艺生长温度低，沉积速率快，与传统方法相比能够减少缓冲层沉积时间，增加MOCVD腔室利用率；
[0016]至少一个MOCVD腔室，其根据生长材料的要求配备有独立的简化的材料源与相应管路系统、加热设备与监控装置，为专门外延单层材料提供稳定的生长环境；多个MOCVD腔室则可共用尾气处理分系统；进一步降低设备成本；图1中示意性的标出了多个MOCVD腔室105、……、107 ;所述至少一个MOCVD腔室用于在衬底上外延生长了 AlN缓冲层结构之后，进行GaN薄膜的外延生长，每个MOCVD腔室用于生成一层结构材料；以生长η型GaN为例，配备原材料包括TMGa或Ga的卤化物、氨气、掺杂剂硅烷，腔室加热设备则需能够达到1000°C左右，通过光学原位监测监视生长过程，控制表面平整度，获得表面平整的GaN外延薄膜；如专门用于生长有源区的外延腔室，配备原料则无需掺杂剂供应，而应添加In源；同时腔室加热设备只需能够达到500— 800°C ;所述MOCVD生长腔室根据所生长的器件结构、材料与工艺要求进行专门的优化设计，以满足材料质量和成本要求。所述的MOCVD生长腔室的优化设计包括只配备必要的生长相对应材料所需的源材料，根据相对应生长材料特性与要求优化加温设施以及监控设施。
[0017]机械手106，其为自动或手动机械手，通过外部自动或手动控制在溅射腔室104以及所述至少一个MOV⑶腔室之间传递外延片103 ;所述机械手106具有一定的耐高温性，以便在腔室间传递温度相对较高的外延片103以及将生长结束的外延片取出外延装置。
[0018]本发明还提供了一种利用前述的氮化物外延装置进行氮化物外延的方法，其包括:
[0019]利用单独的溅射腔室在外延衬底上溅射AlN缓冲层；
[0020]利用机械手将溅射腔室内的衬底外延片移动到单独的MOVCD腔室中，进行氮化物的外延生长；所述MOV⑶腔室包括一个或多个，且每个MOV⑶腔室对相应生长的材料进行了设备上的优化设计，在衬底外延片上仅生长相应一层外延材料层。
[0021]其中，所述衬底可以是Si，也可以是蓝宝石和玻璃材质；所述氮化物可以是AlGaInN材料体系中的一种或多种。
[0022]其中，所述MOV⑶腔室包括多个，且外延生长氮化物的结构包括多层，则将衬底外延片移动到单独的第一个MOVCD腔室中后，所述方法包括:
[0023]在衬底外延片上生长第一层外延材料；
[0024]生长结束后，利用机械手将衬底外延片移动到下一个MOV⑶腔室，进行下一层外延材料的生长；依次循环，直到生长完多层外延结构为止。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种氮化物外延装置，包括真空腔室、溅射腔室和至少一个外延生长腔室；所述溅射腔室和至少一个外延生长腔室位于所述真空腔室内，所述溅射腔室用于在衬底上生长缓冲层，所述至少一个外延生长腔室用于在生长了缓冲层的衬底上外延生长氮化物。
2.如权利要求1所述的外延装置，其中，所述外延生长腔室包括多个，每个外延生长腔室用于在所述衬底上生长一种氮化物外延材料。
3.如权利要求1所述的外延装置，其中，所述溅射腔室配备高纯度氮气源、真空腔室除氧装置和衬底托盘吸附气体脱附装置。
4.如权利要求1所述的外延装置，其中，所述至少一个外延生长腔室配备有独立的材料源及相对应的管路系统、加热设备和监控装置。
5.如权利要求2所述的外延装置，其中，所有的外延生长腔室共用一套尾气处理系统。
6.如权利要求1-5任一项所述的外延装置，其还包括机械手，用于在所述溅射腔室以及所述至少一个外延生长腔室之间传递衬底。
7.如权利要求6所述的外延装置，其中，所述机械手为手动或自动机械手。
8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的氮化物外延装置进行氮化物外延的方法，其包括: 利用单独的溅射腔室在外延衬底上溅射缓冲层； 利用机械手将溅射腔室内的衬底外延片移动到所述至少一个外延生长腔室中，进行氮化物的外延生长。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述衬底为S1、蓝宝石和玻璃材质中的一种；所述氮化物为AlGaInN材料体系中的一种或多种。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述外延生长腔室包括多个，且外延生长氮化物的结构包括多层，则将衬底外延片移动到第一个所述外延生长腔室中后，所述方法包括: 在衬底外延片上生长第一层外延材料； 生长结束后，利用机械手将衬底外延片移动到下一个外延生长腔室，进行下一层外延材料的生长；依次循环，直到生长完多层外延结构为止。
【专利摘要】本发明公开了一种的氮化物外延装置，包括真空腔室、溅射腔室和至少一个外延生长腔室；所述溅射腔室和至少一个外延生长腔室位于所述真空腔室内，所述溅射腔室用于在衬底上生长缓冲层，所述至少一个外延生长腔室用于在生长了缓冲层的衬底上外延生长氮化物。本发明具有两个或者以上的独立生长室，其中一个专用于使用溅射方法生长AlN缓冲层，能够降低生长温度，减少工艺周期时间，增加产出；其余腔室使用MOCVD方法在溅射AlN缓冲层上外延氮化物薄膜，也可以根据生长需要增加更多独立生长室做特定生长用途。各个独立生长室可以放置于一个公共的真空洁净环境中，外延片通过可以承受一定温度工作的机械手在各个腔室之间传递。
【IPC分类】C30B25-08, C23C16-44, C23C16-34, C23C14-34, C23C14-06
【公开号】CN104532208
【申请号】CN201510005154
【发明人】张硕, 段瑞飞, 曾一平, 王军喜, 李晋闽
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月6日