，所述襯底為藍(lán)寶石襯底。在步驟S2中，所述反應(yīng)腔11中的加熱器15對(duì)放置在所述襯底承載座14上的襯底進(jìn)行加熱，使得所述襯底達(dá)到工藝需要的氮化III族材料沉積溫度。請(qǐng)同時(shí)參閱圖3，圖3是執(zhí)行圖2所示步驟S3的方法流程圖。執(zhí)行步驟S3包括一下步驟:S31:向所述反應(yīng)腔11中通入含氮?dú)獾牡谝环磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向反應(yīng)腔11中通入III族源氣體和氮源氣體，同時(shí)通入N型摻雜氣體，所述III族源和所述氮源氣體在第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在襯底上沉積形成N型氮化III族材料層。S32:向所述反應(yīng)腔11中通入含氮?dú)獾牡诙磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向反應(yīng)腔11中通入III族源和氮源氣體，所述III族源和所述氮源氣體在第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在N型氮化III族材料層上沉積形成氮化III族材料量子阱層。S33:向所述反應(yīng)腔11中通入含氮?dú)獾牡谌磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向反應(yīng)腔11中通入III族源和氮源氣體，同時(shí)通入·P型摻雜氣體，所述III族源和所述氮源氣體在第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在氮化III族材料量子阱層上沉積形成P型氮化III族材料層。在上述步驟S31中，所述環(huán)境氣體源通過(guò)所述管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入包含氮?dú)獾牡谝环磻?yīng)腔環(huán)境氣體，使得所述反應(yīng)腔11中充滿所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體；從而使得所述反應(yīng)腔內(nèi)形成含氮第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境。然后所述氮源氣體源和所述III族源分別通過(guò)氣體管道13向所述反應(yīng)腔11輸入氮源氣體和III族源；同時(shí)一 N型摻雜氣體也同時(shí)被輸入到所述反應(yīng)腔11中。所述氮源氣體和所述III族源以及所述N型摻雜氣體在所述反應(yīng)腔11內(nèi)的第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中，在所述被加熱的襯底上反應(yīng)并沉積形成所述N型氮化III族材料層。其中，所述氮源氣體優(yōu)選的氨氣；所述N型摻雜氣體為硅烷。所述III族源可選的可以是鋁源、鎵源或銦源，所述N型氮化III族材料分別為對(duì)應(yīng)的N型氮化鋁、N型氮化鎵和N型氮化銦；其中，優(yōu)選的所述鋁源為三甲基鋁、所述鎵源為三甲基鎵、所述銦源為三甲基銦。由于所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體中含有氮?dú)?，?dāng)所述氮源氣體分解出氮原子并與所述III族源反應(yīng)時(shí)，第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體中的氮?dú)饪梢宰柚顾龅咏Y(jié)合成為氮?dú)?，從而保證了從氮源氣體中分解出來(lái)的氮原子的含量，使得沉積所述N型氮化III族材料層的速率提高，減少氮源氣體的使用量。優(yōu)選的，所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w；由于氫氣對(duì)氮源氣體與III族源反應(yīng)生成氮化III族材料層具有催化作用，可以使得生成的N型氮化III族材料層更加致密。進(jìn)一步優(yōu)選的所述氮?dú)馀c氫氣的比例應(yīng)大于等于1:9，以保證氮源氣體分解出來(lái)的氮原子基本不會(huì)結(jié)合成為氮?dú)夥肿?。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述III族源氣體為鋁源或鎵源。由于銦源等的原子量大的III族元素源與氮源氣體反應(yīng)過(guò)程中，氫氣會(huì)影響銦原子和氮原子結(jié)合，從而影響所述沉積形成氮化III族材料中III材料的成分均勻和穩(wěn)定，然而，氮?dú)鈱?duì)銦原子和氮原子結(jié)合的影響較少，因此，當(dāng)所述使用氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w作為第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體時(shí)，所述III族源優(yōu)選的為鋁源或鎵源。優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)?，由于反?yīng)腔11中沒(méi)有了氫氣，因此，不會(huì)影響III族原子與氮原子的結(jié)合，使得沉積形成的氮化III材料的成分均勻穩(wěn)定。當(dāng)在步驟S31中完成沉積所述N型氮化III族材料層后，需要執(zhí)行步驟S32以在所述N型氮化III族材料層上沉積一層氮化III族材料量子阱層。在所述步驟S32中，所述環(huán)境氣體源通過(guò)所述氣體管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入包含氮?dú)獾牡诙磻?yīng)腔環(huán)境氣體，使得所述反應(yīng)腔中充滿所述第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體；從而使得所述反應(yīng)腔11內(nèi)形成含氮?dú)獾诙磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境。然后所述氮源氣體源和所述III族源分別通過(guò)管道13向所述反應(yīng)腔11輸入氮源氣體和III族源。所述氮源氣體和所述III族源氣體在所述反應(yīng)腔11內(nèi)的含氮?dú)獾诙磻?yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中，在所述被加熱的襯底上反應(yīng)并沉積形成所述氮化III族材料量子阱層。其中，所述氮源氣體優(yōu)選的氨氣。所述III族源優(yōu)選的可以是鋁源、鎵源和銦源中的一種或多種，從而在所述N型氮化III族材料層上優(yōu)選的沉積形成InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN 或 InAlGaN/AlGaN 量子阱層；其中，優(yōu)選的所述鋁源為三甲基鋁、所述鎵源為三甲基鎵、所述銦源為三甲基銦。由于所述第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體中含有氮?dú)猓?dāng)所述氮源氣體分解出氮原子并與所述III族源氣體反反應(yīng)時(shí)，第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體中的氮?dú)饪梢宰柚顾龅咏Y(jié)合成為氮?dú)?，從而保證了從氮源氣體中分解出來(lái)的氮原子的量，使得沉積所述氮化III族材料量子阱的速率提高。優(yōu)選的，當(dāng)所述氮化III族材料量子阱層為含銦的氮化III族材料量子阱層，如所述氮化 III 族材料量子阱層為 InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN 或 InAlGaN/AlGaN 量子阱層時(shí)，所述第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)猓捎谑褂玫獨(dú)庾鳛榈诙磻?yīng)腔環(huán)境氣體不會(huì)對(duì)銦源氣體與氮源氣體反應(yīng)產(chǎn)生影響，使得所述氮化III族材料量子阱層的成分穩(wěn)定，沉積過(guò)程中容易控制氮化III族材料量子阱層的成分。當(dāng)在步驟S32中完成沉積所述氮化III族材料量子阱層后，需要執(zhí)行步驟S33以在所述氮化III族材料量子阱層上沉積一層P型氮化III族材料層。在步驟S33中，所述環(huán)境氣體源通過(guò)所述氣體管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入包含氮?dú)獾牡谌磻?yīng)腔環(huán)境氣體，使得所述反應(yīng)腔11中充滿所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體；從而使得所述反應(yīng)腔11內(nèi)形成含氮?dú)獾牡谌磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境。然后所述氮源氣體源和所述III族源分別通過(guò)管道13向所述反應(yīng)腔11輸入氮源氣體和III族源；同時(shí)一 P型摻雜源也同時(shí)被輸入到所述反應(yīng)腔11中。所述氮源氣體和所述III族源以及所述P型摻雜源在所述反應(yīng)腔11內(nèi)的第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中，在所述被加熱的襯底上反應(yīng)并沉積形成所述P型氮化III族材料層。其中，所述氮源氣體優(yōu)選的氨氣；所述P型摻雜源為鎂源。所述III族源可選的可以是鋁源、鎵源或銦源，所述P型氮化III族材料分別為對(duì)應(yīng)的P型氮化鋁、P型氮化鎵和P型氮化銦；其中，優(yōu)選的所述鋁源為三甲基鋁、所述鎵源為三甲基鎵、所述銦源為三甲基銦。由于所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體中含有氨氣，當(dāng)所述氮源氣體分解出氮原子并與所述III族源反應(yīng)時(shí)，第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體中的氮?dú)饪梢宰柚顾龅咏Y(jié)合成為氮?dú)?，從而保證了從氮源氣體中分解出來(lái)的氮原子的量，使得沉積所述P型氮化III族材料層的速率提高。優(yōu)選的，所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w；由于氫氣對(duì)氮源氣體與III族源氣體反應(yīng)生成氮化III族材料層具有催化作用，可以使得生成的P型氮化III族材料層具有一些特殊的形貌以優(yōu)化不同的結(jié)構(gòu)，可以使得生成的P型氮化III族材料層更加致密。進(jìn)一步優(yōu)選的所述氮?dú)馀c氫氣的比例應(yīng)大于等于1: 9，以保證氮源氣體分解出來(lái)的氮原子基本不會(huì)結(jié)合成為 氮?dú)夥肿印＿M(jìn)一步優(yōu)選的，所述III族源氣體為鋁源或鎵源。由于銦源等的原子量大的III族元素源與氮源氣體反應(yīng)過(guò)程中，氫氣會(huì)影響銦原子和氮原子結(jié)合，從而降低所述沉積形成氮化III族材料中III材料的成分均勻穩(wěn)定，如果氫氣濃度較高，甚至形不成相應(yīng)的氮化III族材料，然而，氫氣對(duì)銦原子或鋁原子和氮原子結(jié)合的影響較少，因此，當(dāng)所述使用氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w作為第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體時(shí)，所述III族源氣體優(yōu)選的為鋁源或鎵源。優(yōu)選的，所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)?，由于反?yīng)腔中沒(méi)有了氫氣，因此，不會(huì)影響III族原子與氮原子的結(jié)合，使得沉積形成的氮化III材料的成分均勻穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的LED外延片沉積方法中，所述氮源氣體和所述III族源在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層；由于所述氮源氣體和所述III族源在所述包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)，即所述氮源氣體和所述III族源氣體的反應(yīng)環(huán)境中具有一定的氮?dú)鈮?，?dāng)所述氮源氣體分解出氮原子時(shí)，所述氮?dú)鈺?huì)抑制所述氮原子合成為氮?dú)釴2，從而增加了反應(yīng)氣體中有效的氮原子成分，提高所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層的沉積速率，進(jìn)而使得所述LED外延片沉積效率，減少氮源氣體的使用量。請(qǐng)參閱圖4，圖4是實(shí)施本發(fā)明LED外延片沉積方法第二實(shí)施方式的LED外延片沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。所述LED外延片沉積設(shè)備2與所述外延片沉積設(shè)備I基本相同，其區(qū)別在于:所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體為所述氮源氣體和所述III族源氣體的的載氣。所述環(huán)境氣體源通過(guò)氣體管道連接到所述氮源氣體源和所述III族源；所述氮源氣體源和所述III族源再分別通過(guò)氣體管道23連接到所述反應(yīng)腔21。所述環(huán)境氣體源輸出的反應(yīng)腔環(huán)境氣體分別通過(guò)氣體管道輸入到所述氮源氣體源和所述III族源中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體分別在所述氮源氣體源和所述III族源中攜帶上氮源氣體或III族源并分別通過(guò)氣體管道23傳輸?shù)剿龇磻?yīng)腔21中。所述第二實(shí)施方式的LED外延片沉積方法和第一實(shí)施方式的LED外延片沉積方法基本相同，其區(qū)別在于:所述含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)`境氣體作為所述氮源氣體和所述III族源的載氣。所述含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體載著所述氮源氣體和所述III族源同時(shí)傳輸?shù)剿龇磻?yīng)腔21中。本發(fā)明并非限定于上述實(shí)施方式所述；如在第一實(shí)施方式中LED外延片沉積方法中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體可以先于所述氮源氣體和所述III族源氣體被輸入到所述反應(yīng)腔11中；所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體也可以與所述氮源氣體和所述III族源同時(shí)被輸入到所述反應(yīng)腔11中；在以上所述的LED外延片沉積方法中，所述步驟S31中沉積形成的N型氮化III族材料層為N氮化鎵材料層，所述步驟S32中沉積形成的氮化III族材料量子阱層為InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN或InAlGaN/AlGaN量子阱層，所述步驟S33中沉積形成的P型氮化III族材料層為P型氮化鎵材料層。在所述第二實(shí)施方式的LED外延片沉積方法中，所述含氮?dú)獾姆磻?yīng)環(huán)境氣體也可以只作為所述氮源氣體或所述III族源的載氣，其中優(yōu)選的所述含氮?dú)獾姆磻?yīng)環(huán)境氣體作為所述氮源氣體的載氣，如此所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體可以與所述氮源氣體可以充分混合，從而更好阻止氮原子結(jié)合成為氮?dú)夥肿?。所述反?yīng)腔過(guò)氣體的中的氮?dú)庖部梢允窍扰c所述氮源氣體先混合，然后與所述氮?dú)庠礆怏w一起傳輸?shù)剿龇磻?yīng)腔中。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種LED外延片沉積方法，所述LED外延片包括襯底、N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層；所述LED外延片沉積方法包括:提供一反應(yīng)腔，襯底被放置到反應(yīng)腔中；在所述反應(yīng)腔中加熱所述襯底；向所述反應(yīng)腔中通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:沉積所述N型氮化III族材料層或所述P型氮化III族材料層的過(guò)程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述通入氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘壤笥诘扔?:9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述氮化III族材料量子阱層為含銦(In)的氮化III族材料量子阱層，在沉積形成所述氮化III族材料量子阱層的過(guò)程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)狻?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:沉積所述N型氮化III族材料層或所述P型氮化III族材料層的過(guò)程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體至少作為所述氮源氣體和所述III族源氣體之一的載氣，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體、所述氮源氣體和所述III族源氣體同時(shí)通入所述反應(yīng)腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:沉積所述N型氮化III族材料層或所述P型氮化III族材料層的過(guò)程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體作為所述氮源氣體的載氣，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體與 所述氮源氣體同時(shí)通入所述反應(yīng)腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述N型氮化III族材料層為N型氮化鎵材料層，所述P型氮化III族材料層為P型氮化鎵材料層；沉積所述N型氮化III族材料層或所述P型氮化III族材料層的過(guò)程中，所述III族源為鎵源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述氮化III族材料量子阱層為 InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN 或 InAlGaN/AlGaN 量子阱層；沉積所述氮化III族材料量子阱層的過(guò)程中，所述III族源氣體為鎵源、銦源和氮源氣體的混合氣體、鋁源和氮源的混合氣體或銦源、鋁源和氮源氣體的混合氣體。
10.一種LED外延片沉積設(shè)備，其包括反應(yīng)腔和氣體源；其特征在于:所述氣體源包括與所述反應(yīng)腔連接的氮源氣體源、III族源和反應(yīng)腔環(huán)境氣體源，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源與反應(yīng)腔連接，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源用于向所述反應(yīng)腔通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；所述氮源氣體源和所述III族源分別向所述反應(yīng)腔通入氮源氣體和III族源，所述氮源氣體和III族源在反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并沉積形成所述LED外延片的N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED外延片沉積設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體源為氮?dú)庠?，所述氮?dú)庠聪蛩龇磻?yīng)腔提供氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)腔環(huán)境氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED外延片沉積方法及用于實(shí)施該方法的LED外延片沉積設(shè)備。所述LED外延片包括襯底、N型氮化III族材料層、氮化III族材料量子阱層和P型氮化III族材料層；所述LED外延片沉積方法包括提供一反應(yīng)腔，襯底被放置到反應(yīng)腔中；在所述反應(yīng)腔中加熱所述襯底；向所述反應(yīng)腔中通入包含氮?dú)獾姆磻?yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境中反應(yīng)并在所述襯底上沉積形成所述N型氮化III族材料層、所述氮化III族材料量子阱層和所述P型氮化III族材料層。本發(fā)明的LED外延片沉積方法能夠提高LED外延片的沉積速率。
文檔編號(hào)C30B29/38GK103088416SQ201210592958
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者林翔, 梁秉文 申請(qǐng)人:光達(dá)光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司