一種用于MOCVD宕機(jī)后可提高GaN外延良率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于LED外延工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于M0CVD宕機(jī)后可提高GaN 外延良率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在商業(yè)化LED外延中，大多使用新型M0CVD，此類M0CVD的特點(diǎn)為集成化高， 產(chǎn)量大，單RUN產(chǎn)能極大，對于成本能夠有效控制；以當(dāng)前著名M0CVD供應(yīng)公司為例，德國 AixTron機(jī)臺多為55片2寸機(jī)型、56片2寸機(jī)型以及69片2寸機(jī)型，美國Veeco機(jī)臺多為 45片2寸機(jī)型以及54片2寸機(jī)型，故單RUN成本超過Y20000。由于商業(yè)化量產(chǎn)過程中，不 可避免的出現(xiàn)軟件或者硬件或者輔助設(shè)施異常導(dǎo)致宕機(jī)，此類宕機(jī)突發(fā)性高，以及不可預(yù) 知性，導(dǎo)致每次出現(xiàn)極易導(dǎo)致上萬元的損失。
[0003] 由于GaN在M0CVD中的生長程式為(CW3)3〇3+Mf3 ，突然宕機(jī)會導(dǎo) 致反應(yīng)室溫度急劇下降，整個(gè)反應(yīng)向逆向反應(yīng)發(fā)展，導(dǎo)致生長完成的GaN分解，而由于生 長過程中溫度和壓力不可控，分解速率不平衡，極易導(dǎo)致宕機(jī)片表面的平整性以及缺陷眾 多?，F(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)發(fā)生宕機(jī)的情況時(shí)，則M0CVD會自動(dòng)關(guān)機(jī)，如圖1所示，低溫下，由于 GaN會產(chǎn)生裂解，導(dǎo)致其表面的半空位產(chǎn)生，從光學(xué)反射角度，容易觀察到其GaN表面發(fā)黑， 實(shí)則是由于GaN的平整度在宕機(jī)后受到嚴(yán)重的影響，生長完畢的氮化鎵外延薄膜重新裂解 (Decomposition)為氣體分子，使表面原子缺陷較多，正常視覺效果下，由于光無法從薄膜 中透出，導(dǎo)致人眼看到的外延片為黑色，不能有效生長出高質(zhì)量的外延薄膜，導(dǎo)致報(bào)廢，使 得整個(gè)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品良率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種用于M0CVD宕機(jī)后可提 高GaN外延良率的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)： 一種用于M0CVD宕機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，包括如下步驟， 51、 正常生長GaN外延薄膜時(shí)，先將襯底放入M0CVD生長室，升高溫度至 1050°C~1100°C之間，并向反應(yīng)室內(nèi)通入氫氣，對襯底表面進(jìn)行預(yù)處理； 52、 向反應(yīng)室通入源氣體，按照反應(yīng)式，(C/f3)3G^ + eGW+ 進(jìn)行氮化鎵外 延薄膜的生長，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通入反應(yīng)所需的Ga源和氮源，同時(shí)將反應(yīng)室升溫至GaN外 延薄膜生長所需溫度范圍l〇〇〇°C以上；所述Ga源為（CH3)3Ga，所述氮源為NH3。
[0006] 由于該反應(yīng)為熱可逆反應(yīng)，為保證能有足夠量的GaN外延薄膜生成，必須使該方 程式向正向反應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于向逆向反應(yīng)才能滿足氮化鎵外延薄膜生長需要。為此，在生長氮 化鎵外延薄膜生長時(shí)，必須向反應(yīng)室通入過量的氮源（NH3source)，同時(shí)將反應(yīng)室升溫至 GaN薄膜生長所需溫度1000°C以上，以提供生成反應(yīng)足夠的能量，才能保證方程向正向反 應(yīng)進(jìn)行。通入過量的反應(yīng)源和在高溫下反應(yīng)生長，這兩個(gè)條件缺一不可，否則反應(yīng)則會向逆 向進(jìn)行，也即生長完畢的氮化鎵外延薄膜重新裂解（Decomposition)為氣體分子，不能有效 生長出高質(zhì)量的外延薄膜。
[0007] 當(dāng)所述任意一步驟中M0CVD機(jī)臺宕機(jī)時(shí)，打開M0CVD設(shè)備的氨氣氣動(dòng)閥，通入氨氣 進(jìn)入反應(yīng)室，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，所述氨氣氣動(dòng)閥打開在M0CVD機(jī)臺停止加熱3min內(nèi)。
[0008] 優(yōu)選地，所述氨氣的通入量為50L/min_150L/min。
[0009] 優(yōu)選地，所述M0CVD機(jī)宕機(jī)包括由于硬件或軟件異常原因發(fā)生的宕機(jī)。
[0010] 當(dāng)在所述生長氮化鎵外延薄膜生長過程中，M0CVD機(jī)臺由于任何硬件或軟件異常 原因發(fā)生宕機(jī)時(shí)，M0CVD控制器接收到宕機(jī)信號后，會自動(dòng)關(guān)閉通入源的氣動(dòng)閥，反應(yīng)室停 止加熱，并通入隊(duì)進(jìn)行自然降溫，在此自然降溫過程中，已在襯底上生成的氮化鎵外延薄膜 由于缺乏正向反應(yīng)條件，會在薄膜表面層發(fā)生一定程度的逆向反應(yīng)，使外延薄膜表面質(zhì)量 下降，此時(shí)若不采取任何措施，待機(jī)臺恢復(fù)后，繼續(xù)接長未長完的外延薄膜時(shí)，常常會由于 表面良率過低不得不將這些片源報(bào)廢。
[0011] 此時(shí)，可采用本發(fā)明專利提出的處理方法，當(dāng)反應(yīng)室宕機(jī)后并停止加熱3min內(nèi)， 打開M0CVD設(shè)備的氨氣氣動(dòng)閥，通入大量的氨氣進(jìn)入反應(yīng)室，最大限度的減緩或抑制由于 機(jī)臺宕機(jī)后停止加熱造成的逆向反應(yīng)的進(jìn)行，使得由于宕機(jī)造成的外延薄膜質(zhì)量下降的程 度降至最低。當(dāng)機(jī)臺異常解決復(fù)機(jī)后，可繼續(xù)在原有停止生長的外延片上，繼續(xù)接長余下結(jié) 構(gòu)，同時(shí)接長完成的外延薄膜良率可維持較高水平，保證將宕機(jī)后產(chǎn)生的損失降至最低，大 大提升了產(chǎn)出良率。
[0012] 所述方法包括在宕機(jī)后，在反應(yīng)室停止加熱三分鐘內(nèi)即開始繼續(xù)保持將足量氨氣 通入反應(yīng)室，最大限度抑制已有氮化物外延薄膜的裂解為氣體分子，待機(jī)臺處理異常完畢 復(fù)機(jī)后，可在原有未生長完成的外延薄膜上繼續(xù)接長未完成的結(jié)構(gòu)，且生長完后，可保持較 高的產(chǎn)出良率。
[0013] 本發(fā)明突出效果為：由于宕機(jī)時(shí)采用nh3保護(hù)，使得宕機(jī)外延片不被破壞和污染； 同時(shí)，可以直接從宕機(jī)步驟進(jìn)行接長，接長開始時(shí)亦需要在升溫段使用nh3保護(hù)外延片，防 止升溫GaN分解。
[0014] 以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明 技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0015] 圖1:宕機(jī)后未做任何處理措施，機(jī)臺復(fù)機(jī)后繼續(xù)接長完的外延結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖2 :采用本發(fā)明的方法后的外延結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明提供了一種用于M0CVD宕機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，包括如下 步驟， 51、 正常生長GaN外延薄膜時(shí)，先將襯底放入M0CVD生長室，升高溫度至 1050°C~1100°C之間，并向反應(yīng)室內(nèi)通入氫氣，對襯底表面進(jìn)行預(yù)處理； 52、 向反應(yīng)室通入源氣體，按照反應(yīng)式，(€?3)3@ + eGW+CT4進(jìn)行氮化鎵外 延薄膜的生長，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通入反應(yīng)所需的Ga源和氮源，同時(shí)將反應(yīng)室升溫至GaN外 延薄膜生長所需溫度范圍l〇〇〇°C以上； 當(dāng)所述任意一步驟中MOCVD機(jī)臺由于硬件或軟件異常原因發(fā)生宕機(jī)時(shí)，并在停止加熱 3min之內(nèi)，打開MOCVD設(shè)備的氨氣氣動(dòng)閥，通入氨氣進(jìn)入反應(yīng)室，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)行后 續(xù)外延片的接長，所述氨氣氣動(dòng)閥打開在MOCVD機(jī)臺停止加熱3min內(nèi)。所述氨氣的通入量 為 50L/min_150L/min〇
[0018]本方法適用于在反應(yīng)過程中任意一環(huán)節(jié)的宕機(jī)，只要通過氨氣的持續(xù)通入便能大 大提尚廣品的良率。
[0019] 由于此反應(yīng)是需要在高溫環(huán)境下進(jìn)行，故在宕機(jī)停止加熱3分鐘內(nèi)，必須要及時(shí) 的通入氨氣，以保證在反應(yīng)室溫度尚能維持在GaN薄膜生長所需溫度1000°C左右時(shí)，通入 足量氨氣維持住已生長的薄膜結(jié)構(gòu)不致由于溫度突降導(dǎo)致的已生長完畢的外延薄膜被破 壞，否則超過此時(shí)間后，宕機(jī)后的MOCVD反應(yīng)室溫度會迅速降低到GaN薄膜生長所需溫度 范圍以下，在機(jī)臺溫度冷卻過程中，會導(dǎo)致反應(yīng)的逆向進(jìn)行，氨氣再通入也不能很好的維持 反應(yīng)的正向進(jìn)行。
[0020] 氨氣的通入量若小于50L/min時(shí)，該反應(yīng)仍然會逆向進(jìn)行，不能起到有效保護(hù)已 生長完畢的外延薄膜，氨氣的通入量若大于150L/min時(shí)，容易導(dǎo)致反應(yīng)室內(nèi)總氣流量過 載，形成擾流，也會導(dǎo)致外延薄膜表面缺陷增多。
[0021] 如圖2所示，為宕機(jī)后立即實(shí)施本方法的NH3預(yù)處理措施，檔機(jī)臺復(fù)機(jī)后繼續(xù)接長 完結(jié)構(gòu)后，表面正常，原本只能報(bào)廢處理的片源被最大程度的挽回，將損失降至最低。
[0022] 本發(fā)明尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方 案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于MOCVD巖機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，包括如下步驟， 51、 正常生長GaN外延薄膜時(shí)，先將襯底放入M0CVD生長室，升高溫度至 1050°C~1100°C之間，并向反應(yīng)室內(nèi)通入氨氣，對襯底表面進(jìn)行預(yù)處理； 52、 向反應(yīng)室通入源氣體，按照反應(yīng)式，鈕+ /附J林盛fJV+ 進(jìn)行氮化嫁外 延薄膜的生長，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通入反應(yīng)所需的Ga源和氮源，同時(shí)將反應(yīng)室升溫至GaN外 延薄膜生長所需溫度范圍l〇〇〇°CW上； 其特征在于；當(dāng)所述任意一步驟中M0CVD機(jī)臺巖機(jī)時(shí)，打開M0CVD設(shè)備的氨氣氣動(dòng)閥， 通入氨氣進(jìn)入反應(yīng)室，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行并進(jìn)行后續(xù)外延片的接長，所述氨氣氣動(dòng)閥打開在 M0CVD機(jī)臺停止加熱3min內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于M0CVD巖機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，其特 征在于；所述氨氣的通入量為50L/min-150L/min。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于MOCVD巖機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，其特 征在于：所述M0CVD機(jī)巖機(jī)包括由于硬件或軟件異常原因發(fā)生的巖機(jī)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于MOCVD巖機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，其特 征在于：所述Ga源為（CH3)3Ga，所述氮源為畑3。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于MOCVD宕機(jī)后可提高GaN外延薄膜良率的方法，包括如下步驟，正常生長GaN外延薄膜時(shí)，先將襯底放入MOCVD生長室，升高溫度至1050℃~1100℃之間，并向反應(yīng)室內(nèi)通入氫氣，對襯底表面進(jìn)行預(yù)處理；向反應(yīng)室通入源氣體，按照反應(yīng)式， 進(jìn)行氮化鎵外延薄膜的生長，同時(shí)向反應(yīng)室內(nèi)通Ga源和氮源，同時(shí)將反應(yīng)室升溫至GaN 外延薄膜生長所需溫度范圍1000℃以上；當(dāng)MOCVD機(jī)臺宕機(jī)時(shí)，打開MOCVD設(shè)備的氨氣氣動(dòng)閥，通入氨氣進(jìn)入反應(yīng)室，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行并進(jìn)行后續(xù)外延片的接長，氨氣氣動(dòng)閥打開在MOCVD機(jī)臺停止加熱3min內(nèi)。由于宕機(jī)時(shí)采用NH3保護(hù)，使得宕機(jī)外延片不被破壞和污染；可以直接從宕機(jī)步驟進(jìn)行接長，接長開始時(shí)亦需要在升溫段使用NH3保護(hù)外延片，防止升溫GaN分解。
【IPC分類】C30B29-40, C30B25-16
【公開號】CN104790030
【申請?zhí)枴緾N201510142338
【發(fā)明人】南琦, 吳岳, 傅華, 馮美鑫, 蔡金, 陸俊, 王輝, 王懷兵
【申請人】蘇州新納晶光電有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月30日