LED外延片沉积方法和LED外延片沉积设备技术

本发明专利技术涉及一种LED外延片沉积方法所述LED外延片包括衬底、N型含镓III-V族半导体材料层、含镓III-V族半导体材料量子阱层和P型含镓III-V族半导体材料层；所述LED外延片沉积方法包括：提供一反应腔，衬底被放置到反应腔中；在所述反应腔中加热所述衬底；向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；向所述反应腔中通入V族源气体和包含镓源的III族源；所述V族源气体和所述III族源在所述反应腔环境气体环境中反应，并在所述衬底上沉积形成所述N型含镓III-V族半导体材料层、所述含镓III-V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓III-V族半导体材料层。本发明专利技术的LED外延片沉积方法能够提高LED外延片的沉积速率或组分的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED外延片生产
，特别涉及一种LED外延片沉积方法、II1-V半导体材料层沉积方法及用于实施该方法的沉积设备。
技术介绍
自氮化镓(GaN)基第三代半导体材料的兴起，蓝光发光二极管(LED)外延结构研制成功，发光二极管芯片的发光强度和白光发光效率不断提高。半导体发光元件被认为是下一代进入通用照明领域的新型光源，因此得到广泛关注。现有技术中的氮化镓LED外延片通常包括依次层叠的N型氮化镓材料层、铟钾氮/氮化镓材料量子阱层和P型氮化镓材料层。沉积所述氮化镓LED外延片的方法通常包括:提供一反应腔，待处理衬底设置在反应腔中；向所述反应腔中通入氢气，所述氢气作为所述反应腔中的环境气体，向所述反应腔中通入镓源(如:三甲基镓(TMG))和氮源气体(氨气(NH3))，同时通入N型掺杂气体，所述镓源和所述氮源气体在氢气环境气体的环境中反应并在所述衬底上沉积形成一层N型氮化镓材料层；接着，向所述反应腔中通入如氮气，所述氮气作为所述反应腔中的环境气体，向所述反应腔中通入镓源、铟源和氮源气体，所述镓源、铟源和氮源气体在氮气环境气体的环境中反应并在所述N型氮化镓材料层上沉积形成铟镓氮/氮化镓量子阱层；然后，向所述反应腔中通入氢气，所述氢气作为所述反应腔中的环境气体，向所述反应腔中通入镓源气体和氮源气体，同时通入P型掺杂源，所述镓源和所述氮源气体在氢气环境气体的环境中反应并在所述衬底上沉积形成一层P型氮化镓材料层。现有技术沉积所述LED外延片的所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层的过程，发现所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层生长速度和组分难以控制的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，有必要提供一种能解决上述问题的LED外延片沉积方法。一种LED外延片沉积方法，所述LED外延片包括衬底、N型含镓II1-V族半导体材料层、含镓II1-V族半导体材料量子阱层和P型含镓II1-V族半导体材料层；所述LED外延片沉积方法包括:提供一反应腔，衬底被放置到反应腔中；在所述反应腔中加热所述衬底；向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；向所述反应腔中通入V族源气体和包含镓源的III族源；所述V族源气体和所述III族源在所述反应腔环境气体环境中反应并在所述衬底上沉积形成所述N型含镓II1-V族半导体材料层、所述含镓II1-V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层。本专利技术还提供一种解决上述问题的LED外延片沉积设备。一种LED外延片沉积设备，其包括反应腔和气体源；所述气体源包括与所述反应腔连接的V族源气体源、III族源和反应腔环境气体源，所述反应腔环境气体源与反应腔连接，所述反应腔环境气体源用于向所述反应腔通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；所述V族源气体源和所述III族源分别向所述反应腔通入V族源气体和包含镓源的III族源，所述V族源气体和包含镓源的III族源在反应腔环境气体环境中反应并沉积形成所述LED外延片的N型含镓II1-V族半导体材料层、氮含镓II1-V族半导体材料量子阱层和P型含镓II1-V族半导体材料层。本专利技术还提供一种含镓II1-V族半导体材料层沉积方法。一种含镓II1-V族半导体材料层沉积方法，其包括:提供一反应腔，衬底被放置到反应腔中；在所述反应腔中加热所述衬底；向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；向所述反应腔中通入V族源气体和包含镓源的III族源；所述V族源气体和所述III族源在所述反应腔环境气体环境中反应并在所述衬底上沉积形成所述含镓II1-V族半导体材料层。专利技术人发现，造成所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层生长速度和组分难以控制原因是:所述环境气体为氢气；由于氢气会与已经沉积形成的所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层表面的氮化镓分子反应，造成对所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层中镓的腐蚀，从而造成所述N型氮化镓材料层和所述P型氮化镓材料层生长速度和组分难以控制的问题。其它含镓II1-V族半导体材料LED外延片的沉积过程中，氢气也会与其中的镓的V族化合物分子的反应，因此要会存在含镓II1-V族半导体材料层生长速度和组分难以控制的问题。在本专利技术的LED外延片沉积方法中，使用氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为所述LED外延片沉积过程中的环境气体，由于环境气体中没有了氢气成分，因此消除了氢气与已经沉积形成的所述含镓II1-V族半导体材料表面的镓的V族化合物分子反应，使得所述含镓II1-V族半导体材料层生长速度和组分能够较容易控制。附图说明图1是实施本专利技术LED外延片沉积方法第一实施方式的LED外延片沉积设备结构示意图。图2是本专利技术LED外延片沉积方法第一实施方式的方法流程图。图3是执行图2所不步骤S3的方法流程图。图4是实施本专利技术LED外延片沉积方法第二实施方式的LED外延片沉积设备结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。请参阅图1，图1是实施本专利技术LED外延片沉积方法第一实施方式的LED外延片沉积设备结构示意图。所述LED外延片沉积设备I包括反应腔11、气体源12和气体管道13。所述气体管道13连接所述反应腔11和所述气体源12。所述气体源12通过所述气体管道13向所述反应腔11中输入反应气体和反应腔环境气体。所述反应腔11包括设置在所述反应腔11顶部的喷淋头以及设置在所述反应腔11底部的衬底承载座14和加热器15。所述喷淋头与所述衬底承载座14相对设置。所述衬底承载座14用于承载待处理衬底。所述喷淋头与所述气体管道13相连。所述喷淋头用于引入反应气体，并将所述反应气体喷射到承载在所述衬底承载座14上的衬底上。所述加热器15用于加热所述衬底。所述气体源12包括III族源、V族源气体源和反应腔环境气体源。所述反应腔环境气体源用于向所述反应腔11中输入氮气或氮气与惰性气体的混合气体，作为反应腔环境气体。所述反应腔环境气体输入到所述反应腔11中，使得所述反应腔11中充满所述反应腔环境气体。所述反应腔环境气体优选的是氮气。所述III族源和所述V族源气体源分别用于向所述反应腔11输入包含镓源的III族源和V族源气体。所述包含镓源的III族源和V族源气体在所述反应腔环境气体的环境中分解、反应并在所述衬底上沉积形成所述LED外延片的N型含镓II1-V族半导体材料层、含镓II1-V族半导体材料量子阱层和P型含镓II1-V族半导体材料层。其中所述III族源优选的是镓源或镓源与铝源、镓源和铟源的组合，所述V族源气体优选的为氮源气体，如为氨气。请参阅图2，图2是本专利技术LED外延片沉积方法第一实施方式的方法流程图。所述LED外延片沉积方法可以在如上所述的LED外延片沉积设备中进行；所述LED外延片沉积方法包括以下步骤:S1:提供一反应腔，将待处理衬底放置到所述反应腔中；S2:加热所述衬底；S3:向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延片沉积方法所述LED外延片包括衬底、N型含镓III?V族半导体材料层、含镓III?V族半导体材料量子阱层和P型含镓III?V族半导体材料层；所述LED外延片沉积方法包括：提供一反应腔，衬底被放置到反应腔中；在所述反应腔中加热所述衬底；向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；向所述反应腔中通入V族源气体和包含镓源的III族源；所述V族源气体和所述III族源在所述反应腔环境气体环境中反应并在所述衬底上沉积形成所述N型含镓III?V族半导体材料层、所述含镓III?V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓III?V族半导体材料层。

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片沉积方法所述LED外延片包括衬底、N型含镓II1-V族半导体材料层、含镓II1-V族半导体材料量子阱层和P型含镓II1-V族半导体材料层；所述LED外延片沉积方法包括:提供一反应腔，衬底被放置到反应腔中；在所述反应腔中加热所述衬底；向所述反应腔中通入氮气或氮气与惰性气体的混合气体作为反应腔环境气体；向所述反应腔中通入V族源气体和包含镓源的III族源；所述V族源气体和所述III族源在所述反应腔环境气体环境中反应并在所述衬底上沉积形成所述N型含镓II1-V族半导体材料层、所述含镓II1-V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层。2.根据权利要求1所述的LED外延片沉积方法，其特征在于:所述N型含镓II1-V族半导体材料层、所述含镓II1-V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层分别为N型含镓氮化III族半导体材料层、含镓氮化III族半导体材料量子阱层和P型含镓氮化III族半导体材料层；所述通入氮气与总的环境气体的流量比例大于等于1: 10。3.根据权利要求1所述的LED外延片沉积方法，其特征在于:沉积所述N型含镓II1-V族半导体材料层、所述含镓II1-V族半导体材料量子阱层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层过程中，所述反应腔环境气体均为氮气。4.根据权利要求1所述的LED外延片沉积方法，其特征在于:所述N型含镓II1-V族半导体材料层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层分别为镓的V族化合物半导体材料层和所述P型镓的V族化合物半导体材料层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的LED外延片沉积方法，其特征在于:所述N型含镓II1-V族半导体材料层和所述P型含镓II1-V族半导体材料层分别为N型氮化镓半导体材料层和P型氮化镓半导体材料层，所述III族源为镓源，所述V族源气体为氮源气体。6.根据权利要求5所述的LED外延片沉积方法，其特征在于:所述含镓II1-V族半导体材料量子阱层为 InGaN/GaN、InAlGaN/GaN、InGaN/AlGaN 或 InAlGaN/AlGaN 量子阱层；沉积所述含镓II1-V族 半导体材料量子阱层的过程中，所述III族源气体为镓源、铟源和氮源气体的混合气体、铝源和氮源的混合气体或...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁秉文，
申请(专利权)人：光达光电设备科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：