專利名稱：化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備，特別是一種有機金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，由于發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的各種優(yōu)勢使得其得到了廣泛的應(yīng)用。然而隨之而來的就是業(yè)內(nèi)對LED的性能要求越發(fā)的苛刻，而LED的制造又是一個需要進行多次材料層沉積的過程，因此，如何保證材料層沉積后能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用，將對LED性能的改進有著重大的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，對各種材料層的沉積都是在一個生長腔室內(nèi)進行的，譬如，是在金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備的同一個生長腔室中進行的，這會導(dǎo)致各種嚴重的問題:一方面，由于各個材料層的沉積是需要不同的溫度范圍，故若在同一個生長腔室內(nèi)沉積各個材料層，則該生長腔室就必須能夠提供一個較大的溫差，例如可以為480°C 1100°C。通常，這個溫度范圍是可以達到的，但是卻不能夠非常精確的控制在沉積某一層時達到所需要的溫度，那么這就使得沉積的各個材料層性能不良，進而導(dǎo)致LED的波長、亮度及開啟電壓等參數(shù)的均勻性變差。另一方面，由于在同一個生長腔室內(nèi)有著多次的溫度變動，那么對每個所需的溫度范圍的可重復(fù)性(repeatability)設(shè)定將會很乏力，因此這將直接的導(dǎo)致基片的可重復(fù)性變差。再者，在同一個生長腔室內(nèi)進行各個材料層的生長不可避免的會使得各個材料層之間產(chǎn)生交叉污染。顯然的，這將會使得形成的材料層質(zhì)量變差。因此，有必要提供一種能夠提聞基片質(zhì)量且制造效率聞的化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中制造的基片性能差和制造效率低的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種適用于在襯底上沉積多層材料層的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其包括傳送腔室、多個生長腔室及多個門閥，所述多個生長腔室分別位于所述傳送腔室的外側(cè)，并皆通過所述門閥與所述傳送腔室相接通；其特征在于，化學(xué)氣相沉積設(shè)備進一步包括基座，至少一個基片承載在所述基座上，所述基座攜帶所述基依次傳輸?shù)剿龆鄠€生長腔室中以在所述基片上完成所述多層材料層的沉積，所述基座的數(shù)量與所述多個生長腔室相對應(yīng)；其中，至少兩個所述生長腔室用于生長所述多層材料層的不同層材料層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本實用新型提供的化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，將沉積的多層材料層分在多個生長腔室內(nèi)進行，如此能夠使得每個生長腔室的反應(yīng)條件容易控制，各層材料分別在不同的反應(yīng)腔中沉積因此，各層之間的沉積不會發(fā)生交叉污染，且多批基片依次連續(xù)在各個反應(yīng)腔中沉積不同的材料層，減少了每個生長腔室的等待時間，這就能夠極大的提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)量，每一批基片與一對應(yīng)的基座一同在各個反應(yīng)腔之間傳輸，取消了基片在各個基座之間轉(zhuǎn)移過程中消耗的時間，進一步提高生產(chǎn)效率。

圖1為本實用新型第一實施方式的在襯底上沉積多層材料層的方法流程圖；圖2為本實用新型第二實施方式的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型第三實施方式的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
由背景技術(shù)中所記載的內(nèi)容可知，現(xiàn)有技術(shù)存在著諸如溫度、污染和生產(chǎn)效率等各方面的問題。本實用新型的核心思想在于，將沉積的多層材料層分在多個生長腔室內(nèi)進行，如此能夠使得每個生長腔室的反應(yīng)條件容易控制，各層材料分別在不同的反應(yīng)腔中沉積因此，各層之間的沉積不會發(fā)生交叉污染，且多批基片依次連續(xù)在各個反應(yīng)腔中沉積不同的材料層，減少了每個生長腔室的等待時間，同時，每一批基片與一對應(yīng)的基座一同在各個反應(yīng)腔之間傳輸，取消了基片在各個基座之間轉(zhuǎn)移過程中消耗的時間，從而提高生產(chǎn)效率。請參考圖1，其為本實用新型第一實施方式提供的在襯底上沉積多層材料層的方法流程圖，利用具有多個生長腔室的化學(xué)氣相沉積設(shè)備進行，包括:步驟一:將一批基片通過一個基座共同傳送至第一生長腔室中，在所述第一生長腔室中對所述基片沉積第一材料層；步驟二:將所述第一生長腔室中的基片和基座共同傳送至第二生長腔室中，在所述第二生長腔室中對所述基片沉積第二材料層；然后，將另一批基片通過另一個基座共同傳送至所述第一生長腔室中，并在所述第一生長腔室中對所述基片沉積第一材料層；步驟三:將所述第二生長腔室中的基片和基座共同取出所述第二生長腔室，然后執(zhí)行步驟二。進一步的,在步驟三中還包括:將所述第二生長腔室中的基片和基座傳送至第三生長腔室中，在所述第三生長腔室中對所述基片沉積第三材料層。由此，本方法給出了在多個生長腔室進行材料層沉積的方法，可以理解的是，本方法中，當所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括第四或更多生長腔室時，也可以使得沉積所述多層材料層中一層的生長腔室中的基片與基座完成沉積后傳輸?shù)匠练e下一層材料層的生長腔室中，同時從沉積前一層材料層的生長腔室中獲得沉積完成前一層材料層的基片與基座。以LED外延片的生長為例，通常需要沉積的多層材料層包括LED外延片的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、量子阱發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層。那么，具體操作可以為:對基片進行清洗處理，例如可以為在1000°C 1200°C溫度下，通入包括氫氣(H2)和氮化氫(NH3),本實施方式優(yōu)選為1100°C，持續(xù)IOmin左右。接著，在所述基片上形成緩沖層(即低溫緩沖層，low-temperature buffer layer),在本實施方式中，所述緩沖層包括氮化鎵層，所述氮化鎵層可以在500 °C下經(jīng)由NH3和TMGa反應(yīng)形成，所述氮化鎵層的厚度約為20nm，所述緩沖層可以在所述第一生長腔室中形成，也可以是在所述第一生長腔室、第二生長腔室和第三生長腔室以外的其他腔室中形成。然后，在所述第一生長腔室中，在所述緩沖層上形成第一材料層，所述第一材料層為N型半導(dǎo)體層，具體的，可以為N型氮化鎵層，優(yōu)選為摻雜硅的氮化鎵，所述摻雜硅的氮化鎵材料在1000°C 1300°C范圍內(nèi)形成；至此，所述第一生長腔室中的反應(yīng)完成。完成第一材料層的沉積后，調(diào)整第一生長腔室中的溫度，調(diào)整后的反應(yīng)腔室的溫度可以根據(jù)工藝要求或生產(chǎn)經(jīng)驗進行設(shè)定和調(diào)整，例如使得第一反應(yīng)腔中的溫度降低至300°C 100°C之間，并通入保護氣，例如是氮氣，以避免所形成的材料層受到損壞。接著，將所述基片在基座的承載下傳送到第二生長腔室中，沉積形成第二材料層，在本實施方式中，所述第二材料層為量子講發(fā)光層(quantum-wellslayer),所述量子講發(fā)光層的材料優(yōu)選的為鎵銦化氮和氮化鎵(GalnN/GaN)，可以在700°C、00°C的范圍內(nèi)形成。與此同時，另一批基片承載在另一個基座被傳輸?shù)剿龅谝簧L腔室中，進行上述形成第一材料層的過程，在此不作贅述。當?shù)诙牧蠈?本實施方式為量子阱發(fā)光層)沉積形成后，同樣的，調(diào)整所述第二生長腔室中的溫度，并通入保護氣。然后，將所述基片在基座的承載下傳送到第三生長腔室中，形成第三材料層，在本實施方式中，所述第三材料層為P型半導(dǎo)體層，具體的，可以為P型氮化鎵層，所述P型氮化鎵層的材料包括摻雜鎂(Mg)的氮鋁化鎵(GaAlN)或摻雜鎂的氮化鎵，可以在800°C、50°C的范圍內(nèi)形成。此時，第一生長腔室和第二生長腔室中分別進行著相應(yīng)的上述過程。同樣的，調(diào)整所述第三生長腔室中的溫度，并通入保護氣，之后將所述基片傳送出化學(xué)氣相沉積設(shè)備。需要說明的是，上述方法中所述的第一生長腔室、第二生長腔室和第三生長腔室不限于僅有一個，也就是說例如第一材料層可以在每個第一生長腔室中分別形成一部分，所述第一材料層依次在多個第一反應(yīng)腔中上漲后形成。這一方面利用不同的生長腔室能夠很容易滿足不同材料層生長的溫度、壓強等條件不同的需要，有利于各層材料層的正常生長；另一方面，一層材料層在多個反應(yīng)腔室中累積形成，可以通過調(diào)節(jié)生長腔室的數(shù)量，使得每個生長腔室的反應(yīng)時間盡可能的相同，從而使得生產(chǎn)過程中盡可能的避免某一或某些腔室處于等待狀態(tài)的問題，大大的提聞了生廣效率。本實用新型提供一種適用于在襯底上沉積多層材料層的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，例如可以完成有機金屬化學(xué)氣相沉積，并以此化學(xué)氣相沉積設(shè)備進一步闡述本實用新型實施方式的沉積多層材料層的方法。請參考圖2，其為本實用新型第二實施方式的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施方式的化學(xué)氣相沉積設(shè)備100包括傳送腔室101、多個生長腔室及多個門閥107，所述多個生長腔室分別位于所述傳送腔室101的外側(cè)，并皆通過所述門閥107與所述傳送腔室101相接通；其中，至少兩個所述生長腔室用于生長所述多層材料層的不同層材料。所述多個生長腔室包括N個所述第一生長腔室1021、X個所述第二生長腔室1022和Y個所述第三生長腔室1023，其中所述N、X和Y均為大于等于I的自然數(shù)；所述N個第一生長腔室1021、所述X個第二生長腔室1022和所述Y個第三生長腔室1023皆可以圍繞在所述傳送腔室101周圍。[0029]另外，請參考圖3，其為本實用新型第三實施方式的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施方式與第二實施方式的區(qū)別在于，所述N個第一生長腔室1021、所述X個第二生長腔室1022和所述Y個第三生長腔室1023皆是層疊排列在所述傳送腔室101周圍。在其他可行的實施方式中，所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023的數(shù)量可以皆是M個，其中M為大于等于N、X和Y中的最大值的自然數(shù)，那么在實際使用時，可以根據(jù)需要有目的的選取所需要的第一生長腔室1021、第二生長腔室1022和第三生長腔室1023的數(shù)量。一般情況下，所述N個第一生長腔室1021內(nèi)的環(huán)境和設(shè)定相同或相近，則所述N個第一生長腔室1021所生長的材料層相同，所述X個第二生長腔室1022和所述Y個第三生長腔室1023同理；而所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023內(nèi)的環(huán)境和設(shè)定可能不同，故所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023優(yōu)選為適用于分別生長不同的材料層。當然，由于各個生長腔室內(nèi)的環(huán)境和設(shè)定是可調(diào)節(jié)的，因此也可以適用于生長相同的材料層，例如可以是所述N個第一生長腔室1021和所述X個第二生長腔室1022用于生長第一種材料層，所述Y個第三生長腔室1023用于生長第二種材料層。所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備100進一步包括多個基座104，至少一個基片承載在所述基座104上，所述基座104攜帶所述基片依次傳輸?shù)剿龆鄠€生長腔室中，以在所述基片上完成所述多層材料層的沉積。優(yōu)選的，所述基座的數(shù)量與所述生長腔室的數(shù)量相同，這可以使得在每個生長腔室都存在基片時，能夠皆存在一個基座用于承載基片在各個生長腔室中傳輸。本實施方式以LED外延片為例進行說明，對于LED外延片而言，至少需要形成N型半導(dǎo)體層、量子阱發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層，則可以利用所述N個所述第一生長腔室1021完成N型半導(dǎo)體層的沉積，所述X個所述第二生長腔室1022完成量子阱發(fā)光層的沉積，所述Y個所述第三生長腔室1023完成P型半導(dǎo)體層的沉積。在本實施方式中，所述基座104攜帶一批基片依次傳輸?shù)剿鯪個第一生長腔室1021、所述X個第二生長腔室1022和所述Y個第三生長腔室1023，優(yōu)選為在每個所述第一生長腔室1021中生長N型半導(dǎo)體層厚度的1/N ;在每個所述第二生長腔室1022生長量子阱發(fā)光層厚度的1/X ;在每個所述第三生長腔室1023生長P型半導(dǎo)體層厚度的1/Y。這是考慮到通常所述N型半導(dǎo)體層、量子阱發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層的厚度以及沉積工藝都有著一定的差異，那么若僅分別使用一個生長腔室來完成這三層的生長，將會導(dǎo)致時間上的不一致，即一個生長腔室中已經(jīng)完成生長，而另一個生長腔室中的生長還遠未結(jié)束，這勢必會降低生產(chǎn)效率，而本實施方式中，通過根據(jù)沉積所述N型半導(dǎo)體層、沉積所述量子阱發(fā)光層和沉積所述P型半導(dǎo)體層的時間，合理配置所述N、X和Y的數(shù)值，從而能夠使得基片在各個生長腔室中的生長時間之差控制在小于等于10分鐘的范圍內(nèi)，使得每個生長腔的等候時間較少，提高生產(chǎn)效率。優(yōu)選的，為了使得各個生長腔室的反應(yīng)時間盡可能的相近或相同，所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023的數(shù)量之比等于沉積所述N型半導(dǎo)體層，所述量子阱發(fā)光層和所述P半導(dǎo)體層的時間之比。具體的，針對所述N型半導(dǎo)體層為N型氮化鎵層，所述量子阱發(fā)光層為鎵銦化氮和氮化鎵多量子阱層，所述P半導(dǎo)體層為P型氮化鎵層，所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023的數(shù)量之比為3:5:1。以所述第一生長腔室1021、所述第二生長腔室1022和所述第三生長腔室1023的數(shù)量分別為3個、5個和I個為例，在實際操作中，通過一個基座104承載至少一個基片傳送到第一個第一生長腔室1021中，形成1/3的N型氮化鎵層，接著，此基座104承載其上的基片傳送到第二個第一生長腔室1021中，繼續(xù)形成1/3的N型氮化鎵層，然后傳送到第3個第一生長腔室1021中，完成所述N型氮化鎵層的形成；之后，該基座104承載其上形成N型氮化鎵層的基片傳送到第一個第二生長腔室1022中，形成1/5的鎵銦化氮和氮化鎵多量子阱層，如此直至在第五個第二生長腔室1022中完成所述鎵銦化氮和氮化鎵多量子阱層的形成；之后該基座104承載其上形成N型半導(dǎo)體層、鎵銦化氮和氮化鎵多量子阱層的基片傳送到第三生長腔室1023中，完成所述P型氮化鎵層的形成；在上述過程中，在該基座104承載所述基片進入第二個第一生長腔室1021中時，另一個基座104承載另一基片進入第一個第一生長腔室1021，進行同樣的過程，如此類推。上述設(shè)定能夠使得所述基片在每個生長腔室中的時間基本一致，從而所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備100的每個腔室始終處于運作狀態(tài)，極大的提高了生產(chǎn)效率。對于所述LED外延片的緩沖層，可以在第一生長腔室1021中形成，則優(yōu)選為增加所述第一生長腔室1021的數(shù)量(這也可以引申為在其他的反應(yīng)腔室或設(shè)備中形成)，也可以是在所述N個第一生長腔室1021中的前η (η為大于等于I的自然數(shù)，且η < N)個第一生長腔室1021中生長所述緩沖層、在剩余Ν-η個第一生長腔室1021中生長所述N型半導(dǎo)體層。需要說明的是，通常η和N僅在取值為I時相同，其他情況下η < N，也就是說，若所述第一生長腔室1021僅為一個，則所述緩沖層和所述N型半導(dǎo)體層在同一生長腔室中形成，當N > 2時，則將所述緩沖層和所述N型半導(dǎo)體層分于不同的所述第一生長腔室1021中形成。所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備100還包括裝載腔室，所述裝載腔室位于所述傳送腔室101的外側(cè)，并通過所述門閥107與所述傳送腔室101相接通。具體的，所述裝載腔室包括基座裝載腔室1031、基片裝載腔室1032及成品裝載腔室1033。所述基座裝載腔室1031用于承載基座104，可以在其內(nèi)完成對基座104的調(diào)整、更換等工作；所述基片裝載腔室1032用于從外界接收基片，然后經(jīng)基座104傳送到生長腔室中，所述成品裝載腔室1033用于接收完成多層材料層生長后的基片，并經(jīng)此腔室傳送出所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備100。所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備100還可以包括裝載器105，所述裝載器105位于所述傳送腔室101中，以便將基片承載于所述基座104中，同時可以完成基片的卸載操作；還可以包括機械傳輸單元106，所述機械傳輸單元106可以位于所述傳送腔室101的中央，從而自動控制諸如裝載器105、基座104等的運作狀態(tài)。綜上所述，本實用新型提供的在襯底上沉積多層材料層的方法及化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，將沉積的多層材料層分在多個生長腔室內(nèi)進行，如此能夠使得每個生長腔室的反應(yīng)條件容易控制，各層材料分別在不同的反應(yīng)腔中沉積因此，各層之間的沉積不會發(fā)生交叉污染，且多批基片依次連續(xù)在各個反應(yīng)腔中沉積不同的材料層，減少了每個生長腔室的等待時間，這就能夠極大的提聞生廣效率，提聞廣量，每一批基片與一對應(yīng)的基座一同在各個反應(yīng)腔之間傳輸，取消了基片在各個基座之間轉(zhuǎn)移過程中消耗的時間，進一步提高生產(chǎn)效率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于在襯底上沉積多層材料層的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其包括傳送腔室、多個生長腔室及多個門閥，所述多個生長腔室分別位于所述傳送腔室的外側(cè)，并皆通過所述門閥與所述傳送腔室相接通；其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備進一步包括基座，至少一個基片承載在所述基座上，所述基座攜帶所述基片依次傳輸?shù)剿龆鄠€生長腔室中以在所述基片上完成所述多層材料層的沉積，所述基座的數(shù)量與所述多個生長腔室相對應(yīng)；其中，至少兩個所述生長腔室用于生長所述多層材料層的不同層材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述多層材料層包括LED外延片的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、量子阱發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述生長腔室包括第一生長腔室、第二生長腔室和第三生長腔室；所述第一生長腔室用于生長所述N型半導(dǎo)體層，所述第二生長腔室用于生長所述量子阱發(fā)光層，所述第二生長腔室用于生長所述P半導(dǎo)體層。
4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述生長腔室包括N個所述第一生長腔室、X個所述第二生長腔室和Y個所述第三生長腔室，其中所述N、X和Y均為大于等于I的自然數(shù)；每個所述第一生長腔室生長所述N型半導(dǎo)體層厚度的1/N ;每個所述第二生長腔室生長所述量子阱發(fā)光層厚度的1/X ;每個所述第三生長腔室生長所述P型半導(dǎo)體層厚度的1/Y。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述第一生長腔室、所述第二生長腔室和所述第三生長腔室的數(shù)量之比等于沉積所述N型半導(dǎo)體層、所述量子阱發(fā)光層和所述P半導(dǎo)體層的時間之比。
6.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述N型半導(dǎo)體層為N型氮化鎵層，所述量子阱發(fā)光層為鎵銦化氮和氮化鎵多量子阱層，所述P半導(dǎo)體層為P型氮化鎵層；所述第一生長腔室、所述第二生長腔室和所述第三生長腔室的數(shù)量之比為3:5:1。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述N型氮化鎵層的材料為摻雜硅的氮化鎵。
8.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述P型氮化鎵層的材料包括摻雜鎂的氮鋁化鎵或摻雜鎂的氮化鎵。
9.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括裝載腔室，所述裝載腔室位于所述傳送腔室的外側(cè)，并通過所述門閥與所述傳送腔室相接通。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述裝載腔室包括基座裝載腔室、基片裝載腔室及成品裝載腔室，所述基座裝載腔室用于承載所述基座，所述基片裝載腔室用于從外界接收基片，并經(jīng)所述基座傳送到生長腔室中，所述成品裝載腔室用于接收完成所述多層材料層生長后的基片。
專利摘要本實用新型公開了一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備。采用了多個生長腔室，將沉積的多層材料層分在多個生長腔室內(nèi)進行，至少兩個生長腔室用于生長多層材料層的不同層材料層，如此一方面使得不同的生長腔室能夠很容易滿足不同材料層生長的溫度、壓強等條件不同的需要，有利于各層材料層的正常生長；另一方面，各個生長腔室可以較佳的控制反應(yīng)時間，從而使得生產(chǎn)過程中盡可能的避免某一或某些腔室處于等待狀態(tài)的問題，大大的提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C23C16/54GK203007404SQ20122073571
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者梁秉文 申請人:光達光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司