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、II1-V半導(dǎo)體材料層沉積方法及用于實(shí)施該方法的沉積設(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LED外延片的所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層的過程，發(fā)現(xiàn)所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層生長速度和組分難以控制的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層；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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。本發(fā)明還提供一種解決上述問題的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V族源氣體源、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)腔通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；所述V族源氣體源和所述III族源分別向所述反應(yīng)腔通入V族源氣體和包含鎵源的III族源，所述V族源氣體和包含鎵源的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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、氮含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。本發(fā)明還提供一種含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法。一種含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其包括: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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，造成所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層生長速度和組分難以控制原因是:所述環(huán)境氣體為氫氣；由于氫氣會與已經(jīng)沉積形成的所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層表面的氮化鎵分子反應(yīng)，造成對所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層中鎵的腐蝕，從而造成所述N型氮化鎵材料層和所述P型氮化鎵材料層生長速度和組分難以控制的問題。其它含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料LED外延片的沉積過程中，氫氣也會與其中的鎵的V族化合物分子的反應(yīng)，因此要會存在含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層生長速度和組分難以控制的問題。在本發(fā)明的LED外延片沉積方法中，使用氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為所述LED外延片沉積過程中的環(huán)境氣體，由于環(huán)境氣體中沒有了氫氣成分，因此消除了氫氣與已經(jīng)沉積形成的所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料表面的鎵的V族化合物分子反應(yīng)，使得所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層生長速度和組分能夠較容易控制。


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。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)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。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實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
請參閱圖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、V族源氣體源和反應(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中輸入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體，作為反應(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)選的是氮?dú)狻Ｋ鯥II族源和所述V族源氣體源分別用于向所述反應(yīng)腔11輸入包含鎵源的III族源和V族源氣體。所述包含鎵源的III族源和V族源氣體在所述反應(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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。其中所述III族源優(yōu)選的是鎵源或鎵源與鋁源、鎵源和銦源的組合，所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，如為氨氣。請參閱圖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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。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)到工藝需要的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料沉積溫度。請同時(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)腔通入的第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體，所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體；向反應(yīng)腔中通入包含鎵源的III族源和V族源氣體，同時(shí)通A N型參雜氣體，所述III族源和所述V族源氣體在第一反應(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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。S32:向所述反應(yīng)腔通入的第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體，所述第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體；向反應(yīng)腔中通入包含鎵源的III族源和V族源氣體，所述III族源和所述V族源氣體在第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層上沉積形成含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層。S33:向所述反應(yīng)腔通入的第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體，所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體；向反應(yīng)腔中通入包含鎵源的III族源和V族源氣體，同時(shí)通A P型參雜氣體，所述in族源和所述V族源氣體在第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中反應(yīng)并在所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層上沉積形成P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。在上述步驟S31中，所述環(huán)境氣體源通過所述管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入由氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體構(gòu)成第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體，使得所述反應(yīng)腔11中充滿所述氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體。然后所述V族源氣體源和所述含鎵源的III族源分別通過氣體管道13向所述反應(yīng)腔11輸入V族源氣體和含鎵源的III族源；同時(shí)一 N型摻雜氣體也被輸入到所述反應(yīng)腔11中。所述V族源氣體和所述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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。其中，所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，如所述V族源氣體為氨氣，所述形成的N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為N型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層；所述N型摻雜氣體為硅烷。所述含鎵源的III族源優(yōu)選的可以是鎵源或鎵源和鋁源的混合源，所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料分別為對應(yīng)的N型鎵的V族化合物或N型鋁鎵的V族化合物；其中，優(yōu)選的，所述含鎵源的III族源為鎵源，如所述含鎵源的III族源為三甲基鎵，所述形成的N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為N型鎵的V族化合物半導(dǎo)體材料層，優(yōu)選的為N型氮化鎵半導(dǎo)體材料層。由于所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體，環(huán)境氣體中沒有了氫氣成分，因此消除了氫氣與已經(jīng)沉積形成的所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料表面的鎵的V族化合物分子反應(yīng)，使得所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層生長速度和組分能夠較容易控制。當(dāng)所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，所述形成的N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為N型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層時(shí)，所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體中，優(yōu)選的，通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比應(yīng)該大于等于1: 10;由于氮源氣體分解出來的用于反應(yīng)的氮原子會結(jié)合形成氮?dú)夥肿樱h(huán)境氣體中的氮?dú)夥肿涌梢砸种频拥慕Y(jié)合成氮?dú)夥肿?；?dāng)通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比大于等于1: 10時(shí)，可以保證氮源氣體分解出來的氮原子基本不會結(jié)合成為氮?dú)夥肿?。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)猓捎诘獨(dú)獾膬r(jià)格便宜，可以降低工藝成本，而且可以使得氮源氣體分解出來的氮原子盡可能少的結(jié)合成氮?dú)夥肿?。?dāng)在步驟S31中完成沉積所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層后，需要執(zhí)行步驟S32以在所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層上沉積一層含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層。在所述步驟S32中，所述環(huán)境氣體源通過所述氣體管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入由氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體構(gòu)成的第二反應(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)形成由氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體構(gòu)成第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體環(huán)境。然后所述V族源氣體源和所述III族源分別通過管道13向所述反應(yīng)腔11輸入V族源氣體和含鎵源的III族源。所述V族源氣體和所述含鎵源的III族源在所述反應(yīng)腔11內(nèi)的第二反應(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)并沉積形成所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層。其中，所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，如所述V族源氣體為氨氣，所述形成的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層為含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料量子阱層。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型鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層上優(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)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體，環(huán)境氣體中沒有了氫氣成分，因此消除了氫氣與已經(jīng)沉積形成的所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層表面的鎵的V族化合物分子反應(yīng)，使得所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層生長速度和組分能夠較容易控制。當(dāng)所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，所述形成的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層為含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料量子阱層時(shí)，所述第二反應(yīng)腔環(huán)境氣體中，優(yōu)選的，通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比應(yīng)該大于等于1: 10;由于氮源氣體分解出來的用于反應(yīng)的氮原子會結(jié)合形成氮?dú)夥肿?，而環(huán)境氣體中的氮?dú)夥肿涌梢砸种频拥慕Y(jié)合成氮?dú)夥肿?；?dāng)通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比大于等于1: 10時(shí)，可以保證氮源氣體分解出來的氮原子基本不會結(jié)合成為氮?dú)夥肿印＿M(jìn)一步優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)猓捎诘獨(dú)獾膬r(jià)格便宜，可以降低工藝成本，而且可以使得氮源氣體分解出來的氮原子盡可能少的結(jié)合成氮?dú)夥肿印．?dāng)在步驟S32中完成沉積所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層后，需要執(zhí)行步驟S33以在所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層上沉積一層P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。在步驟S33中，所述環(huán)境氣體源通過所述管道13向所述反應(yīng)腔11中輸入由氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體構(gòu)成第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體，使得所述反應(yīng)腔11中充滿所述氮?dú)饣虻獨(dú)夂投栊詺怏w的混合氣體。然后所述V族源氣體源和所述含鎵源的III族源分別通過氣體管道13向所述反應(yīng)腔11輸入V族源氣體和含鎵源的III族源；同時(shí)一 P型摻雜氣體也被輸入到所述反應(yīng)腔11中。所述V族源氣體和所述III族源以及所述P型摻雜氣體在所述反應(yīng)腔11內(nèi)的第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體的環(huán)境中，在所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層上反應(yīng)并沉積形成所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。其中，所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，如所述V族源氣體為氨氣，所述形成的P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為P型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層；所述P型摻雜氣體為鎂源氣體。所述含鎵源的III族源優(yōu)選的可以是鎵源或鎵源和鋁源的混合源，所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料分別為對應(yīng)的P型鎵的V族化合物或P型鋁鎵的V族化合物；其中，優(yōu)選的所述含鎵源的III族源為鎵源，如所述含鎵源的III族源為三甲基鎵，所述形成的P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為P型鎵的V族化合物半導(dǎo)體材料層，優(yōu)選的為P型氮化鎵半導(dǎo)體材料層。由于所述第一反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體，環(huán)境氣體中沒有了氫氣成分，因此消除了氫氣與已經(jīng)沉積形成的所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料表面的鎵的V族化合物分子反應(yīng)，使得所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層生長速度和組分能夠較容易控制。當(dāng)所述V族源氣體優(yōu)選的為氮源氣體，所述形成的P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為P型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層時(shí)所述第三反應(yīng)腔環(huán)境氣體中，優(yōu)選的，通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比應(yīng)該大于等于1: 10;由于氮源氣體分解出來的用于反應(yīng)的氮原子會結(jié)合形成氮?dú)夥肿?，而環(huán)境氣體中的氮?dú)夥肿涌梢砸种频拥慕Y(jié)合成氮?dú)夥肿?；?dāng)通入氮?dú)獾牧髁颗c通入的環(huán)境氣體流量之比大于等于1: 10時(shí)，可以保證氮源氣體分解出來的氮原子基本不會結(jié)合成為氮?dú)夥肿?。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體優(yōu)選的為氮?dú)?，由于氮?dú)獾膬r(jià)格便宜，可以降低工藝成本，而且可以使得氮源氣體分解出來的氮原子盡可能少的結(jié)合成氮?dú)夥肿?。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的LED外延片沉積方法中，使用氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為所述LED外延片沉積過程中的環(huán)境氣體，由于環(huán)境氣體中沒有了氫氣成分，因此消除了氫氣與已經(jīng)沉積形成的所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料表面的鎵的V族化合物分子反應(yīng)，使得所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層生長速度和組分能夠較容易控制。請參閱圖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V族源氣體和所述包含鎵源的III族源氣體的的載氣。所述環(huán)境氣體源通過氣體管道連接到所述V族源氣體源和所述III族源；所述V族源氣體源和所述III族源再分別通過氣體管道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)境氣體分別通過氣體管道輸入到所述V族源氣體源和所述III族源中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體分別在所述V族源氣體源和所述III族源中攜帶上V族源氣體或III族源并分別通過氣體管道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:所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體作為所述V族源氣體和所述III族源的載氣。所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體載著所述V族源氣體和所述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V族源氣體和所述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V族源氣體和所述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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料為N氮化鎵材料層，所述步驟S32中沉積形成的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層為 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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為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，所述反應(yīng)環(huán)境氣體也可以只作為所述V族源氣體或所述III族源的載氣，其中優(yōu)選的所述含反應(yīng)環(huán)境氣體作為所述V族源氣體的載氣，如此所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體可以與所述V族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)腔過氣體的中的氮?dú)庖部梢允窍扰c所述V族源氣體先混合，然后與所述V族源氣體一起傳輸?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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層；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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。
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:所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層分別為N型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層、含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層；所述通入氮?dú)馀c總的環(huán)境氣體的流量比例大于等于1: 10。
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:沉積所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層過程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體均為氮?dú)狻?br> 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N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層分別為鎵的V族化合物半導(dǎo)體材料層和所述P型鎵的V族化合物半導(dǎo)體材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述N型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層和所述P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層分別為N型氮化鎵半導(dǎo)體材料層和P型氮化鎵半導(dǎo)體材料層，所述III族源為鎵源，所述V族源氣體為氮源氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延片沉積方法，其特征在于:所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層為 InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN 或 InAlGaN/AlGaN 量子阱層；沉積所述含鎵II1-V族 半導(dǎo)體材料量子阱層的過程中，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。
7.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V族源氣體和所述III族源氣體之一的載氣，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體、所述V族源氣體和所述III族源氣體同時(shí)通入所述反應(yīng)腔。
8.—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V族源氣體源、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)腔通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；所述V族源氣體源和所述III族源分別向所述反應(yīng)腔通入V族源氣體和包含鎵源的III族源，所述V族源氣體和包含鎵源的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型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層、氮含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8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)庠矗龅獨(dú)庠聪蛩龇磻?yīng)腔提供氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)腔環(huán)境氣體。
10.一種含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其包括: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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其特征在于:含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為含鎵氮化III族半導(dǎo)體材料層；所述通入氮?dú)馀c總的環(huán)境氣體的流量比例大于等于1: 10。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其特征在于:沉積所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層過程中，所述反應(yīng)腔環(huán)境氣體為氮?dú)狻?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其特征在于:所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層為鎵的V族化合物半導(dǎo)體材料層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料層沉積方法，其特征在于:所述含鎵II1-V族半導(dǎo)體材料`層為氮化鎵半導(dǎo)體材料層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED外延片沉積方法所述LED外延片包括襯底、N型含鎵III-V族半導(dǎo)體材料層、含鎵III-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和P型含鎵III-V族半導(dǎo)體材料層；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)腔中通入氮?dú)饣虻獨(dú)馀c惰性氣體的混合氣體作為反應(yīng)腔環(huán)境氣體；向所述反應(yīng)腔中通入V族源氣體和包含鎵源的III族源；所述V族源氣體和所述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型含鎵III-V族半導(dǎo)體材料層、所述含鎵III-V族半導(dǎo)體材料量子阱層和所述P型含鎵III-V族半導(dǎo)體材料層。本發(fā)明的LED外延片沉積方法能夠提高LED外延片的沉積速率或組分的穩(wěn)定性。
文檔編號C30B29/38GK103078016SQ201210592780
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者梁秉文 申請人:光達(dá)光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司