[发明专利]一种用于MOCVD宕机后可提高GaN外延良率的方法

说明书

技术领域

本发明属于LED外延工艺技术领域，尤其涉及一种用于MOCVD宕机后可提高GaN外延良率的方法。

背景技术

目前在商业化LED外延中，大多使用新型MOCVD，此类MOCVD的特点为集成化高，产量大，单RUN产能极大，对于成本能够有效控制；以当前著名MOCVD供应公司为例，德国AixTron机台多为55片2寸机型、56片2寸机型以及69片2寸机型，美国Veeco机台多为45片2寸机型以及54片2寸机型，故单RUN成本超过￥20000。由于商业化量产过程中，不可避免的出现软件或者硬件或者辅助设施异常导致宕机，此类宕机突发性高，以及不可预知性，导致每次出现极易导致上万元的损失。

由于GaN在MOCVD中的生长程式为，突然宕机会导致反应室温度急剧下降，整个反应向逆向反应发展，导致生长完成的GaN分解，而由于生长过程中温度和压力不可控，分解速率不平衡，极易导致宕机片表面的平整性以及缺陷众多。现有技术中，当发生宕机的情况时，则MOCVD会自动关机，如图1所示，低温下，由于GaN会产生裂解，导致其表面的半空位产生，从光学反射角度，容易观察到其GaN表面发黑，实则是由于GaN的平整度在宕机后受到严重的影响，生长完毕的氮化镓外延薄膜重新裂解（Decomposition）为气体分子，使表面原子缺陷较多，正常视觉效果下，由于光无法从薄膜中透出，导致人眼看到的外延片为黑色，不能有效生长出高质量的外延薄膜，导致报废，使得整个生产过程中的产品良率降低。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种用于MOCVD宕机后可提高GaN外延良率的方法。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种用于MOCVD宕机后可提高GaN外延薄膜良率的方法，包括如下步骤，

S1、正常生长GaN 外延薄膜时，先将衬底放入MOCVD生长室，升高温度至1050℃~1100℃之间，并向反应室内通入氢气，对衬底表面进行预处理；

S2、向反应室通入源气体，按照反应式，进行氮化镓外延薄膜的生长，同时向反应室内通入反应所需的Ga源和氮源，同时将反应室升温至GaN 外延薄膜生长所需温度范围1000℃以上；所述Ga源为(CH₃)₃Ga，所述氮源为NH₃。

由于该反应为热可逆反应，为保证能有足够量的GaN外延薄膜生成，必须使该方程式向正向反应远远大于向逆向反应才能满足氮化镓外延薄膜生长需要。为此，在生长氮化镓外延薄膜生长时，必须向反应室通入过量的氮源（NH₃ source），同时将反应室升温至GaN 薄膜生长所需温度1000℃以上，以提供生成反应足够的能量，才能保证方程向正向反应进行。通入过量的反应源和在高温下反应生长，这两个条件缺一不可，否则反应则会向逆向进行，也即生长完毕的氮化镓外延薄膜重新裂解（Decomposition）为气体分子，不能有效生长出高质量的外延薄膜。

当所述任意一步骤中MOCVD机台宕机时，打开MOCVD设备的氨气气动阀，通入氨气进入反应室，促进反应的进行，所述氨气气动阀打开在MOCVD机台停止加热3min内。

优选地，所述氨气的通入量为50L/min-150L/min。

优选地，所述MOCVD机宕机包括由于硬件或软件异常原因发生的宕机。

当在所述生长氮化镓外延薄膜生长过程中，MOCVD机台由于任何硬件或软件异常原因发生宕机时，MOCVD控制器接收到宕机信号后，会自动关闭通入源的气动阀，反应室停止加热，并通入N₂进行自然降温，在此自然降温过程中，已在衬底上生成的氮化镓外延薄膜由于缺乏正向反应条件，会在薄膜表面层发生一定程度的逆向反应，使外延薄膜表面质量下降，此时若不采取任何措施，待机台恢复后，继续接长未长完的外延薄膜时，常常会由于表面良率过低不得不将这些片源报废。

此时，可采用本发明专利提出的处理方法，当反应室宕机后并停止加热3min内，打开MOCVD设备的氨气气动阀，通入大量的氨气进入反应室，最大限度的减缓或抑制由于机台宕机后停止加热造成的逆向反应的进行，使得由于宕机造成的外延薄膜质量下降的程度降至最低。当机台异常解决复机后，可继续在原有停止生长的外延片上，继续接长余下结构，同时接长完成的外延薄膜良率可维持较高水平，保证将宕机后产生的损失降至最低，大大提升了产出良率。