CN102751399A - 采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的是一种采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，包括计算机信息采集控制器、反应室、金属基片装料室、气相金属有机物供应装置、氮气和/或氢气和/或氨气供应装置、ECR等离子体源供应装置、真空度计量器、反射高能电子衍射仪与荧光屏相对组成的成像显示器，以其还包括磁场线圈支撑圆筒、光电报警器、法拉第筒、电子探针和直流偏压电源为主要特征，具有结构合理、镀膜质量好、工效高、所述芯片制备成本低等特点。

Description

采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备

技术领域

本发明涉及一种采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，具体涉及一种采用腔耦合型微波等离子体源的电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积（ECR-PEMOCVD）设备，属于反应气相沉积镀膜设备技术领域。

背景技术

所述GaN（氮化镓）基LED（发光二极管）芯片，是在金属基片例如铝、铜或不锈钢等基片表面镀布多层GaN基薄膜（nm至μm级）复合镀层的LED芯片，以用其制备覆盖从近红外至深紫外光谱范围内的LED等光电器件。使用GaN基LED制作的全彩显示屏，可用于室内外各种场合的多色彩信息显示，而白光GaN基LED可用于白光照明和液晶显示器（LCD）的背光源。

在装备技术领域，所述垂直GaN基LED芯片，由于使用的是金属基片，因而具有价格低廉，导电、导热性好，基片尺寸相对较大等优势，而在相当大范围内替代蓝宝石（α-Al₂O₃）基片和碳化硅（SiC）基片。因而，所述垂直GaN基LED芯片有着相当广阔的市场和商用前景。

然而，在金属基片上制备垂直GaN基LED芯片的设备，应当具备GaN基薄膜层沉积镀布均匀，沉积工效较高，制备成本较低和沉积温度较低等条件，为制备GaN基LED芯片提供先进的装备技术支持。特别是设备的沉积温度一定要低于金属基片的熔点，且能抑制金属基片中的杂质向GaN基薄膜中的扩散，并降低金属基片与GaN薄膜之间的应力。

而所述制备垂直GaN基LED芯片的设备的已有技术，诸如中国专利申请号01101424.5所公开的一种“电子回旋共振微波等离子体增强金属有机化学汽相沉积外延系统与技术”，它主要包括配气系统、超高真空系统、计算机数据采集与控制系统、腔耦合型电子回旋共振微波等离子体源4个单元，以及成像系统、四极质谱仪和由光学测量仪和电磁测量仪构成的检测与分析系统。

尽管所述的已有设备，为金属基片上垂直GaN基LED芯片的制备提供了技术装备支持，并在低温沉积技术上有所突破，但终究由于所述已有专利技术所存在的结构性不足，例如气相物质沉积的环境不合理；气相物质导入反应室（外延室）的布置不合理；用于沉积镀膜质量监控的仪器设置部位不合理，以及缺少必要的质量流量控制器等等，以致其制成品垂直GaN基LED芯片的镀膜质量，镀膜工效和制备成本等，均存在某些问题。

为此，针对所述已有的专利技术所存在的不足，进行有效地改进，而提供一种具有商用价值的所述制备垂直GaN基LED芯片的设备，便成为业内迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明旨在针对所述的已有专利技术的不足进行改进，而提供一种结构合理，镀膜质量好，镀膜工效高，所述芯片制备成本低的采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，以促进当前装备制造业的日益迅猛发展，满足照明和信息显示光源等对GaN基LED芯片与日俱增的需求。

本发明实现其所要实现的目的之技术构想，是在上述已有专利技术的基础上进行改进，使其结构更合理，各个工作单元的布局更合理，质量监测保证体系更完备。具体地说是：1、对反应室内的等离子体进行磁场约束，以提高金属基片表面的等离子体密度和径向均匀性；并且将参与化学反应沉积的气相物质（包括气相金属有机物和氮气和/或氢气和/或氨气）引入一个专门为之增设的较小的紧凑空间范围内，使之化学沉积过程更臻完善，沉积速度更快，参与化学沉积的气相物质的利用率更高；2、将用来监控化学沉积和镀膜质量等的所有仪器仪表，均靠近布置在化学沉积区域的部位，使之监控信息更加适时，更加正确；且通过计算机信息采集控制器进行实时调节，以保证化学沉积的正常进行和进一步提高镀膜质量；3、增设必要的监控器，用其对某些重要的但已有上述专利技术并不监控的工艺参数进行监测调控，以保证本发明的正常工作和进一步改善工艺条件；4、增设直流偏压电源，使工件金属基片带负电荷，用其提高金属基片表面入射反应离子的通量和能量，进一步提高本发明的工作效率和进一步提高GaN基沉积膜镀层的质量，从而实现本发明的目的。

基于上述本发明实现其目的的技术构想，本发明实现其目的的技术方案是：

一种采用金属基片制备垂直GaN 基LED芯片的设备，包括：

一计算机信息采集控制器；

一反应室；在反应室内设有与反应室同中心布置的可上下移动的机械式回转金属基片料台；金属基片料台设有电加热装置；反应室底部与抽真空设备管路连接，通过抽真空设备可令反应室内形成负压；

一包括装料门在内的金属基片装料室；所述金属基片装料室的一端设有磁动/气动送料装置，而其另一端通过与计算机信息采集控制器电连接的磁动控制阀与反应室密封连接贯通；驱动磁动/气动送料装置的送料杆和与计算机信息采集控制器电连接的磁动机械手，可将金属基片输送至所述金属基片料台的台面上；

一气相金属有机物供应装置；所述气相金属有机物供应装置的上游，与气相金属有机物混合配制装置的气相金属有机物混气室管路连接，而其下游与设在所述金属基片料台上方的具有若干个沿圆周方向分开布置的供气孔的供气环管路连接；

一氮气和/或氢气和/或氨气供应装置；所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置的上游，与氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置的氮气/氢气/氨气混合室管路连接，而其下游与反应室管路连接；

一微波电子回旋共振ECR等离子体源供应装置；所述电子回旋共振ECR等离子体源供应装置包括微波源，与微波源连接贯通的波导管，可调长度的微波耦合天线和在反应室的顶上设有与反应室同中心布置的圆筒形谐振腔；所述谐振腔所包括的由若干个永磁铁排列组成的永磁铁环的内腔设有石英杯；

真空度计量器和用来检测金属基片表面镀层微结构信息的由反射高能电子衍射仪与荧光屏相对组成的视屏显示装置；

所述计算机信息采集控制器，还分别与微波源、真空度计量器、电加热装置的温度传感器、反射高能电子衍射仪和荧光屏电信号连接；且还分别与磁动/气动送料装置的控制件、金属基片料台的机械式回转及上下移动电机控制件、气相金属有机物供应装置的各路质量流量控制器及终端供气电磁阀、氮气和/或氢气和/或氨气供应装置的各路质量流量控制器电连接；通过计算机信息采集控制器，实时对磁动/气动送料杆的进出运动、金属基片料台的转速和上下移动距离、微波源的输出功率和时间、电加热装置的温度和加热时间、以及对反应室所供应的气相金属有机物的供气量和供气时间、氮气和/或氢气和/或氨气的供气量和供气时间实施自动调控；

而其还包括：

一磁场线圈支撑圆筒；所述支撑圆筒布置在谐振腔的底部，且与反应室的顶部法兰连接，在支撑圆筒内部设有线圈绕组；所述气相金属有机物供应装置的供气环，设在所述支撑圆筒内；所述线圈绕组的电流控制和得失电磁动开关与计算机信息采集控制器电连接；

一光电报警器；所述光电报警器设在谐振腔部位，且与计算机信息采集控制器电连接；用其提供谐振腔内的所述电子回旋共振ECR等离子体放电熄火报警及自动恢复放电功能；

一法拉第筒；所述法拉第筒设置在反应室的顶部，且与计算机信息采集控制器电连接，法拉第筒的探头设置在磁场线圈支撑圆筒的内侧，且靠近金属基片料台的边缘，以准确测控金属基片料台附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的离子温度和密度；

一电子探针；所述电子探针设置在反应室的顶部，且与计算机信息采集控制器电连接，电子探针的探头设置在磁场线圈支撑圆筒的内侧，且靠近金属基片料台的边缘，以准确测控金属基片料台附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的电子温度和密度；

一直流偏压电源；所述直流偏压电源与金属基片料台电连接，且其输出电路磁动开关与计算机信息采集控制器电连接，用以提高金属基片表面入射反应离子的通量和能量；

所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置输送管路的下游与反应室的顶部法兰连接，且由设在石英杯敞口端的沿圆周方向设有若干通孔的第二供气环直接通入石英杯内进行微波等离子体放电；所述反射高能电子衍射仪出射的电子束，位于所述支撑圆筒的下方且与金属基片表面相贴近；

由以上所给的主旨技术方案可以明了，本发明由于在上述已有专利技术的基础上，增设了磁场线圈支撑圆筒，其主要目的是为了约束放电室石英杯下游的等离子体，以提高金属基片表面的等离子体密度和径向均匀性；此外，利用磁场线圈支撑圆筒将气相金属有机物和氮气和/或氢气和/或氨气直接导入所述支撑圆筒内，从而缩小了化学沉积空间，这不仅加快了GaN基薄膜的沉积速率，而且所述气相物质，不易被设在反应室底部的抽真空口所带走，从而节省了所述气相物质的消耗，提高了化学反应气体的利用效率；而所述的多种监控仪器仪表，均设在反应室的顶上或谐振腔的周围，因而其所采集的工艺信息是实时正确的，监控响应速度快，因此，可以使反应室内的各工艺参数始终处在制备工艺的设定范围内且误差较小；且由于增设了光电报警器以及法拉第筒、电子探针，而分别增加了所述电子回旋共振ECR等离子体放电熄火和恢复功能，以及对所述电子回旋共振ECR等离子体的离子和电子的温度和密度的监控；且由于增加了直流偏压电源，有效提高了金属基片表面入射反应离子的通量和能量，进一步提高了GaN基沉积薄膜层的质量和工作效率，从而实现了本发明的目的。

在上述技术方案中，本发明还主张，布置在所述支撑圆筒内的线圈绕组的缠绕密度为5~30匝/mm，导线铜径为0.5~2mm。但不局限于此。而所述支撑圆筒内的线圈绕组的缠绕密度和线径，是与入射离子的能量成正成相关的。因此，可以根据制备所述芯片的工艺要求而设定。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述支撑圆筒的内径为15~35cm，高度为5~15cm；且支撑圆筒的下部开口端环套在金属基片料台的上方。但不局限于此。而所述支撑圆筒的体积，是与制备所述芯片的直径成正相关的。且所述支撑圆筒的体积应当与气相金属有机物和氮气和/或氢气和/或氨气的输入量相匹配，且其高度/直径比值一般不应大于1。

为了方便对金属基片装料室的工艺操作和控制，本发明还主张，所述金属基片装料室还设有第二真空度计量器、卤钨灯和放气阀。但不局限于此。

在上述技术方案中，本发明还主张，在谐振器的顶壁，还设有可调长度的活塞短路器；所述活塞短路器的电机控制件与计算机信息采集控制器电连接。以根据电子探针和法拉第筒的等离子体监测结果，能自动调节谐振腔的腔长，从而提高谐振腔的微波耦合效率，继尔提高所述电子回旋共振ECR等离子体的电子回旋共振能量，更加有效地增强等离子体的活性，促进等离子体对金属基片表面的作用效果。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的结构合理，镀膜质量好、工效高，所述芯片制备成本低等特点，是显而易见的。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的俯视图，图中所示反应室1和金属基片装料室2，均座落在机架上（图中未画出）；图中所示28为观察窗；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1所示谐振腔17，永磁铁环19和石英杯20三者的配置关系示意图；

图5是气相金属有机物混合配制装置YP示意图；

图6是氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置DQ示意图。

具体实施方式

一种典型的具体实施方式如附图1~4所示。

一种采用金属基片制备垂直GaN 基LED芯片的设备，包括：

一计算机信息采集控制器29；

一反应室1；在反应室1内设有与反应室1同中心布置的可上下移动的机械式回转金属基片料台5；在金属基片料台5设有碳丝电加热装置60；反应室1底部与抽真空设备3管路连接，通过抽真空设备3可令反应室1内形成负压；

一包括装料门26在内的金属基片装料室2；所述金属基片装料室2的一端设有磁动/气动送料装置4，而其另一端通过与计算机信息采集控制器29电连接的磁动控制闸阀2-1与反应室1密封连接贯通；驱动磁动/气动送料装置4的送料杆4-1和与计算机信息采集控制器29电连接的磁动机械手27，可将金属基片输送至所述金属基片料台5的台面上；

一气相金属有机物供应装置21；所述气相金属有机物供应装置21的上游，与气相金属有机物混合配制装置YP的气相金属有机物混气室47管路连接，而其下游与设在所述金属基片料台5上方的具有若干个沿圆周方向分开布置的供气孔的供气环21-1管路连接；

一氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56；所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56的上游，与氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置DQ的氮气/氢气/氨气混合室54管路连接，而其下游与反应室1管路连接；

一微波电子回旋共振ECR等离子体源供应装置6；所述电子回旋共振ECR等离子体源供应装置6包括微波源14，与微波源14连接贯通的波导管15，可调长度的微波耦合天线16和在反应室1的顶上设有与反应室1同中心布置的圆筒形谐振腔17；所述谐振腔17所包括的由若干个永磁铁19-1排列组成的永磁铁环19的内腔设有石英杯20；

真空度计量器8和用来检测金属基片表面镀层微结构信息的由反射高能电子衍射仪10与荧光屏11相对组成的视屏显示装置；

所述计算机信息采集控制器29，还分别与微波源14、真空度计量器8、电加热装置60的温度传感器60-1、反射高能电子衍射仪10和荧光屏11电信号连接；且还分别与磁动/气动送料装置4的控制件、金属基片料台5的机械式回转及上下移动电机控制件、气相金属有机物供应装置21的各路质量流量控制器及终端供气电磁阀、氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56的各路质量流量控制器电连接；通过计算机信息采集控制器29，实时对磁动/气动送料杆4-1的进出运动、金属基片料台5的转速和上下移动距离、微波源14的输出功率和时间、电加热装置60的温度和加热时间、以及对反应室1所供应的气相金属有机物的供气量和供气时间、氮气和/或氢气和/或氨气的供气量和供气时间实施自动调控；

而其还包括：

一磁场线圈支撑圆筒22；所述支撑圆筒22布置在谐振腔17的底部，且与反应室1顶部法兰连接，在支撑圆筒22内部设有线圈绕组22-1；所述气相金属有机物供应装置21的供气环21-1，设在所述支撑圆筒22内；所述线圈绕组22-1的电流控制和得失电磁动开关与计算机信息采集控制器29电连接；

一光电报警器9；所述光电报警器9设在谐振腔17部位，且与计算机信息采集控制器29电连接；用其提供谐振腔17内的所述电子回旋共振ECR等离子体放电熄火报警及自动恢复放电功能；光电报警器9由光敏电阻探测器及报警电路构成，可通过光谱强度来监测微波等离子体放电的强弱，并把监测信息反馈给计算机信息采集控制器29，通过增大氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56的气体流量，很快自动恢复等离子体放电，然后再恢复到原来正常的气体流量；

一法拉第筒12；所述法拉第筒12设置在反应室1的顶部，且与计算机信息采集控制器29电连接，法拉第筒12的探头设置在磁场线圈支撑圆筒22的内侧，且靠近金属基片料台5的边缘，以准确测控金属基片料台5附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的离子温度和密度（法拉第筒12的探头位置在图中未画出，其位置可沿金属基片料台5的上下移动位置做轴向调节）；

一电子探针13；所述电子探针13设置在反应室1的顶部，且与计算机信息采集控制器29电连接，电子探针13的探头设置在磁场线圈支撑圆筒22的内侧，且靠近金属基片料台5的边缘，以准确测控金属基片料台5附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的电子温度和密度（电子探针13的探头位置在图中未画出，其位置可沿金属基片料台5的上下位置做轴向调节）；

一直流偏压电源57；所述直流偏压电源57与金属基片料台5的竖轴电连接，且其输出电路磁动开关与计算机信息采集控制器29电连接，用以提高金属基片表面入射反应离子的通量和能量；

所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56输送管路的下游与反应室1的顶部法兰连接，且由设在石英杯20敞口端的沿圆周方向设有若干通孔的第二供气环56-1直接通入石英杯20内进行微波等离子体放电；所述反射高能电子衍射仪10出射的电子束，位于所述支撑圆筒22的下方且与金属基片表面相贴近，用其监测GaN基沉积镀层的表面微结构信息；

布置在所述支撑圆筒22内的线圈绕组22-1的缠绕密度为5~30匝/mm，导线铜径为0.5~2mm。所述支撑圆筒22的内径为15~35cm，高度为5~15cm；而金属基片料台5的直径为5~25cm，从而使支撑圆筒22的下部开口端环套在金属基片料台5的上方。所述金属基片装料室2还设有第二真空度计量器24、卤钨灯23和放气阀25。在谐振器17的顶壁，还设有可调长度的活塞短路器18，所述活塞短路器18的电机控制件与计算机信息采集控制器29电连接（活塞短路器18的电机控制件在图中未画出）。

本实施例的气相金属有机物的混合配制装置YP及氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置DQ，如附图5、6所示。图5中所示，30为氢源，44为氮源，31为减压阀，32为截止阀，33为单向阀，34为质量流量控制器，35为电磁阀控制的排气/运行气动阀，45为三甲基镓气路上的鼓气瓶，46为恒温阱，36、37、38、39和40分别为三乙基镓、三甲基铟、三甲基铝、二茂镁和硅烷的排气气路，41为碟阀，42为真空泵，43为尾气处理系统，47为混合气室，7为配气阀，36’、37’、38’、39’和40’分别为三乙基镓、三甲基铟、三甲基铝、二茂镁和硅烷的运行气路；图6中所示，48为氮气源，49为氨气源，50为氢气源，51为减压阀，52为质量流量控制器，53为单向阀，54为混气室，55为真空截止阀。所述所相金属有机物的混合配制装置YP和氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置DQ，均为本发明的配套设备。

本发明的使用过程的简要描述是，预先对计算机信息采集控制器29输入生产工艺文件，在开启所有装置和监控仪表待达到工艺要求后，开动送料装置4，将工料金属基片送入反应室1，并由磁动机械手27将工料金属基片平放在金属基片料台5的台面上，然后对反应室1抽真空，按照工艺要求的沉积温度、沉积时间、微波功率、各气体流量、反应室气压、直流负偏压和约束磁场的线圈电流大小等等，由计算机信息采集控制器29控制，实施对金属基片表面沉积形成GaN基镀膜层，在第一层镀膜层完成镀膜之后，再按工艺要求复合镀制第二层膜层，直至多层膜层复合镀制结束为止。

在有等离子体放电的薄膜沉积工艺步骤中，使用光电报警器9实时监测等离子体放电情况；通过法拉第筒12实时监测离子温度和密度，通过电子探针13实时监测电子温度和密度。并通过计算机信息采集控制器29，根据上述各个等离子体放电监测信息微调活塞短路器18的长度、氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56的气体流量等，以保持等离子体中的离子以及电子的温度和密度的相对稳定。在光电报警器9检测到等离子体放电熄灭时，通过计算机信息采集控制器29，增大氮气和/或氢气和/或氨气供应装置56的气体流量，待等离子体放电恢复以后，再恢复到原来正常的气体流量。

在使用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积ECR-PEMOCVD设备于金属基片上制备垂直GaN基LED芯片的任意一个工艺步骤中，均可使用反射高能电子衍射仪10检测薄膜表面的微结构信息，若反应室1的气压高于0.18Pa，可暂停沉积，进行反射高能电子衍射仪10检测，其检测过程为：关断所有气体流量暂停沉积，关闭光电报警器9，关闭微波源14，关断磁场线圈支撑圆筒22的线圈电流，当气压低于0.18Pa，可打开反射高能电子衍射仪10，使电子束掠入射到金属基片表面，在荧光屏11上产生电子衍射图像，以原位检测薄膜的表面微结构信息；之后关闭反射高能电子衍射仪10，再通入各反应气体，有序恢复等离子体放电及监测，继续沉积薄膜。

关断磁场线圈支撑圆筒22的线圈电流的目的是为了消除磁场对反射高能电子衍射仪10出射的电子束的干扰，这也是为什么不使用永磁铁来约束等离子体的原因；可调节金属基片料台5的高度和电子束的掠射方向，以使反射高能电子衍射仪10出射的电子束能掠入射到金属基片表面，从而在荧光屏11上产生电子衍射图像，待测试完毕再将金属基片料台5恢复到原来的位置。

本发明初样的试用效果是很好的。例行试验的结果显示，本发明的工作效率和物料消耗可比已有上述专利技术分别提高15%和下降10%，制成品的合格率达到98%以上，取得了明显的技术经济效益。

Claims (5)

1.一种采用金属基片制备垂直GaN 基LED芯片的设备，包括：

一计算机信息采集控制器（29）；

一反应室（1）；在反应室（1）内设有与反应室（1）同中心布置的可上下移动的机械式回转金属基片料台（5）；金属基片料台（5）设有电加热装置（60）；反应室（1）底部与抽真空设备（3）管路连接，通过抽真空设备（3）可令反应室（1）内形成负压；

一包括装料门（26）在内的金属基片装料室（2）；所述金属基片装料室（2）的一端设有磁动/气动送料装置（4），而其另一端通过与计算机信息采集控制器（29）电连接的磁动控制阀（2-1）与反应室（1）密封连接贯通；驱动磁动/气动送料装置（4）的送料杆（4-1）和与计算机信息采集控制器（29）电连接的磁动机械手（27），可将金属基片输送至所述金属基片料台（5）的台面上；

一气相金属有机物供应装置（21）；所述气相金属有机物供应装置（21）的上游，与气相金属有机物混合配制装置（YP）的气相金属有机物混气室（47）管路连接，而其下游与设在所述金属基片料台（5）上方的具有若干个沿圆周方向分开布置的供气孔的供气环（21-1）管路连接；

一氮气和/或氢气和/或氨气供应装置（56）；所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置（56）的上游，与氮气和/或氢气和/或氨气混合配制装置（DQ）的氮气/氢气/氨气混合室（54）管路连接，而其下游与反应室（1）管路连接；

一微波电子回旋共振ECR等离子体源供应装置（6）；所述电子回旋共振ECR等离子体源供应装置（6）包括微波源（14），与微波源（14）连接贯通的波导管（15）、可调长度的微波耦合天线（16）和在反应室（1）的顶上设有与反应室（1）同中心布置的圆筒形谐振腔（17）；所述谐振腔（17）所包括的由若干个永磁铁（19-1）排列组成的永磁铁环（19）的内腔设有石英杯（20）；

真空度计量器（8）和用来检测金属基片表面镀层微结构信息的由反射高能电子衍射仪（10）与荧光屏（11）相对组成的视屏显示装置；

所述计算机信息采集控制器（29），还分别与微波源(14)、真空度计量器（8）、电加热装置（60）的温度传感器（60-1）、反射高能电子衍射仪（10）和荧光屏（11）电信号连接；且还分别与磁动/气动送料装置（4）的控制件、金属基片料台（5）的机械式回转及上下移动电机控制件、气相金属有机物供应装置（21）的各路质量流量控制器及终端供气电磁阀、氮气和/或氢气和/或氨气供应装置（56）的各路质量流量控制器电连接；通过计算机信息采集控制器（29），实时对磁动/气动送料杆（4-1）的进出运动、金属基片料台（5）的转速和上下移动距离、微波源（14）的输出功率和时间、电加热装置（60）的温度和加热时间、以及对反应室（1）所供应的气相金属有机物的供气量和供气时间、氮气和/或氢气和/或氨气的供气量和供气时间实施自动调控；

其特征在于：还包括：

一磁场线圈支撑圆筒（22）；所述支撑圆筒（22）布置在谐振腔（17）的底部，且与反应室（1）的顶部法兰连接，在支撑圆筒（22）内部设有线圈绕组（22-1）；所述气相金属有机物供应装置（21）的供气环（21-1），设在所述支撑圆筒（22）内；所述线圈绕组（22-1）的电流控制和得失电磁动开关与计算机信息采集控制器（29）电连接；

一光电报警器（9）；所述光电报警器（9）设在谐振腔（17）部位，且与计算机信息采集控制器（29）电连接；用其提供谐振腔（17）内的所述电子回旋共振ECR等离子体放电熄火报警及自动恢复放电功能；

一法拉第筒（12）；所述法拉第筒（12）设置在反应室（1）的顶部，且与计算机信息采集控制器（29）电连接，法拉第筒（12）的探头设置在磁场线圈支撑圆筒（22）的内侧，且靠近金属基片料台（5）的边缘，以准确测控金属基片料台（5）附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的离子温度和密度；

一电子探针（13）；所述电子探针（13）设置在反应室（1）的顶部，且与计算机信息采集控制器（29）电连接，电子探针（13）的探头设置在磁场线圈支撑圆筒（22）的内侧，且靠近金属基片料台（5）的边缘，以准确测控金属基片料台（5）附近的所述电子回旋共振ECR等离子体的电子温度和密度；

一直流偏压电源（57）；所述直流偏压电源（57）与金属基片料台（5）电连接，且其输出电路磁动开关与计算机信息采集控制器（29）电连接，用以提高金属基片表面入射反应离子的通量和能量；

所述氮气和/或氢气和/或氨气供应装置（56）输送管路的下游与反应室（1）的顶部法兰连接，且由设在石英杯（20）敞口端的沿圆周方向设有若干通孔的第二供气环（56-1）直接通入石英杯（20）内；所述反射高能电子衍射仪（10）出射的电子束，位于所述支撑圆筒（22）的下方且与金属基片表面相贴近。

2.根据权利要求1所述的采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，其特征在于，布置在所述支撑圆筒（22）内的线圈绕组（22-1）的缠绕密度为5~30匝/mm，导线铜径为0.5~2mm。

3.根据权利要求1所述的采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，其特征在于，所述支撑圆筒（22）的内径为15~35cm，高度为5~15cm；且支撑圆筒（22）的下部开口端环套在金属基片料台（5）的上方。

4.根据权利要求1所述的采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，其特征在于，所述金属基片装料室（2）还设有第二真空度计量器（24）、卤钨灯（23）和放气阀（25）。

5.根据权利要求1所述的采用金属基片制备垂直GaN基LED芯片的设备，其特征在于，在谐振器（17）的顶壁，还设有可调长度的活塞短路器（18），所述活塞短路器（18）的电机控制件与计算机信息采集控制器（29）电连接。

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