LED外延片沉積方法和LED外延片沉積設備技術

本發明專利技術涉及一種LED外延片沉積方法及用于實施該方法的LED外延片沉積設備。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：提供一反應腔，襯底被放置到反應腔中；在所述反應腔中加熱所述襯底；向所述反應腔中通入包含氮氣的反應腔環境氣體；向所述反應腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應腔環境氣體環境中反應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。本發明專利技術的LED外延片沉積方法能夠提高LED外延片的沉積速率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及LED外延片生產
，特別涉及一種LED外延片沉積方法及用于實施該方法的LED外延片沉積設備。
技術介紹
自氮化鎵(GaN)基第三代半導體材料的興起，藍光發光二極管(LED)外延結構研制成功，發光二極管芯片的發光強度和白光發光效率不斷提高。半導體發光元件被認為是下一代進入通用照明領域的新型光源，因此得到廣泛關注。現有技術中的氮化鎵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:提供一反應腔，待處理襯底設置在反應腔中；向所述反應腔中通入氫氣，所述氫氣作為所述反應腔中的環境氣體，向所述反應腔中通入鎵源(如:三甲基鎵(TMG))和氮源氣體(氨氣(NH3))，同時通入N型摻雜氣體，所述鎵源和所述氮源氣體在氫氣環境氣體的環境中反應并在所述襯底上沉積形成一層N型氮化鎵材料層；接著，向所述反應腔中通入如氮氣，所述氮氣作為所述反應腔中的環境氣體，向所述反應腔中通入鎵源、銦源和氮源氣體，所述鎵源、銦源和氮源氣體在氮氣環境氣體的環境中反應并在所述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，向所述反應腔中通入氫氣，所述氫氣作為所述反應腔中的環境氣體，向所述反應腔中通入鎵源氣體和氮源氣體，同時通入P型摻雜源，所述鎵源和所述氮源氣體在氫氣環境氣體的環境中反應并在所述襯底上沉積形成一層P型氮化鎵材料層。現有技術沉積所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層的過程，氮源氣體將會分解出氮原子，氮原子在 與鎵源氣體中分解出的稼原子結合生成氮化鎵；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復合成氮氣分子N2;使得反應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，增加成本。同理，其他氮化III族材料的LED外延片沉積生產過程，在進行薄膜沉積工藝時，也會因為氮源氣體分解出來的氮原子結合成氮氣分子而使得沉積速率降低，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。
技術實現思路
現有技術的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題，因此，有必要提供一種能解決上述問題的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:提供一反應腔，襯底被放置到反應腔中；在所述反應腔中加熱所述襯底；向所述反應腔中通入包含氮氣的反應腔環境氣體；向所述反應腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應腔環境氣體環境中反應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。本專利技術還提供一種解決上述問題的LED外延片沉積設備。一種LED外延片沉積設備，其包括反應腔和氣體源；所述氣體源包括與所述反應腔連接的氮源氣體源、III族源和反應腔環境氣體源，所述反應腔環境氣體源與反應腔連接，所述反應腔環境氣體源用于向所述反應腔通入包含氮氣的反應腔環境氣體；所述氮源氣體源和所述III族源分別向所述反應腔通入氮源氣體和III族源，所述氮源氣體和III族源在反應腔環境氣體環境中反應并沉積形成所述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。 與現有技術相比較，本專利技術的LED外延片沉積方法中，所述氮源氣體和所述III族源在所述包含氮氣的反應腔環境氣體環境中反應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氣的反應腔環境氣體環境中反應，即所述氮源氣體和所述III族源的反應環境中具有一定的氮氣壓，當所述氮源氣體分解出氮原子時，所述氮氣會抑制所述氮原子合成為氮氣N2，從而增加了反應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，進而使得所述LED外延片沉積效率提高，同時減少氮源氣體的使用量。附圖說明圖1是實施本專利技術L ED外延片沉積方法第一實施方式的LED外延片沉積設備結構示意圖。圖2是本專利技術LED外延片沉積方法第一實施方式的方法流程圖。圖3是執行圖2所不步驟S3的方法流程圖。圖4是實施本專利技術LED外延片沉積方法第二實施方式的LED外延片沉積設備結構示意圖。具體實施例方式現有技術的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；現有技術的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題；為解決現有技術的問題，本專利技術提供一能夠提高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:提供一反應腔，襯底被放置到反應腔中；在所述反應腔中加熱所述襯底；向所述反應腔中通入包含氮氣的反應腔環境氣體；向所述反應腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應腔環境氣體環境中反應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。與現有技術相比較，本專利技術的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氣的反應腔環境氣體環境中反應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族源在所述包含氮氣的反應腔環境氣體環境中反應，即所述氮源氣體和所述III族源氣體的反應環境中具有一定的氮氣壓，當所述氮源氣體分解出氮原子時，所述氮氣會抑制所述氮原子合成為氮氣N2，從而增加了反應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。為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術，但是本專利技術還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本專利技術不受下面公開的具體實施例的限制。請參閱圖1，圖1是實施本專利技術LED外延片沉積方法第一實施方式的LED外延片沉積設備結構示意圖。所述LED外延片沉積設備I包括反應腔11、氣體源12和氣體管道13。所述氣體管道13連接所述反應腔11和所述氣體源12。所述氣體源12通過所述氣體管道13向所述反應腔11中輸入反應氣體和反應腔環境氣體。所述反應腔11包括設置在所述反應腔11頂部的噴淋頭以及設置在所述反應腔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本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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：提供一反應腔，襯底被放置到反應腔中；在所述反應腔中加熱所述襯底；向所述反應腔中通入包含氮氣的反應腔環境氣體；向所述反應腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應腔環境氣體環境中反應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。

【技術特征摘要】
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:提供一反應腔，襯底被放置到反應腔中；在所述反應腔中加熱所述襯底；向所述反應腔中通入包含氮氣的反應腔環境氣體；向所述反應腔中通入氮源氣體和III族源；所述氮源氣體和所述III族源在所述反應腔環境氣體環境中反應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.根據權利要求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族材料層的過程中，所述反應腔環境氣體為氫氣和氮氣的混合氣體。3.根據權利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述通入氮氣和氫氣的流量比例大于等于1:9。4.根據權利要求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程中，所述反應腔環境氣體為氮氣。5.根據權利要求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族材料層的過程中，所述反應腔環境氣體為氮氣。6.根據權利要求1所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述反應腔環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，所述反應腔環境氣體、所述氮源氣體和所述III族源氣體同時通入所述反應腔。7.根據權利要求2所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:沉積所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林翔，梁秉文，
申請(專利權)人：光達光電設備科技嘉興有限公司，
類型：發明
國別省市：