CN110739372A - 发光二极管外延生长反应腔的恢复方法及其外延生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法及其外延生长方法，属于半导体技术领域。恢复方法包括：向反应腔内通入Ga源和NH3形成第一化合物涂层；向反应腔内通入Al源形成第二化合物涂层；停止向反应腔内通入Al源，向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中；停止向反应腔内通入石墨烯，向反应腔内通入石Mg源形成第三化合物涂层；停止向反应腔内通入Mg源，向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Mg源插入第三化合物涂层中；停止向反应腔内通入Ga源、NH3和石墨烯，完成反应腔的恢复。本发明快速恢复到反应腔正常生长所需的优良环境，最终提高MOCVD的生长效率和产品品质。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法及其外延生长方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子器件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速、广泛地应用在如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域，是前景广阔的新一代光源。
外延片是LED制备过程中的初级成品，通常采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal organic Chemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)设备制备。MOCVD设备内设有反应腔，将衬底放置在反应腔内，向反应腔内通入Ⅲ族元素、Ⅱ族元素的有机化合物和Ⅴ族、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
这些反应产物会生长在衬底上，也会沉积在反应腔的内壁、衬底的支撑件、源材料通入装置等反应腔内的部件上，并且反应腔内部件上沉积的反应产物随着外延生长的进行而逐渐积累增多。当反应腔内部件上沉积的反应产物积累到一定程度时，这些反应产物可能从附着处剥落，也可能随着反应气体的气流在反应腔内到处扩散，最后落到衬底上形成杂质，降低外延片的生长质量。因此，为了保证外延片的生长质量，反应腔内进行一段时间的外延生长之后，会将反应腔内部件上沉积的反应产物清理干净。但是反应产物清理干净之后，采用金属材料的反应腔内壁会与源材料发生反应，对外延片的生长过程造成干扰。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法及其外延生长方法，通过在反应腔内壁上形成涂层，避免对外延片的生长造成影响。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法，所述恢复方法包括：
提供反应腔，所述反应腔内用于外延生长发光二极管外延片；
向所述反应腔内通入Ga源和NH3，在所述反应腔的内壁上形成第一化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，同时向所述反应腔内通入Al源，在所述第一化合物涂层上形成第二化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入Al源，同时向所述反应腔内通入石墨烯，所述石墨烯催化所述反应腔内的Al源掺入所述第二化合物涂层中；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入石墨烯，同时向所述反应腔内通入石Mg源，在所述第二化合物涂层上形成第三化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入Mg源，同时向所述反应腔内通入石墨烯，所述石墨烯催化所述反应腔内的Mg源插入所述第三化合物涂层中；
停止向所述反应腔内通入Ga源、NH3和石墨烯，完成所述反应腔的恢复。
可选地，向所述反应腔内通入石墨烯的流量为10sccm～100sccm。
进一步地，每次向所述反应腔内通入石墨烯的持续时间为10min～30min。
可选地，向所述反应腔内通入Al源的流量逐渐增大。
进一步地，向所述反应腔内通入Al源的流量为50sccm～300sccm，向所述反应腔内通入Al源的持续时间为60min～150min。
可选地，向所述反应腔内通入Mg源的流量逐渐增大。
进一步地，向所述反应腔内通入Mg源的流量为500sccm～2000sccm，向所述反应腔内通入Mg源的持续时间为100min～200min。
可选地，所述恢复方法还包括：
在向所述反应腔内通入Ga源和NH3的同时，向所述反应腔内通入载气。
可选地，所述恢复方法还包括：
在向所述反应腔内通入Ga源和NH3之前，对所述反应腔进行烘烤。
第二方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延生长方法，所述外延生长方法包括：
采用如第一方面提供的恢复方法完成反应腔的恢复；
在所述反应腔内放入衬底；
在所述衬底上外延生长，形成外延片。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过先向反应腔内通入Ga源和NH3，可以在反应腔的内壁上沉积单一晶向的纯净晶体(即第一化合物涂层)，有利于反应产物铺设在反应腔的整个内壁上；再分别向反应腔内通入Al源和Mg源，可以在之后形成的反应产物中掺入Al(即第二化合物涂层)和Mg(即第三化合物涂层)，有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al和Mg，提高外延片的生产品质和生产效率。而且第一化合物涂层、第二化合物涂层和第三化合物涂层整体可以对反应腔内壁起到隔离和屏蔽的作用，避免外延生长过程中通入的材料与反应腔内壁发生反应而影响到外延片的生长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延生长方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法。图1为本发明实施例提供的一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法的流程图。参见图1，恢复方法包括：
步骤101：提供反应腔，反应腔内用于外延生长发光二极管外延片。
在本实施例中，反应腔可以为MOCVD设备的反应腔。
在实际应用中，反应腔内未进行外延生长，没有反应产物积累，或者反应产物已经清理干净。如果直接在反应腔内进行外延生长，则反应腔内壁(通常采用金属材料)会与外延生长过程中通入反应腔内的气体发生反应，影响外延片的生长。本发明是在反应腔内进行外延生长之前，预先在反应腔内进行处理。
步骤102：向反应腔内通入Ga源和NH3，在反应腔的内壁上形成第一化合物涂层。
本发明实施例先向反应腔内通入Ga源和NH3，可以在反应腔的内壁上沉积单一晶向的纯净晶体(即第一化合物涂层)，有利于反应产物铺设在反应腔的整个内壁上。
可选地，向反应腔内通入Ga源的流量可以为100sccm～600sccm。Ga源和NH3的配合较好，形成的涂层质量较高，可以有效避免反应腔内壁影响外延片的生长。
示例性地，向反应腔内通入Ga源的流量可以为150sccm～500sccm，如300sccm。
在实际应用中，Ga源和NH3在整个恢复过程中持续通入(详见步骤102～步骤106)，以将涂层整体保持为GaN晶格结构。进一步地，向反应腔内通入Ga源的流量可以在整个恢复过程中保持不变。
进一步地，步骤102中向反应腔内通入Ga源的持续时间可以为100min～180min。在保证涂层可以铺满反应腔内壁的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间，提高恢复效率。
示例性地，步骤102中向反应腔内通入Ga源的持续时间可以为120min～150min，如130min。
可选地，在步骤102之前，该恢复方法还可以包括：
对反应腔进行烘烤。
通过对反应腔进行烘烤，去除反应腔内的水汽，避免水汽影响涂层的质量。
示例性地，烘烤的温度可以在1000℃以上，以对反应腔进行高温烘烤，快速去除反应腔内的水汽。
进一步地，对反应腔进行烘烤的持续时间可以为20min～60min。在保证去除反应腔内水汽的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间，提高恢复效率。
示例性地，对反应腔进行烘烤的持续时间可以为30min～50min，如40min，可以保证外延片的生产效率和反应腔的生长环境。
步骤103：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，同时向反应腔内通入Al源，在第一化合物涂层上形成第二化合物涂层。
本发明实施例在反应腔的整个内壁上铺设反应产物之后，向反应腔内通入Al源，可以在之后形成的反应产物中掺入Al(即第二化合物涂层)，有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al。由于在外延生长过程中将Al掺入外延片中比较困难，因此在反应腔内壁上沉积掺杂Al的反应产物(即第二化合物涂层)，有利于在外延片掺入Al，提高外延片的生产品质和生产效率。
可选地，向反应腔内通入Al源的流量可以逐渐增大。第二化合物涂层中靠近第一化合物涂层的部分掺入的Al较少，有利于匹配第一化合物涂层的晶格，之后逐渐增大Al源的流量，可以提高第二化合物涂层中Al的掺杂浓度，有利于在外延片掺入Al，提高外延片的生产品质和生产效率。
进一步地，向反应腔内通入Al源的流量可以为50sccm～300sccm。
若向反应腔内通入Al源的流量小于50sccm，则可能由于向反应腔内通入Al源的流量较少而导致第二化合物涂层中Al的掺杂浓度较低，使得反应腔内壁在外延生长过程中有可能会影响外延片中掺杂Al，或者为了第二化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al，延长第二化合物涂层的形成时间，使得造成反应腔的恢复时间较长，影响反应腔的恢复效率。
若向反应腔内通入Al源的流量大于300sccm，则可能由于向反应腔内通入Al源的流量较多而导致反应腔内残留较多Al源，造成外延过程中引入杂质，影响外延片的质量。
示例性地，向反应腔内通入Al源的流量可以从100sccm逐渐增大至200sccm。在保证第二化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间、以及避免在外延片中引入杂质。
进一步地，向反应腔内通入Al源的持续时间可以为60min～150min。
若向反应腔内通入Al源的持续时间小于60min，则可能由于向反应腔内通入Al源的持续时间较短而导致第二化合物涂层中Al的掺杂浓度较低，使得反应腔内壁在外延生长过程中有可能会影响外延片中掺杂Al。
若向反应腔内通入Al源的持续时间大于150min，则可能由于向反应腔内通入Al源的持续时间较长而导致反应腔内残留较多Al源，造成外延过程中引入杂质，影响外延片的质量。
示例性地，向反应腔内通入Al源的持续时间可以为60min～120min，如60min。在保证第二化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间、以及避免在外延片中引入杂质。
步骤104：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入Al源，同时向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中。
本发明实施例在反应腔内通入Al源之后，向反应腔内通入石墨烯，石墨烯在第二化合物涂层上形成蜂巢晶格的二维纳米结构，二维纳米结构中稀松的蜂巢晶格容易吸附Al原子填充其中，使得反应腔内的Al源可以均匀分布在第二化合物涂层上。同时石墨烯具有良好的导电性，可以从填充其中的Al原子转移电荷，将Al原子变成Al离子，有利于反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中。因此，石墨烯可以对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，缩短Al源掺入第二化合物涂层的时间，提高反应腔的恢复速度。
可选地，向反应腔内通入石墨烯的流量可以为10sccm～100sccm。
若向反应腔内通入石墨烯的流量小于10sccm，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的流量较小而无法对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，导致Al源掺入第二化合物涂层的时间较长，影响反应腔的恢复速度；或者为了保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，延长石墨烯的通入时间，影响反应腔的恢复速度。
若向反应腔内通入石墨烯的流量大于100sccm，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的流量较大而影响到反应腔内的生长环境，最终影响到外延片的生长。
示例性地，向反应腔内通入石墨烯的流量可以为20sccm～60sccm，如30sccm。在保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用的情况下，避免影响到反应腔内的生长环境。
进一步地，向反应腔内通入石墨烯的持续时间可以为10min～30min。
若向反应腔内通入石墨烯的持续时间小于10min，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的持续时间较短而无法对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，导致Al源掺入第二化合物涂层的时间较长，影响反应腔的恢复速度。
若向反应腔内通入石墨烯的持续时间大于30min，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的持续时间较长而反应腔的恢复速度、以及反应腔内的生长环境。
示例性地，向反应腔内通入石墨烯的持续时间可以为15min～25min，如20min。在保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用的情况下，避免影响到反应腔内的生长环境。
步骤105：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入石墨烯，同时向反应腔内通入石Mg源，在第二化合物涂层上形成第三化合物涂层。
本发明实施例在反应腔的整个内壁上铺设反应产物之后，向反应腔内通入Mg源，可以在之后形成的反应产物中掺入Mg(即第三化合物涂层)，有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Mg。由于在外延生长过程中将Mg掺入外延片中比较困难，因此在反应腔内壁上沉积掺杂Mg的反应产物(即第三化合物涂层)，有利于在外延片掺入Mg，提高外延片的生产品质和生产效率。
可选地，向反应腔内通入Mg源的流量可以逐渐增大。第三化合物涂层中靠近第二化合物涂层的部分掺入的Mg较少，有利于匹配第二化合物涂层的晶格，之后逐渐增大Mg源的流量，可以提高第三化合物涂层中Mg的掺杂浓度，有利于在外延片掺入Mg，提高外延片的生产品质和生产效率。
进一步地，向反应腔内通入Mg源的流量可以为500sccm～2000sccm。
若向反应腔内通入Mg源的流量小于500sccm，则可能由于向反应腔内通入Mg源的流量较少而导致第三化合物涂层中Mg的掺杂浓度较低，使得反应腔内壁在外延生长过程中有可能会影响外延片中掺杂Mg，或者为了第三化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Mg，延长第三化合物涂层的形成时间，使得造成反应腔的恢复时间较长，影响反应腔的恢复效率。
若向反应腔内通入Mg源的流量大于2000sccm，则可能由于向反应腔内通入Mg源的流量较多而导致反应腔内残留较多Mg源，造成外延过程中引入杂质，影响外延片的质量。
示例性地，向反应腔内通入Mg源的流量可以为800sccm～1500sccm，如1000sccm。在保证第三化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Mg的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间、以及避免在外延片中引入杂质。
进一步地，向反应腔内通入Mg源的持续时间可以为100min～200min。
若向反应腔内通入Mg源的持续时间小于100min，则可能由于向反应腔内通入Mg源的持续时间较短而导致第三化合物涂层中Mg的掺杂浓度较低，使得反应腔内壁在外延生长过程中有可能会影响外延片中掺杂Mg。
若向反应腔内通入Mg源的持续时间大于200min，则可能由于向反应腔内通入Mg源的持续时间较长而导致反应腔内残留较多Mg源，造成外延过程中引入杂质，影响外延片的质量。
示例性地，向反应腔内通入Mg源的持续时间可以为120min～180min，如150min。在保证第三化合物涂层可以有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Mg的情况下，尽可能缩短反应腔的恢复时间、以及避免在外延片中引入杂质。
步骤106：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入Mg源，同时向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Mg源插入第三化合物涂层中。
本发明实施例在反应腔内通入Mg源之后，向反应腔内通入石墨烯，石墨烯在第三化合物涂层上形成蜂巢晶格的二维纳米结构，二维纳米结构中稀松的蜂巢晶格容易吸附Mg原子填充其中，使得反应腔内的Mg源可以均匀分布在第三化合物涂层上。同时石墨烯具有良好的导电性，可以从填充其中的Mg原子转移电荷，将Mg原子变成Mg离子，有利于反应腔内的Mg源掺入第二化合物涂层中。因此，石墨烯可以对反应腔内的Mg源掺入第三化合物涂层中起到催化作用，缩短Mg源掺入第三化合物涂层的时间，提高反应腔的恢复速度。
可选地，向反应腔内通入石墨烯的流量可以为10sccm～100sccm。
若向反应腔内通入石墨烯的流量小于10sccm，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的流量较小而无法对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，导致Al源掺入第二化合物涂层的时间较长，影响反应腔的恢复速度；或者为了保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，延长石墨烯的通入时间，影响反应腔的恢复速度。
若向反应腔内通入石墨烯的流量大于100sccm，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的流量较大而影响到反应腔内的生长环境，最终影响到外延片的生长。
示例性地，向反应腔内通入石墨烯的流量可以为20sccm～60sccm，如30sccm。在保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用的情况下，避免影响到反应腔内的生长环境。
进一步地，向反应腔内通入石墨烯的持续时间可以为10min～30min。
若向反应腔内通入石墨烯的持续时间小于10min，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的持续时间较短而无法对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用，导致Al源掺入第二化合物涂层的时间较长，影响反应腔的恢复速度。
若向反应腔内通入石墨烯的持续时间大于30min，则可能由于向反应腔内通入石墨烯的持续时间较长而反应腔的恢复速度、以及反应腔内的生长环境。
示例性地，向反应腔内通入石墨烯的持续时间可以为15min～25min，如20min。在保证对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中起到催化作用的情况下，避免影响到反应腔内的生长环境。
步骤107：停止向反应腔内通入Ga源、NH3和石墨烯，完成反应腔的恢复。
可选地，该步骤102还可以包括：
在向反应腔内通入Ga源和NH3的同时，向反应腔内通入载气。
在本实施例中，载气可以为N2和H2中的至少一种，即载气可以为纯净的N2，也可以为纯净的H2，还可以为N2和H2的混合气体。
本发明实施例在向反应腔内通入反应气体的同时通入载气，载气可以促进不同的反应气体接触，进而发生反应，有利于涂层的形成。
综上所述，本发明实施例通过先向反应腔内通入Ga源和NH3，可以在反应腔的内壁上沉积单一晶向的纯净晶体(即第一化合物涂层)，有利于反应产物铺设在反应腔的整个内壁上；再分别向反应腔内通入Al源和Mg源，可以在之后形成的反应产物中掺入Al(即第二化合物涂层)和Mg(即第三化合物涂层)，有效避免反应腔内壁在外延生长过程中影响外延片中掺杂Al和Mg，提高外延片的生产品质和生产效率。而且第一化合物涂层、第二化合物涂层和第三化合物涂层整体可以对反应腔内壁起到隔离和屏蔽的作用，避免外延生长过程中通入的材料与反应腔内壁发生反应而影响到外延片的生长。
另外，在反应腔内通入Al源和Mg源之后，向反应腔内通入石墨烯，石墨烯在第二化合物涂层上形成蜂巢晶格的二维纳米结构，二维纳米结构中稀松的蜂巢晶格容易吸附Al原子或者Mg原子填充其中，使得反应腔内的Al源均匀分布在第二化合物涂层上，反应腔内的Mg源均匀分布在第三化合物涂层上；同时石墨烯具有良好的导电性，可以从填充其中的Al原子或者Mg原子转移电荷，将原子变成离子，有利于反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中，反应腔内的Mg源掺入第三化合物涂层中。即石墨烯对反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中、以及反应腔内的Mg源掺入第三化合物涂层中起到催化作用，缩短恢复反应腔所需的时间，提高反应腔的恢复速度。
本发明实施例提供了一种发光二极管的外延生长方法。图2为本发明实施例提供的一种发光二极管的外延生长方法的流程图。参见图2，外延生长方法包括：
步骤201：提供反应腔，反应腔内用于外延生长发光二极管外延片。
在本实施例中，步骤201可以与步骤101相同，在此不再详述。
步骤202：向反应腔内通入Ga源和NH3，在反应腔的内壁上形成第一化合物涂层。
在本实施例中，步骤202可以与步骤102相同，在此不再详述。
步骤203：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，同时向反应腔内通入Al源，在第一化合物涂层上形成第二化合物涂层。
在本实施例中，步骤203可以与步骤103相同，在此不再详述。
步骤204：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入Al源，同时向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Al源掺入第二化合物涂层中。
在本实施例中，步骤204可以与步骤104相同，在此不再详述。
步骤205：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入石墨烯，同时向反应腔内通入石Mg源，在第二化合物涂层上形成第三化合物涂层。
在本实施例中，步骤205可以与步骤105相同，在此不再详述。
步骤206：持续向反应腔内通入Ga源和NH3，停止向反应腔内通入Mg源，同时向反应腔内通入石墨烯，石墨烯催化反应腔内的Mg源插入第三化合物涂层中。
在本实施例中，步骤206可以与步骤106相同，在此不再详述。
步骤207：停止向反应腔内通入Ga源、NH3和石墨烯，完成反应腔的恢复。
在本实施例中，步骤207可以与步骤107相同，在此不再详述。
步骤208：在反应腔内放入衬底。
步骤209：在衬底上外延生长，形成外延片。
示例性地，该步骤209可以包括：
向反应腔内通入Ga源和NH3，在衬底上生长缓冲层；
向反应腔内通入Ga源、NH3和Si源，在缓冲层上生长N型半导体层；
向反应腔内通入Ga源、NH3和In源，在N型半导体层上生长有源层；
向反应腔内通入Ga源、NH3和Al源，在有源层上生长电子阻挡层；
向反应腔内通入Ga源、NH3和Mg源，在电子阻挡层上生长P型半导体层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延生长反应腔的恢复方法，其特征在于，所述恢复方法包括：
提供反应腔，所述反应腔内用于外延生长发光二极管外延片；
向所述反应腔内通入Ga源和NH3，在所述反应腔的内壁上形成第一化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，同时向所述反应腔内通入Al源，在所述第一化合物涂层上形成第二化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入Al源，同时向所述反应腔内通入石墨烯，所述石墨烯催化所述反应腔内的Al源掺入所述第二化合物涂层中；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入石墨烯，同时向所述反应腔内通入石Mg源，在所述第二化合物涂层上形成第三化合物涂层；
持续向所述反应腔内通入Ga源和NH3，停止向所述反应腔内通入Mg源，同时向所述反应腔内通入石墨烯，所述石墨烯催化所述反应腔内的Mg源插入所述第三化合物涂层中；
停止向所述反应腔内通入Ga源、NH3和石墨烯，完成所述反应腔的恢复。
2.根据权利要求1所述的恢复方法，其特征在于，向所述反应腔内通入石墨烯的流量为10sccm～100sccm。
3.根据权利要求2所述的恢复方法，其特征在于，每次向所述反应腔内通入石墨烯的持续时间为10min～30min。
4.根据权利要求1～3任一项所述的恢复方法，其特征在于，向所述反应腔内通入Al源的流量逐渐增大。
5.根据权利要求4所述的恢复方法，其特征在于，向所述反应腔内通入Al源的流量为50sccm～300sccm，向所述反应腔内通入Al源的持续时间为60min～150min。
6.根据权利要求1～3任一项所述的恢复方法，其特征在于，向所述反应腔内通入Mg源的流量逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的恢复方法，其特征在于，向所述反应腔内通入Mg源的流量为500sccm～2000sccm，向所述反应腔内通入Mg源的持续时间为100min～200min。
8.根据权利要求1～3任一项所述的恢复方法，其特征在于，所述恢复方法还包括：
在向所述反应腔内通入Ga源和NH3的同时，向所述反应腔内通入载气。
9.根据权利要求1～3任一项所述的恢复方法，其特征在于，所述恢复方法还包括：
在向所述反应腔内通入Ga源和NH3之前，对所述反应腔进行烘烤。
10.一种发光二极管的外延生长方法，其特征在于，所述外延生长方法包括：
采用如权利要求1～9任一项所述的恢复方法完成反应腔的恢复；
在所述反应腔内放入衬底；
在所述衬底上外延生长，形成外延片。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101894737A (zh) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 腔室环境的控制方法 |
| CN102027577A (zh) * | 2008-05-15 | 2011-04-20 | 朗姆研究公司 | 选择性的感应双图案化 |
| CN102108495A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-29 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种第ⅲ族元素和第v族元素化合物薄膜生长反应腔的清洁方法 |
| CN202434479U (zh) * | 2012-01-09 | 2012-09-12 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种原位等离子体清洗和键合晶片的设备 |
| CN104769152A (zh) * | 2012-09-27 | 2015-07-08 | 太阳能公司 | 用于在基板上形成并保护薄膜的方法和结构 |
| CN105986245A (zh) * | 2015-02-16 | 2016-10-05 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 改善mocvd反应工艺的部件及改善方法 |
| CN106971933A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 具有自动清洗功能的蚀刻腔室及其清洗组件、清洗方法 |
| CN109385621A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-26 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种金属有机物化学气相沉积设备的反应腔体的清洁方法 |
| CN109904054A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 腔室环境恢复方法及刻蚀方法 |
-
2019
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102027577A (zh) * | 2008-05-15 | 2011-04-20 | 朗姆研究公司 | 选择性的感应双图案化 |
| CN101894737A (zh) * | 2009-05-19 | 2010-11-24 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 腔室环境的控制方法 |
| CN102108495A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-06-29 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种第ⅲ族元素和第v族元素化合物薄膜生长反应腔的清洁方法 |
| CN202434479U (zh) * | 2012-01-09 | 2012-09-12 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种原位等离子体清洗和键合晶片的设备 |
| CN104769152A (zh) * | 2012-09-27 | 2015-07-08 | 太阳能公司 | 用于在基板上形成并保护薄膜的方法和结构 |
| CN105986245A (zh) * | 2015-02-16 | 2016-10-05 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 改善mocvd反应工艺的部件及改善方法 |
| CN106971933A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-21 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 具有自动清洗功能的蚀刻腔室及其清洗组件、清洗方法 |
| CN109904054A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 腔室环境恢复方法及刻蚀方法 |
| CN109385621A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-26 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种金属有机物化学气相沉积设备的反应腔体的清洁方法 |
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