金属有机物化学气相沉积装置
专利汇可以提供金属有机物化学气相沉积装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种金属有机物 化学气相沉积 装置，其特征在于，包括：一反应室，该反应室用于同时生长氮化物和 氧 化锌的 半导体 外延 薄膜 材料；一有机源通道，该有机源通道的一端与反应室的一入口连接，用于为反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供金属源材料；一气源通道，该气源通道的一端与反应室的另一入口连接，用于为反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供氮源或者氧源；一气路分配单元，该气路分配单元的输出端与有机源通道和气源通道的另一端连接；一有机源，该有机源通过管路与气路分配单元的输入端连接；一载气，该载气通过管路与气路分配单元的输入端连接；一气源，该气源通过管路与气路分配单元的输入端连接。，下面是金属有机物化学气相沉积装置专利的具体信息内容。
1.一种金属有机物化学气相沉积装置，其特征在于，包括：
一反应室，该反应室用于同时生长氮化物和氧化锌的半导体外延薄膜 材料；
一有机源通道，该有机源通道的一端与反应室的一入口连接，用于为 反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供金属源材料；
一气源通道，该气源通道的一端与反应室的另一入口连接，用于为反 应室生长氮化物或者氧化锌材料提供氮源或者氧源；
一气路分配单元，该气路分配单元的输出端与有机源通道和气源通道 的另一端连接；
一有机源，该有机源通过管路与气路分配单元的输入端连接；
一载气，该载气通过管路与气路分配单元的输入端连接；
一气源，该气源通过管路与气路分配单元的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种金属有机物化学气相沉积装置，其特 征在于，其中有机源包括有机镓源、有机铝源、有机铟源或有机镁源和有 机锌源和/或有机氧源。
3.根据权利要求1所述的一种金属有机物化学气相沉积装置，其特 征在于，其中载气包括氢气、氮气和氩气的一种或及其组合。
4.根据权利要求1所述的一种金属有机物化学气相沉积装置，其特 征在于，其中气源包括氨气或/和氧的气态源。
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别指结合了氮化物和氧化锌材料生长 而设计的一种MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属 有机源化学气相沉积)装置，具有单生长室、多功能和避免二次外延影响 材料质量等的优点。
背景技术
氧化锌(ZnO)同样属于宽禁带半导体，其带隙接近氮化镓，同时晶 格常数也非常接近氮化镓，但是其化学性质相比于氮化镓来说却非常活 泼，可以比较容易的进行腐蚀。由于晶格的接近，氮化镓和ZnO常常互相 作为缓冲层用于提高晶体质量；由于ZnO的晶向相对容易控制，可以通过 生长不同晶向的ZnO来实现各种晶向的氮化物生长，包括极性的、半极性 的和非极性的氮化物生长。同时ZnO活泼的化学性质为工艺提供了更多的 方便，可以作为氮化物生长的辅助剥离层。由于氮化物光电子器件如LED 和LD等的发展，ZnO在氮化物中的应用还包括了透明电极。ZnO和氮化物 还可以形成新型的异质结结构，实现多种单纯氮化物或者氧化锌难于实现 的功能。
本发明以前有关MOCVD系统都是独立的氮化物体系或者氧化锌体系， 为了实现氮化物与氧化锌的结合往往都是通过多次生长的方式来实现，比 如需要氧化锌缓冲层时需要通过MOCVD或者磁控溅射、脉冲激光沉积等实 现氧化锌的生长，然后将生长好的材料转移到MOCVD中生长氮化物，如果 需要继续生长氧化锌透明电极则必须将外延片取出再放入ZnO的相应生长 设备中进行ZnO的生长。同样，为了给ZnO生长提供GaN的缓冲层，也需 要首先在MOCVD等中生长GaN，取出后二次外延ZnO。有时候生长更加复 杂结构时候必须进行更多次的外延方可实现，这样造成生长的复杂性和成 本的提高以及生长的可重复性和产品成品率降低。因而尽管ZnO和氮化物 的结合具有很多的优越性能，但是商业上迄今为止并没有一台能够单炉实 现ZnO和氮化物结合的MOCVD设备。
本发明旨在结合氮化物和ZnO共同生长的优势，同时通过多种源的选 择实现氮化物和氧化锌生长的兼容，为发展高性能光电子和微电子材料提 供一种有效解决方案。
发明内容
本发明提供一种金属有机物化学气相沉积装置，其特征在于，包括：
一反应室，该反应室用于同时生长氮化物和氧化锌的半导体外延薄膜 材料；
一有机源通道，该有机源通道的一端与反应室的一入口连接，用于为 反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供金属源材料；
一气源通道，该气源通道的一端与反应室的另一入口连接，用于为反 应室生长氮化物或者氧化锌材料提供氮源或者氧源；
一气路分配单元，该气路分配单元的输出端与有机源通道和气源通道 的另一端连接；
一有机源，该有机源通过管路与气路分配单元的输入端连接；
一载气，该载气通过管路与气路分配单元的输入端连接；
一气源，该气源通过管路与气路分配单元的输入端连接。
其中有机源包括有机镓源、有机铝源、有机铟源或有机镁源和有机锌 源和/或有机氧源。
具中载气包括氢气、氮气和氩气的一种或及其组合。
其中气源包括氨气或/和氧的气态源。
实现本发明所采取的技术措施主要为在MOCVD设备中加入有机锌源和 独立的氧源，通过氧源的择优选择，实现其与氮化物生长的兼容；通过强 化的管路吹扫实现不同气体的共存。通过氧化锌和氮化物的结合，可以实 现：GaN和ZnO互为缓冲层，从而提高晶体质量；GaN和ZnO的复杂异质 结构；氮化物的ZnO透明电极等等。
本发明所提供的金属有机物化学气相沉积装置，可以实现常规的 MOCVD无法一次外延实现的材料结构，从而在设备成本、生产效率、产品 重复性和良品率上得到较大的提升，适合发展成为未来的工业生产设备。
附图说明
为进一步说明本发明的内容，以下结合具体实施例及附图对本发明作 一详细的描述，其中：
图1是发明金属有机物化学气相沉积装置的结构示意图；
图2是使用发明的金属有机物化学气相沉积装置进行一个氮化物LED 生长的结构示意图。
具体实施方式
一反应室41，该反应室41用于同时生长氮化物和氧化锌的半导体外 延薄膜材料，为设计和生长半导体异质结构提供更多的选择；
一有机源通道31，该有机源通道31的一端与反应室41的入口连接， 用于为反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供金属源材料，如镓、铟、铝、 镁、锌等或者氧源；
一气源通道32，该气源通道32的一端与反应室41的另一入口连接， 用于为反应室生长氮化物或者氧化锌材料提供氮源或者氧源；
一气路分配单元21，该气路分配单元21的输出端与有机源通道31 和气源通道32的另一端连接，原则上来讲通常分为两路，一路有机源31 和一路气源32进入到反应室41进行反应生长以尽量减少预反应，同时如 果Zn和氧都使用有机源则需要在气路分配时将两路源分别走不同的管路 以避免预反应，具体来说就是将氧源走气态源路，或者有必要时将有机源 的进气管路分成两路；
一有机源11，该有机源11通过管路111与气路分配单元21的输入端 连接；该有机源11至少包括有机镓(Ga)源、有机铝(Al)源、有机铟 (In)源以生长AlInGaN的氮化物材料，有机镁(Mg)源用于作为氮化物 材料的p型掺杂剂和有机锌(Zn)源和/或有机氧(O)源以生长氧化锌材 料；
一载气12，该载气12通过管路121与气路分配单元21的输入端连接； 该载气12包括氢气、氮气和氩气的一种或及其组合，多种载气的配置适 合不同气氛下材料的高性能生长，同时在生长不同材料时可以选择不同的 载气。
一气源13，该气源13通过管路131与气路分配单元21的输入端连接； 该气源13，至少包括氨气(NH3)用于为氮化物生长提供氮源，或/和氧的 气态源为氧化锌生长提供氧源，如果已经有了氧的有机源则无需气态氧 源。
实施例
一金属有机物化学气相沉积装置，该装置具有多路金属有机源管路 11，至少包括有机镓(Ga)源、有机铝(Al)源、有机铟(In)源以生长 AlInGaN的氮化物材料，有机镁(Mg)源用于作为氮化物材料的p型掺杂 剂和有机锌(Zn)源和/或有机氧(O)源以生长氧化锌材料；
一金属有机物化学气相沉积装置，该装置具有多路气源管路13，至少 包括氨气(NH3)用于为氮化物生长提供氮源，或/和氧的气态源为氧化锌 生长提供氧源，如果已经有了氧的有机源则无需气态氧源；
一金属有机物化学气相沉积装置，该装置具有多路载气12，通常包括 氢气(H2)、氮气(N2)和氩气(Ar)等的一种或者多种，多种载气的配置 适合不同气氛下材料的高性能生长，同时在生长不同材料时可以选择不同 的载气。
一金属有机物化学气相沉积装置，该装置的所有有机源管路、气源管 路和载气管路都进入气路分配单元21进行分配，原则上来讲通常分为两 路，一路有机源31和一路气源32进入到反应室41进行反应生长以尽量 减少预反应，同时如果Zn和氧都使用有机源则需要在气路分配时将两路 源分别走不同的管路以避免预反应，具体来说就是将氧源走气态源路，或 者有必要时将有机源的进气管路分成两路。
下面通过利用该MOCVD装置生长一个LED器件结构的外延材料进行说 明本系统的功能和优越性。
请参阅图2所示，结合参阅图1，首先将衬底100放入反应室41中， 在有机源管路31和气源管路32中分别通入有机锌源和氧的气源，在适当 的温度下在衬底100上外延生长ZnO的缓冲层200，由于ZnO具有易于取 向的特点，可以通过工艺条件的选择获得不同衬底上的高度择优的ZnO薄 膜，从而有可能使用更加便宜的衬底比如Si或者玻璃，此外还可以实现 非极性ZnO的生长以便实现非极性氮化物LED。
随后将反应室41的气氛切换到氮化物的生长气氛中，在有机源管路 31和气源管路32中分别通入有机金属源镓、铟、铝等和氮的气源一般为 氨气，为了保护ZnO不被氨气等腐蚀，可以生长GaN的低温缓冲层300， 接着生长GaN的高温缓冲层400以获得最佳的氮化物晶体质量，同时可以 保留ZnO缓冲层作为氮化物LED制备的腐蚀牺牲层。
接着可以生长InGaN/GaN多量子阱层500，该层作为氮化物LED的发 光有源层。
在接下来的p型GaN层600生长中可以在气源管路32中将氧源引入， 实现氧源辅助的p型掺杂，抑制H-Mg受主络合物的形成，从而获得更高 的p型GaN掺杂效率和载流子浓度。
最后再次将生长气氛切换为氧化锌的生长气氛，在有机源管路31和 气源管路32中分别通入有机锌源和氧的气源，同时通过在有机源管路31 中添加镓或者铝的金属有机源，生长高掺杂的ZnO透明电极层700，以便 增强LED的发光提取效率，而基于ZnO湿法腐蚀的便利性，可以在ZnO中 实现无损伤的光子晶体结构，进一步提高光的提取效率。
以上所述的仅为本发明的实施范例，当不能依此限定本发明实施的范 围。即凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发 明权利要求涵盖的范围内。
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