CN100418247C - 多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法，利用本发明提供的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置可同时进行多个有机发光二极管组件的外延反应，并且使得不同型态的外延层经过阶段时间的调整能同时独立反应，藉此使多个有机发光二极管组件同时形成多个不同型态的外延层，达到缩短工艺时间的目的。

Description

多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法
技术领域
本发明涉及一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法，特别是一种可用于生产制造有机发光二极管组件的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法，利用本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法可快速制造完成有机发光二极管组件，达到缩短工艺时间的目的。
背景技术
一般而言，有机发光二极管组件的主要结构至少包含：一衬底和一外延层，该外延层包含一N型外延层、一活性区以及一P型外延层，其中，衬底可以为蓝宝石(sapphire)衬底，而外延层一般为氮化镓(GaN)，且大部分都是利用化学气相外延法将其长在衬底上方。
现有技术中利用化学气相外延法长成多个外延层都必须在同一个反应腔体完成，所以当外延过程中有多种不同型态的外延层必须依序长成时，所需要消耗的时间就变成累加成长，举例说明，想要长成一N型外延层需要4小时，而长成一P型外延层需要1小时，如果要使衬底上方有一N型外延层及一P型外延层就必须要花费5小时的反应时间。
有鉴于此，本发明提供了一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法，利用一种具有多个不同反应条件的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置，使得不同型态的外延层经过阶段时间的调整可同时独立反应，达到缩短工艺时间的目的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法及装置，利用该装置及方法可同时进行多个有机发光二极管组件的外延反应，使得不同型态的外延层经过阶段时间的调整能同时独立反应，并且使得多个有机发光二极管组件同时形成多个不同型态的外延层，达到缩短工艺时间的目的。
本发明的方法适用于有机发光二极管的外延层工艺，该方法包含：
提供多个腔体，且每个腔体都具有个别独立的反应条件；
形成多个衬底，将该多个衬底分别送入所述多个不同腔体中；
在该衬底上长成外延一层；
将长有外延一层的衬底转送至P型腔体，并将多个第二衬底移入所述多个腔体长成第二衬底的外延一层；
长成外延二层，该外延二层位于外延一层上方，经过一定反应时间将衬底移出P型腔体，并将所述长有外延一层的第二衬底移入该P型腔体，长成第二衬底的外延二层；
其中，所述外延一层是经过多个腔体间转出送入后完成，且衬底在每个腔体间停留的反应时间为外延二层的长成时间。
根据本发明的方法，外延一层经过所述多个腔体间转出送入的次数，或者说该多个腔体的具体数量，为该外延一层所需反应时间除以外延二层所需反应时间的整数数值。
优选地，本发明的方法可以包含以下步骤：
提供至少五个腔体，且每个腔体都具有个别独立的反应条件；
形成多个衬底，将第一衬底送入第一腔体中；
长成第一型外延一层，该第一型外延一层位于衬底上方，经过一定反应时间将该衬底移出第一腔体，转送第二腔体，并将第二衬底移入第一腔体；
长成第二型外延一层，该第二型外延一层位于第一型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第二腔体，转送第三腔体，并将第二衬底移入第二腔体；
长成第三型外延一层，该第三型外延一层位于第二型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第三腔体，转送第四腔体，并将第二衬底移入第三腔体；
长成第四型外延一层，该第四型外延一层位于第三型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第四腔体，转送第五腔体，并将第二衬底移入第四腔体；
长成外延二层，该外延二层位于第四型外延层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第五腔体，并将第二衬底移入第五腔体；
其中，所述各外延一层的反应时间为外延二层的长成时间，所述衬底在多个腔体间送出与转入完成多个有机发光二极管的多个外延层。
另一方面，本发明还提供了实现上述方法的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置，其主要特征在于该多腔体分离外延层有机金属化学气相外延的装置具有多个腔体，该多个腔体具有多个反应条件，具体的说，该装置包含：
多个腔体，沿着一圆周围排列；
多个承载座，其用于承载衬底，且该承载座分别位于多个腔体内；以及
抓取装置，其位于所述圆的中心，且具有至少一机器手臂及一转动底盘，通过转动底盘而位移机器手臂，再以机器手臂抓取衬底，使衬底可于多个腔体间转换。
由上述可知，利用本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法，可同时进行多个有机发光二极管组件的外延反应，使得不同型态的外延层经过阶段时间的调整能同时独立反应，并且使得多个有机发光二极管组件同时形成多个不同型态的外延层，从而可以快速制造完成有机发光二极管组件，缩短工艺时间。
附图说明
图1为本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置的结构示意图；
图2为本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法的流程示意图。
图示符号说明：
10：第一腔体    11、21、31、41、51：承载座
20：第二腔体    30：第三腔体  40：第四腔体  50：第五腔体
60：抓取装置    61：机器手臂  62：转动底盘  70：衬底
P(N1)：第一腔体反应时程       P(N2)：第二腔体反应时程
P(N3)：第三腔体反应时程       P(N4)：第四腔体反应时程
P(P1)：第五腔体反应时程。
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术，现列举具体实施例并配合图式说明如下，但不构成对本发明实施范围的限定：
本发明提供了一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置，该装置是用于生产制造有机发光二极管组件，其至少包含：多个腔体，它们沿着一圆周围排列；多个承载座，其上方用于承载衬底，且承载座分别位于上述多个腔体内；抓取装置，位于所述圆的中心，且具有至少一机器手臂及一转动底盘，通过转动底盘可位移机器手臂，再以机器手臂抓取衬底，使衬底可于多个腔体间转换。
一般情况下，有机发光二极管的外延层的长成必须经过至少五个小时，其中包含N型外延层4个小时及P型外延层1个小时，本发明的技术为了缩短工艺时间，以P型外延层反应时间为单位将N型外延层反应时间切割成4个阶段，且每个阶段反应皆利用一独立反应条件的腔体进行反应，请参考图1本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置示意图所示，该装置至少包含：五个腔体10、20、30、40、50，沿着一圆周围排列；五个承载座11、21、31、41、51，上方用于承载衬底70，且承载座分别位于多个腔体内；以及一抓取装置60，该抓取装置60位于圆的中心，且具有至少一机器手臂61及一转动底盘62，通过转动底盘62而位移机器手臂61，再以机器手臂61抓取衬底，使衬底70可于多个腔体间转换。
本发明更进一步提供了一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，可同时进行多个有机发光二极管组件的外延反应，并且使得不同型态的外延层经过阶段时间的调整能同时独立反应，该方法包含：提供多个腔体，且每个腔体都具有独立的反应条件；形成多个衬底，将这些多个衬底分别送入不同腔体中；长成外延一层，该外延一层位于衬底上方；将衬底转送至P型腔体，并将第二衬底移入所述多个腔体长成第二衬底的外延一层；长成外延二层，该外延二层位于外延一层上方，将衬底移出P型腔体，再将第二衬底移入该P型腔体，长成第二衬底的外延二层；其中外延一层是经过多个腔体间转出送入后完成，且每个腔体间停留的反应时间为外延二层的长成时间，其中每个腔体的反应条件至少包含一承载气体(carrier gas)、一前驱物及一可容许的温度范围，其中承载气体可为氢气，前驱物可为氯化硼(BCl3)与氯化磷(PCl3)、氯化硼(BCl3)与磷化氢(PH3)、甲基联胺系或是氨(NH3)等其中之一。
为更进一步详细说明本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，请参考图2所示，为本发明的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法的流程示意图，首先以P型外延层的长成时间为单位，将N型外延层反应时间切割成4个阶段，且每个阶段反应皆利用一具有独立反应条件的腔体进行反应，可分为：第一腔体反应时程P(N1)，第二腔体反应时程P(N2)，第三腔体反应时程P(N3)，第四腔体反应时程P(N4)，第五腔体反应时程P(P1)。
接续上述步骤，请参考每个腔体反应时程P(N)，形成多个衬底，首先将第一衬底送入第一腔体反应一小时，该衬底上方长成第一型外延一层，将衬底移出第一腔体，转送第二腔体，并将第二衬底移入第一腔体；经过两小时，第一型外延一层上方长成第二型外延一层，将该衬底移出第二腔体，转送第三腔体，并将第二衬底移入第二腔体，此时第二衬底上方已经长成第一型外延一层；之后重复进行上述步骤，直到第四小时后，至少有一个衬底长成所有外延一层，且另有三个衬底的外延一层逐渐长成，此时，将长成所有外延一层的衬底移出腔体并转送第五腔体，长成外延二层；接着后续时间中，每一个小时就有一个已经长成外延一层的衬底被送入第五腔体，并进行长成外延二层。
综上所述，充分显示出本发明提供的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置及方法在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，爰依法提出申请。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，当不能以之限定本发明所实施的范围。大凡依据本发明申请专利所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

Claims (15)

1. 一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，适用于有机发光二极管的外延层工艺，该方法包含：
提供多个腔体，且每个腔体都具有个别独立的反应条件；
形成多个衬底，将该多个衬底分别送入所述多个不同腔体中；
在该衬底上长成外延一层；
将长有外延一层的衬底转送至P型腔体，并将多个第二衬底移入所述多个腔体长成第二衬底的外延一层；
长成外延二层，该外延二层位于外延一层上方，经过一定反应时间将衬底移出P型腔体，并将所述长有外延一层的第二衬底移入该P型腔体，长成第二衬底的外延二层；
其中，所述外延一层是经过多个腔体间转出送入后完成，且衬底在每个腔体间停留的反应时间为外延二层的长成时间。
2. 如权利要求1所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述外延一层经过多个腔体间转出送入的次数为长成外延一层所需反应时间除以长成外延二层所需反应时间，并取其数值的整数部分。
3. 如权利要求1所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述反应时间为1小时。
4. 如权利要求1所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述外延一层为N型外延层。
5. 如权利要求1所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述外延二层为P型外延层。
6. 如权利要求1所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述腔体的反应条件至少包含一承载气体、一前驱物及一可容许温度范围。
7. 如权利要求6所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述承载气体为氢气，前驱物为氯化硼与氯化磷、氯化硼与磷化氢、甲基联胺系或是氨气的其中之一。
8. 一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，适用于有机发光二极管的外延层工艺，该方法包含：
提供至少五个腔体，且每个腔体都具有个别独立的反应条件；
形成多个衬底，将第一衬底送入第一腔体中；
长成第一型外延一层，该第一型外延一层位于衬底上方，经过一定反应时间将该衬底移出第一腔体，转送第二腔体，并将第二衬底移入第一腔体；
长成第二型外延一层，该第二型外延一层位于第一型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第二腔体，转送第三腔体，并将第二衬底移入第二腔体；
长成第三型外延一层，该第三型外延一层位于第二型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第三腔体，转送第四腔体，并将第二衬底移入第三腔体；
长成第四型外延一层，该第四型外延一层位于第三型外延一层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第四腔体，转送第五腔体，并将第二衬底移入第四腔体；
长成外延二层，该外延二层位于第四型外延层上方，经过一定反应时间将第一衬底移出第五腔体，并将第二衬底移入第五腔体；
其中，所述各外延一层的反应时间为外延二层的长成时间，所述衬底在多个腔体间送出与转入完成多个有机发光二极管的多个外延层。
9. 如权利要求8所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述反应时间为1小时。
10. 如权利要求8所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述外延一层为N型外延层。
11. 如权利要求8所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述外延二层为P型外延层。
12. 如权利要求8所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述腔体的反应条件至少包含一承载气体、一前驱物及一可容许温度范围。
13. 如权利要求12所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延方法，其中所述承载气体为氢气，前驱物为氯化硼与氯化磷、氯化硼与磷化氢、甲基联胺系或是氨气的其中之一。
14. 一种多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置，其用于有机发光二极管的外延层工艺，该装置至少包含：
沿着一圆周围排列的多个腔体；
多个承载座，其用于承载衬底，且该承载座分别位于多个腔体内；以及
抓取装置，其位于所述圆的中心，且具有至少一机器手臂及一转动底盘，通过转动底盘而位移机器手臂，再以机器手臂抓取衬底，使衬底可于多个腔体间转换。
15. 如权利要求14所述的多腔体分离外延层有机金属化学气相外延装置，其中所述腔体的数目为外延一层所需反应时间除以外延二层所需反应时间，并取其数值的整数部分。
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