TWI777297B - 金屬有機物化學氣相沉積反應器 - Google Patents

金屬有機物化學氣相沉積反應器 Download PDF

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Abstract

本發明係一種金屬有機物化學氣相沉積反應器，包括：反應腔，頂部包括氣體噴淋頭，氣體噴淋頭包括第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口；前驅物輸送管道組，與多種前驅物源連接；前驅物匯合輸入管道，與前驅物輸送管道組連通，用於匯合多種前驅物，連通第一輸入端口；鎂前驅物輸入管道，與鎂前驅物源連接，且連通第二輸入端口；氮前驅物輸送管道，與氮前驅物源連接，且連通氣體噴淋頭的第三輸入端口。利用所述金屬有機物化學氣相沉積反應器能夠降低反應器的複雜度，且提高發光二極體的發光强度。

Description

金屬有機物化學氣相沉積反應器
本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種金屬有機物化學氣相沉積反應器。
目前LED（Light Emitting Diode，發光二極體）是一種固體照明，體積小、耗電量低、使用壽命長、亮度高、環保、堅固耐用等優點受到廣大消費者認可，國內外生産LED的規模不斷地擴大。
近年來，半導體材料氮化鎵（GaN）被廣泛應用於發光二極體，而氮化鎵（GaN）在金屬有機化學氣相沉積反應器（金屬有機化學氣相沉積反應器）內進行。通常在氮化鎵（GaN）內摻雜鎂離子作爲發光二極體的正極，然而，習知的金屬有機物化學氣相沉積反應器通常使鎂源與鎵源匯合後通入反應腔內，使得鎂源易殘留在匯合後的管道內，那麽，殘留的鎂源對後續外延結構層造成影響，使得二極體的發光强度降低。
本發明解决的技術問題是提供一種金屬有機物化學氣相沉積反應器，以降低鎂離子對後續塗層的影響，提高發光强度。
爲解决上述技術問題，本發明提供一種金屬有機物化學氣相沉積反應器，包括：反應腔，其頂部包括氣體噴淋頭，所述氣體噴淋頭包括第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口；前驅物輸送管道組，與多種前驅物源連接；前驅物匯合輸入管道，與前驅物輸送管道組連通，用於匯合多種前驅物，連通所述氣體噴淋頭的第一輸入端口；鎂前驅物輸入管道，與鎂前驅物源連接，且連通所述氣體噴淋頭的第二輸入端口；氮前驅物輸送管道，與氮前驅物源連接，且連通所述氣體噴淋頭的第三輸入端口。
可選的，所述氣體噴淋頭包括第一擴散空間、與第一擴散空間連接的第一輸送管道、第二擴散空間以及與第二擴散空間連通的第二輸送管道，所述第一擴散空間具有第一輸入端口和第二輸入端口，所述第二擴散空間具有第三輸入端口。
可選的，所述前驅物輸送管道組與前驅物匯合輸入管道之間還設置有第一注入閥導，所述第一注入閥導包括第一通道和第二通道，第一通道和第二通道均與前驅物輸送管道組連通，當第二通道開啓時，第二通道與前驅物匯合管道連通。
可選的，還包括：鎂前驅物傳輸管道、以及位於所述鎂前驅物傳輸管道與鎂前驅物輸入管道之間的第二注入閥導，所述第二注入閥導包括第三通道和第四通道，第三通道和第四通道均與鎂前驅物傳輸管道連通，當第四通道開啓時，第四通道與鎂前驅物輸入管道連通。
可選的，所述前驅物輸送管道組包括鎵前驅物輸送管道、銦前驅物輸送管道和矽前驅物輸送管道，所述多種前驅物源包括鎵前驅物源、銦前驅物源和矽前驅物源，所述鎵前驅物輸送管道與鎵前驅物源連接，所述銦前驅物輸送管道與銦前驅物源連接，所述矽前驅物輸送管道與矽前驅物源連接。
可選的，還包括：與第一注入閥導連接的第一排尾氣管道，當第一通道開啓時，使第一通道與第一排尾氣管道連通，用於排出多種前驅物源。
可選的，還包括：與第二注入閥導連接的第二排尾氣管道，當第三通道開啓時，使所述第三通道與第二排尾氣管道連通，用於排出鎂前驅物源。
與習知技術相比，本發明實施例的技術手段具有以下有益效果：
本發明技術手段提供的金屬有機物化學氣相沉積反應器中，前驅物輸送管道組用於輸送多種前驅物源，爲了降低金屬有機物化學氣相沉積反應器的複雜度，將所述多種前驅物源進行匯合後通過前驅物匯合輸入管道輸送至氣體噴淋頭第一輸入端口。而鎂前驅物源通過鎂前驅物輸入管道連通所述氣體噴淋頭第二輸入端口，即：多種前驅物源和鎂前驅物源在進入反應腔之前未進行混合而是分別通過不同的管道被輸送至氣體噴淋頭的不同端口，使得鎂離子不會殘留在匯合的管道內，那麽後續在對多種待處理基片進行外延形成不需要摻雜鎂的外延結構層時，不會因匯合的管道內殘留鎂而帶來的鎂污染，因此，有利於降低鎂的影響，提高發光二極體的發光强度。綜上，利用所述金屬有機物化學氣相沉積反應器能夠降低金屬有機物化學氣相沉積反應器的複雜度，且提高發光二極體的發光强度。
正如背景技術所述，利用習知金屬有機化學氣相沉積反應器形成光電二極體的發光强度較弱。
爲了解决上述技術問題，本發明技術手段提供一種金屬有機化學氣相沉積反應器，包括：反應腔，其頂部包括氣體噴淋頭，所述氣體噴淋頭包括第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口；前驅物輸送管道組，與多種前驅物源連接；前驅物匯合輸入管道，與前驅物輸送管道組連通，用於匯合多種前驅物，連通所述氣體噴淋頭的第一輸入端口；鎂前驅物輸入管道，與鎂前驅物源連接，且連通所述氣體噴淋頭的第二輸入端口；氮前驅物輸送管道，與氮前驅物源連接，且連通所述氣體噴淋頭的第三輸入端口。利用所述金屬有機物化學氣相沉積反應器能夠降低金屬有機物化學氣相沉積反應器的複雜度，且提高發光二極體的發光强度。
爲使本發明的上述目的、特徵和有益效果能夠更爲明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
第1圖是本發明一種金屬有機化學氣相沉積反應器的結構示意圖。
請參考第1圖，反應腔100，其頂部包括一氣體噴淋頭101，所述第一氣體噴淋頭101包括第一輸入端口A、第二輸入端口B和第三輸入端口C；前驅物輸送管道組102，與多種前驅物源109連接；前驅物匯合輸入管道103，與前驅物輸送管道組102連通，用於匯合多種前驅物源，連通所述氣體噴淋頭101的第一輸入端口A；鎂前驅物輸入管道105，與鎂前驅物源110連接，且連通所述氣體噴淋頭101的第二輸入端口B；氮前驅物輸送管道113，與氮前驅物源114連接，且連通所述氣體噴淋頭101的第三輸入端口C；旋轉基座106，位於所述反應腔100內底部，與氣體噴淋頭101相對設置，用於支撑並驅動設置在旋轉基座106上的基片托盤旋轉，所述基片托盤用於固定一片或多片待處理基片。
所述反應腔100內用於在待處理基片上形成光電二極體所需的外延結構層，所述外延結構層自待處理基片表面向上依次包括過渡層、位於所述過渡層上的負極層、位於所述負極層上的發光層和位於發光層上的正極層，其中，所述正極層用於形成光電二極體的正極，所述負極層用於形成光電二極體的負極。
在本實施例中，所述過渡層的材料爲未摻雜離子的氮化鎵；所述負極層的材料爲摻雜矽離子的氮化鎵；所述發光層的材料爲銦鎵氮化合物；所述正極層的材料爲摻雜鎂離子的P型氮化鎵。
所述前驅物輸送管道組102包括鎵前驅物輸送管道102a、銦前驅物輸送管道102b和矽前驅物輸送管道102c，所述多種前驅物源109包括鎵前驅物源109a、銦前驅物源109b和矽前驅物源109c，所述鎵前驅物輸送管道102a與鎵前驅物源109a連接，所述銦前驅物輸送管道102b與銦前驅物源109b連接，所述矽前驅物輸送管道102c與矽前驅物源109c連接。
所述氣體噴淋頭101包括第一擴散空間101a、與第一擴散空間101a連接的第一輸送管道101b、第二擴散空間101c以及與第二擴散空間101c連通的第二輸送管道101d，所述第一擴散空間101a具有第一輸入端口A和第二輸入端口B，所述第二擴散空間101c具有第三輸入端口C。
爲了降低金屬有機化學氣相沉積反應器的複雜度，通常將所述多種前驅物源109進入反應腔100之前進行匯合，即：通過前驅物匯合輸入管道103輸入氣體噴淋頭101的第一輸入端口A。
所述前驅物輸送管道組102與前驅物匯合輸入管道103之間還設置有第一注入閥導104，所述第一注入閥導104包括第一通道（圖中未示出）和第二通道（圖中未示出），第一通道和第二通道均與前驅物輸送管道組102連通，當第二通道開啓時，第二通道與前驅物匯合管道103連通，使所述多種前驅物被輸送至反應腔100內。
將所述多種前驅物輸送至反應腔100之前，通常需將多種前驅物源109的流量特性調節平穩，因此，還設置有與第一注入閥導104連接的第一排尾氣管道111，所述第一排尾氣管道111用於排出多種前驅物源，使所述多種前驅物源的流量達到預定要求時，再將所述多種前驅物源輸送至反應腔100內。
所述鎂前驅物輸入管道105連通所述氣體噴淋頭101第二輸入端口B，即：多種前驅物源和鎂前驅物源在進入反應腔100之前未進行混合而是分別通過不同的管道被輸送至氣體噴淋頭的不同端口，使得鎂離子不會殘留在匯合的管道內，那麽後續在對多種待處理基片進行外延形成不需要摻雜鎂的外延結構層時，不會因匯合的管道內殘留鎂而帶來的鎂污染，因此，有利於降低鎂的影響，提高發光二極體的發光强度。綜上，利用所述金屬有機物化學氣相沉積反應器能夠降低金屬有機物化學氣相沉積反應器的複雜度，且提高發光二極體的發光强度。
金屬有機化學氣相沉積反應器還包括：鎂前驅物傳輸管道108、以及位於所述鎂前驅物傳輸管道108與鎂前驅物輸入管道105之間的第二注入閥導107，所述第二注入閥導107包括第三通道（圖中未示出）和第四通道（圖中未示出），第三通道和第四通道均與鎂前驅物傳輸管道108連通，當第四通道開啓時，第四通道與鎂前驅物輸入管道105連通。
金屬有機化學氣相沉積反應器還包括：與第二注入閥導107連接的第二排尾氣管道112，當第三通道開啓時，使所述第三通道與第二排尾氣管道112連通，用於排出鎂前驅物源，以使鎂前驅物源流量的穩定。
另外，即使所述第一氣體擴散空間101a內殘留部分鎂前驅物，由於第一氣體擴散空間101a的容積較大，使得後續將新的鎂前驅體源輸送至第一氣體擴散空間101a後的速度較慢，使得新的鎂前驅物源難以帶走殘留的鎂前驅物源，使得進入反應腔100內鎂前驅物源的量與預定值的差異較小，有利於提高光電二極體的可控性。
在本實施例中，金屬有機化學氣相沉積反應器還包括：托盤106，位於所述反應腔100內，與所述氣體噴淋頭101相對設置，所述托盤106內設置若干個基片槽（圖中未示出），各個所述基片槽用於容納待處理基片；旋轉裝置150，用於驅動所述托盤106旋轉；加熱裝置（圖中未示出），用於對所述托盤106進行加熱。
雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以申請專利範圍所限定的範圍爲準。
100:反應腔 101:氣體噴淋頭 101a:第一擴散空間 101b:第一輸送管道 101c:第二擴散空間 101d:第二輸送管道 102:前驅物輸送管道組 102a:鎵前驅物輸送管道 102b:銦前驅物輸送管道 102c:矽前驅物輸送管道 103:前驅物匯合輸入管道 104:第一注入閥導 105:鎂前驅物輸入管道 106:旋轉基座 107:第二注入閥導 108:鎂前驅物傳輸管道 109:多種前驅物源 109a:鎵前驅物源 109b:銦前驅物源 109c:矽前驅物源 110:鎂前驅物源 111:第一排尾氣管道 112:第二排尾氣管道 113:氮前驅物輸送管道 114:氮前驅物源 150:旋轉裝置 A:第一輸入端口 B:第二輸入端口 C:第三輸入端口
第1圖是本發明一種金屬有機化學氣相沉積反應器的結構示意圖。
100:反應腔
101:氣體噴淋頭
101a:第一擴散空間
101b:第一輸送管道
101c:第二擴散空間
101d:第二輸送管道
102:前驅物輸送管道組
102a:鎵前驅物輸送管道
102b:銦前驅物輸送管道
102c:矽前驅物輸送管道
103:前驅物匯合輸入管道
104:第一注入閥導
105:鎂前驅物輸入管道
106:旋轉基座
107:第二注入閥導
108:鎂前驅物傳輸管道
109:多種前驅物源
109a:鎵前驅物源
109b:銦前驅物源
109c:矽前驅物源
110:鎂前驅物源
111:第一排尾氣管道
112:第二排尾氣管道
113:氮前驅物輸送管道
114:氮前驅物源
150:旋轉裝置
A:第一輸入端口
B:第二輸入端口
C:第三輸入端口

Claims (9)

  1. 一種金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，包括：一反應腔，其頂部包括一氣體噴淋頭，該氣體噴淋頭包括一第一輸入端口、一第二輸入端口和一第三輸入端口；該氣體噴淋頭還包括一第一擴散空間、與該第一擴散空間連接的一第一輸送管道、一第二擴散空間以及與該第二擴散空間連通的一第二輸送管道，該第一擴散空間具有一第一輸入端口和一第二輸入端口，該第二擴散空間具有一第三輸入端口；一前驅物輸送管道組，與一多種前驅物源連接；一前驅物匯合輸入管道，與該前驅物輸送管道組連通，用於匯合多種前驅物，連通該氣體噴淋頭的該第一輸入端口；一鎂前驅物輸入管道，與一鎂前驅物源連接，且連通該氣體噴淋頭的該第二輸入端口；一氮前驅物輸送管道，與一氮前驅物源連接，且連通該氣體噴淋頭的該第三輸入端口。
  2. 如請求項1所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，該前驅物輸送管道組與該前驅物匯合輸入管道之間還設置有一第一注入閥導，該第一注入閥導包括一第一通道和一第二通道，該第一通道和該第二通道均與該前驅物輸送管道組連通，當該第二通道開啓時，該第二通道與該前驅物匯合管道連通。
  3. 如請求項1所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：一鎂前驅物傳輸管道、以及位於該鎂前驅物傳輸管道與該鎂前驅物輸入管道之間的一第二注入閥導，該第二注入閥導包括一第三通道和一第四通道，該第三通道和該第四通道均與該鎂前驅物傳輸管道 連通，當該第四通道開啓時，該第四通道與該鎂前驅物輸入管道連通。
  4. 如請求項1所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，該前驅物輸送管道組包括一鎵前驅物輸送管道、一銦前驅物輸送管道和一矽前驅物輸送管道，該多種前驅物源包括一鎵前驅物源、一銦前驅物源和一矽前驅物源，該鎵前驅物輸送管道與該鎵前驅物源連接，該銦前驅物輸送管道與該銦前驅物源連接，該矽前驅物輸送管道與該矽前驅物源連接。
  5. 如請求項2所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：與該第一注入閥導連接的一第一排尾氣管道，當該第一通道開啓時，使該第一通道與該第一排尾氣管道連通，用於排出該多種前驅物源。
  6. 如請求項3所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：與該第二注入閥導連接的一第二排尾氣管道，當該第三通道開啓時，使該第三通道與該第二排尾氣管道連通，用於排出該鎂前驅物源。
  7. 如請求項1所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：一托盤，位於該反應腔內，與該氣體噴淋頭相對設置，該托盤內設置若干個基片槽，各個該基片槽用於容納待處理基片。
  8. 如請求項7所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：一旋轉裝置，用於驅動該托盤旋轉。
  9. 如請求項8所述的金屬有機化學氣相沉積反應器，其中，還包括：一加熱裝置，用於對該托盤進行加熱。
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