[实用新型]一种LED发光二极管外延生长新设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种LED发光二极管外延生长设备的改进，属于LED发光二极管外延生长设备领域。

背景技术

LED发光二极管外延生长设备即MOCVD（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition），中文名称金属有机化学气相沉积， 是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、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。传统MOCVD反应系统包括：反应腔、用于输入反应气体的喷淋盘、设置于反应腔底部的加热基座、对基座进行加热的加热器、设置在反应腔底部用于排出反应副产物的排气口。MOCVD设备长期以来一直依赖进口，其价格昂贵，导致半导体光源价格拘于高位，不利推广，国内由于不掌握关键设备技术，反过来极大地制约了材料技术和器件性能的提高，制约了我国光电子产业的进一步发展，也成了发展我国高端光电子器件的瓶颈。这就要求我们能自己掌握MOCVD设备特别是反应系统的设计与制造技术，实现光电子产业的一个重大突破。

磊晶的重要指标之一，就是其厚度和组分的均匀性，在MOCVD技术中，要生长出一定厚度，并组分均匀的大面积磊晶材料，基片各处的生长速度以及到达基片的反应物浓度应尽量均匀一致。

发明内容

本实用新型目的公开了LED发光二极管外延生长新设备，节约了外延生长磊晶所用的原材料，提高磊晶均匀性，保证磊晶的质量。

本实用新型的设备包括电控箱、混气箱、反应腔、传送箱、尾气处理系统，本发明所述的反应腔区别于传统的圆柱形，其侧壁不垂直于外延生长载盘，其侧壁为圆弧形或侧壁与基座所成的角度小于90度，同时反应腔内的尾气排放装置安装于反应腔的下方，其与反应腔连接的反应腔出气口设置于反应腔的底部，为圆环结构，与外延生长载盘的圆心在水平的同一垂直线上，并且反应腔出气口的排气管道内设有冷却水管。

本实用新型所述的反应腔侧壁不垂直于外延生长载盘，如图1（A、B）所示，当侧壁为圆弧形或侧壁与基座所成的角度小于90度时，因反应腔内的喷淋头喷出的气体，喷淋于外延生长载盘上后会有反射，如图2所示，反射向反应腔侧壁后气体会再反射，按原垂直侧壁，再反射的气体均往外延生长载盘相反方向。为提高载源气体、反应气体的利用率，本发明的发明人通过对再反射气体方向的控制，使其尽量往外延生长载盘上再放射，以此提高反应腔内气体的利用率，如图3所示。

本实用新型所述的反应腔内的尾气排放装置安装于反应腔的下方，其与反应腔连接的反应腔出气口设置于反应腔的底部，为圆环结构，如图4所示，与外延生长载盘的圆心在水平的同一垂直线上，区别于传统反应腔出气口一般均为1-3个圆形出气口，本发明与外延生长载盘的圆心在水平的同一垂直线上的圆环结构出气口，保证反应腔内尾气排放出气更均匀，体现在外延生长的衬底上的磊晶层生长更均匀。同时由于外延生长过程中是出于高温过程，尾气均有很高的温度，为便于尾气进一步处理在尾气从反应腔排放过程中，使其在排放管道内进行冷却处理，所以本发明的发明人在反应腔出气口的排气管道内设有冷却水管，如图5所示。

附图说明

本实用新型中附图仅为了对本发明进一步解释，不得作为本实用新型发明范围的限制。

图1A 反应腔弧形侧壁示意图

图1B 反应腔侧壁与基座所成的角度小于90度示意图

图2 喷淋气体喷淋、反射示意图

图3 喷淋气体喷淋、反射、再反射示意图

图4 反应腔圆环形出气口示意图

图5 排气管道结构示意图

具体实施方式

本实用新型的实施例仅为对本发明进行解释，便于本领域普通技术人员能根据本发明内容实施本发明，不得作为本发明发明范围的限制。

实施例1

对LED发光二极管外延生长设备MOCVD进行改进，把传统的反应腔垂直侧壁改造为与外延生长载盘成45°角，喷淋在外延生长载盘的喷淋气体反射于侧壁上后再回射于外延生长载盘上，使反应腔内的反应气体、载源气体能充分利用，同时，把MOCVD反应腔的出气口改造成环状出气口，反应尾气能均匀排出，在环状排放管道内设置冷却水系统，用于对尾气的快速冷却。