在衬底上沉积多层材料层的方法及化学气相沉积设备技术

本发明专利技术公开了一种在衬底上沉积多层材料层的方法及化学气相沉积设备。采用了多个生长腔室，将沉积的多层材料层分在多个生长腔室内进行，至少两个生长腔室用于生长多层材料层的不同层材料层，如此一方面使得不同的生长腔室能够很容易满足不同材料层生长的温度、压强等条件不同的需要，有利于各层材料层的正常生长；另一方面，各个生长腔室可以较佳的控制反应时间，从而使得生产过程中尽可能的避免某一或某些腔室处于等待状态的问题，大大的提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多层材料层沉积的方法，及可以适用于该方法的化学气相沉积(CVD)设备，特别是一种有机金属化学气相沉积(MOCVD)设备。
技术介绍
现阶段，由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的各种优势使得其得到了广泛的应用。然而随之而来的就是业内对LED的性能要求越发的苛刻，而LED的制造又是一个需要进行多次材料层沉积的过程，因此，如何保证材料层沉积后能够发挥出应有的作用，将对LED性能的改进有着重大的影响。现有技术中，对各种材料层的沉积都是在一个生长腔室内进行的，譬如，是在金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)设备的同一个生长腔室中进行的，这会导致各种严重的问题:一方面，由于各个材料层的沉积是需要不同的温度范围，故若在同一个生长腔室内沉积各个材料层，则该生长腔室就必须能够提供一个较大的温差，例如可以为480°C 1100°C。通常，这个温度范围是可以达到的，但是却不能够非常精确的控制在沉积某一层时达到所需要的温度，那么这就使得沉积的各个材料层性能不良，进而导致LED的波长、亮度及开启电压等参数的均匀性变差。另一方面，由于在同一个生长腔室内有着多次的温度变动，那么对每个所需的温度范围的可重复性(repeatability)设定将会很乏力，因此这将直接的导致基片的可重复性变差。再者，在同 一个生长腔室内进行各个材料层的生长不可避免的会使得各个材料层之间产生交叉污染。显然的，这将会使得形成的材料层质量变差。因此，有必要提供一种能够提高基片质量且制造效率高的化学气相沉积设备及沉积方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多层材料层沉积的方法及化学气相沉积设备，以解决现有技术中制造的基片性能差和制造效率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种在衬底上沉积多层材料层的方法，利用具有多个生长腔室的化学气相沉积设备进行，包括:步骤一:将一批基片通过一个基座共同传送至第一生长腔室中，在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤二:将所述第一生长腔室中的基片和基座共同传送至第二生长腔室中，在所述第二生长腔室中对所述基片沉积第二材料层；然后，将另一批基片通过另一个基座共同传送至所述第一生长腔室中，并在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤三:将所述第二生长腔室中的基片和基座共同取出所述第二生长腔室，然后执行步骤二。一种适用于在衬底上沉积多层材料层的化学气相沉积设备，其包括传送腔室、多个生长腔室及多个门阀，所述多个生长腔室分别位于所述传送腔室的外侧，并皆通过所述门阀与所述传送腔室相接通；其特征在于，化学气相沉积设备进一步包括基座，至少一个基片承载在所述基座上，所述基座携带所述基依次传输到所述多个生长腔室中以在所述基片上完成所述多层材料层的沉积；其中，至少两个所述生长腔室用于生长所述多层材料层的不同层材料层。与现有技术相比，在本专利技术提供的在衬底上沉积多层材料层的方法及化学气相沉积设备中，将沉积的多层材料层分在多个生长腔室内进行，如此能够使得每个生长腔室的反应条件容易控制，各层材料分别在不同的反应腔中沉积因此，各层之间的沉积不会发生交叉污染，且多批基片依次连续在各个反应腔中沉积不同的材料层，减少了每个生长腔室的等待时间，这就能够极大的提闻生广效率，提闻广量，每一批基片与一对应的基座一同在各个反应腔之间传输，取消了基片在各个基座之间转移过程中消耗的时间，进一步提高生产效率。附图说明图1为本专利技术第一实施方式的在衬底上沉积多层材料层的方法流程图；图2为本专利技术第二实施方式的化学气相沉积设备的结构示意图；图3为本专利技术第三实施方式的化学气相沉积设备的结构示意图。具体实施例方式由
技术介绍
中所记载的内容可知，现有技术存在着诸如温度、污染和生产效率等各方面的问题。本专利技术的核心思想在于，将沉积的多层材料层分在多个生长腔室内进行，如此能够使得每个生长腔室的反应条件容易控制，各层材料分别在不同的反应腔中沉积因此，各层之间的沉积不会发生交叉污染，且多批基片依次连续在各个反应腔中沉积不同的材料层，减少了每个生长腔室的等待时间，同时，每一批基片与一对应的基座一同在各个反应腔之间传输，取消了基片在各个基座之间转移过程中消耗的时间，从而提高生产效率。请参考图1，其为本专利技术第一实施方式提供的在衬底上沉积多层材料层的方法流程图，利用具有多个生长腔室的化学气相沉积设备进行，包括:步骤一:将一批基片通过一个基座共同传送至第一生长腔室中，在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤二:将所述第一生长腔室中的基片和基座共同传送至第二生长腔室中，在所述第二生长腔室中对所述基片沉积第二材料层；然后，将另一批基片通过另一个基座共同传送至所述第一生长腔室中，并在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤三:将所述第二生长腔室中的基片和基座共同取出所述第二生长腔室，然后执行步骤二。进一步的，在步骤三中还包括: 将所述第二生长腔室中的基片和基座传送至第三生长腔室中，在所述第三生长腔室中对所述基片沉积第三材料层。由此，本方法给出了在多个生长腔室进行材料层沉积的方法，可以理解的是，本方法中，当所述化学气相沉积设备还包括第四或更多生长腔室时，也可以使得沉积所述多层材料层中一层的生长腔室中的基片与基座完成沉积后传输到沉积下一层材料层的生长腔室中，同时从沉积前一层材料层的生长腔室中获得沉积完成前一层材料层的基片与基座。以LED外延片的生长为例，通常需要沉积的多层材料层包括LED外延片的缓冲层、N型半导体层、量子阱发光层和P型半导体层。那么，具体操作可以为:对基片进行清洗处理，例如可以为在1000°C 1200°C温度下，通入包括氢气(H2)和氮化氢(NH3),本实施方式优选为1100°C，持续IOmin左右。接着，在所述基片上形成缓冲层(即低温缓冲层，low-temperature buffer layer),在本实施方式中，所述缓冲层包括氮化镓层，所述氮化镓层可以在500°C下经由NH3和TMGa反应形成，所述氮化镓层的厚度约为20nm，所述缓冲层可以在所述第一生长腔室中形成，也可以是在所述第一生长腔室、第二生长腔室和第三生长腔室以外的其他腔室中形成。然后，在所述第一生长腔室中，在所述缓冲层上形成第一材料层，所述第一材料 层为N型半导体层，具体的，可以为N型氮化镓层，优选为掺杂硅的氮化镓，所述掺杂硅的氮化镓材料在1000°C 1300°C范围内形成；至此，所述第一生长腔室中的反应完成。完成第一材料层的沉积后，调整第一生长腔室中的温度，调整后的反应腔室的温度可以根据工艺要求或生产经验进行设定和调整，例如使得第一反应腔中的温度降低至300°C 100°C之间，并通入保护气，例如是氮气，以避免所形成的材料层受到损坏。接着，将所述基片在基座的承载下传送到第二生长腔室中，沉积形成第二材料层，在本实施方式中，所述第二材料层为量子讲发光层(quantum-wells layer),所述量子讲发光层的材料优选的为镓铟化氮和氮化镓(GalnN/GaN)，可以在700°C、00°C的范围内形成。与此同时，另一批基片承载在另一个基座被传输到所述第一生长腔室中，进行上述形成第一材料层的过程，在此不作赘述。当第二材料层(本实施方式为量子阱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底上沉积多层材料层的方法，利用具有多个生长腔室的化学气相沉积设备进行，其特征在于，包括：步骤一：将一批基片通过一个基座共同传送至第一生长腔室中，在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤二：将所述第一生长腔室中的基片和基座共同传送至第二生长腔室中，在所述第二生长腔室中对所述基片沉积第二材料层；然后，将另一批基片通过另一个基座共同传送至所述第一生长腔室中，并在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层；步骤三：将所述第二生长腔室中的基片和基座共同取出所述第二生长腔室，然后执行步骤二。

【技术特征摘要】
1.一种在衬底上沉积多层材料层的方法，利用具有多个生长腔室的化学气相沉积设备进行，其特征在于，包括: 步骤一:将一批基片通过一个基座共同传送至第一生长腔室中，在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层； 步骤二:将所述第一生长腔室中的基片和基座共同传送至第二生长腔室中，在所述第二生长腔室中对所述基片沉积第二材料层；然后，将另一批基片通过另一个基座共同传送至所述第一生长腔室中，并在所述第一生长腔室中对所述基片沉积第一材料层； 步骤三:将所述第二生长腔室中的基片和基座共同取出所述第二生长腔室，然后执行步骤二。2.如权利要求1所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，在步骤三中还包括: 将所述第二生长腔室中的基片和基座传送至第三生长腔室中，在所述第三生长腔室中对所述基片沉积第三材料层。3.如权利要求2所述的进行在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，在所述每个生长腔室中对基片沉积材料层后，皆包括: 调整所述每个生长腔室中的温度，并在所述每个生长腔室中通入保护气。4.如权利要求2所述的进行在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，所述多层材料层包括LED外延片的缓冲层、N型半导体层、量子阱发光层和P型半导体层，所述第一材料层为所述N型半导体层，所述第二材料层为量子阱发光层，所述第三材料层为P型半导体层。5.如权利要求4所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，在所述第一生长腔室中对基片沉积第一材料层之前，包括如下工艺步骤: 对所述基片进行清洗处理；及 在所述基片上形成所述缓冲层。6.如权利要求5所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，所述缓冲层为氮化镓层，所述N型半导体层为N型氮化镓层。7.如权利要求6所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，对所述基片进行清洗处理为在1000°c 1200°C温度下，通入包括氢气和氮化氢。8.如权利要求5所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，所述量子阱发光层的材料包括镓铟化氮和氮化镓。9.如权利要求5所述的在衬底上沉积多层材料层的方法，其特征在于，所述P型半导体层的材料包括掺杂镁的氮铝化镓或掺杂镁的氮化镓。10.一种适用于在衬底上沉积多层材料层的化学气相沉积设备，其包括传送腔室、多个生长腔室及多个门阀，所述多个生长腔室分别位于所述传送腔室的外侧，并皆通过所述门阀与所述传送腔室相接通...

【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：