[发明专利]半导体外延薄膜生长方法及用其制半导体发光器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年7月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0068801的优先权，其公开内容通过引用结合于本申请中。

技术领域

本申请涉及半导体外延薄膜生长方法以及用该方法制造半导体发光器件的方法。

背景技术

将氮化物基发光器件用于移动电话键盘、LED窗口、电视机的背光单元（BLU）和普通照明器件的需求正在快速增长。为了满足这一需求，已经结合用6英寸蓝宝石晶片代替4英寸蓝宝石晶片来用于生长可用于发光器件的氮化物或氧化物（例如，GaN、ZnO等）作为外延薄膜，研究了引入大直径蓝宝石晶片。

当前的化学气相沉积工艺允许同时生长10片4英寸蓝宝石晶片的制造水平。此外，大直径晶片会具有与其相关的问题，例如晶片弯曲现象、由于氮化物半导体的热膨胀系数和用作生长衬底的蓝宝石衬底的热膨胀系数之间的显著差异引起的高热应力和生长薄膜时产生的晶格常数差引起的固有应力所导致的裂纹、以及性能退化引起的限制。为了解决这些问题，采用了间歇型化学气相设备；然而，这种设备具有源气在低温下分解（或降解）的特性，因此在高温沉积方面有困难。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种能够增加工艺效率的半导体外延薄膜生长方法以及半导体发光器件制造方法。

本发明的另一方面提供了能够使提供反应气体的喷嘴被堵塞的现象减少的半导体外延薄膜生长方法。

本发明的另一方面提供了能够增加产率且防止晶片变形的半导体外延薄膜生长方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体外延薄膜生长方法，该方法包括步骤：在反应室中布置装载在晶片保持器中的多个晶片；以及通过气体供应单元向所述晶片喷射含有氯有机金属化合物的反应气体，以便在每一个所述晶片的表面上生长半导体外延薄膜，所述气体供应单元设置为在装载所述晶片的方向上延伸。

所述氯有机金属化合物可以是二甲基氯化镓（DMGaCl）和二乙基氯化镓（DEGaCl）中的至少一种。

所述半导体外延薄膜可以是GaN薄膜。

所述反应气体可以与含有氢气的载气一起喷射。

该方法还可以包括步骤：使用加热单元调整所述反应室内的温度，所述加热单元布置成围绕所述反应室的外侧。

该方法还可以包括步骤：在所述半导体外延薄膜生长时改变所述半导体外延薄膜的生长温度。

从所述气体供应单元喷射的所述反应气体可以这样喷射：它流到每一个所述晶片的上表面和下表面，从而从每一个所述晶片的两个表面都生长外延薄膜。

所述反应气体可以通过定位在所述反应室的内管和所述晶片保持器之间的所述气体供应单元喷射，所述反应室由具有内部空间的内管和覆盖该内管以保持气密性的外管构成。

所述反应气体可以通过所述气体供应单元的多个喷嘴喷射，所述气体供应单元包括将所述反应气体供应到所述反应室的至少一个气路以及从所述至少一个气路延伸的多个喷嘴。

所述多个喷嘴可以设置成面对装载的所述晶片的相应侧面或者对应于装载的所述晶片之间的空间，以便在装载的所述晶片之间来将所述反应气体喷射到各个所述晶片上

该方法还可以包括步骤：使用冷却剂冷却所述反应气体，所述冷却剂在沿着所述气路的周围设置的冷却线路内流动。

该方法还可以包括步骤：通过一个或多个气体供应单元提供相同的反应气体或者分开提供不同的反应气体。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造半导体发光器件的方法，该方法包括步骤：在反应室中布置装载在晶片保持器中的多个晶片；以及在所述晶片上形成包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层的发光结构，其中所述发光结构的至少一部分包括通过气体供应单元向所述晶片喷射含有氯有机金属化合物的反应气体而生长的半导体层，所述气体供应单元设置为在装载所述晶片的方向上延伸。

所述氯有机金属化合物是二甲基氯化镓（DMGaCl）和二乙基氯化镓（DEGaCl）中的至少一种。

该方法还可以包括步骤：在所述晶片和所述发光结构之间形成缓冲层。

可以在比形成所述缓冲层的温度高的温度下形成所述发光结构的至少一部分。

所述缓冲层的反应气体可以包括三甲基镓（TMGa）、三乙基镓（TEGa）、三甲基铝（TMAl）和三甲基铟（TMIn）中的至少一种。

所述发光结构的反应气体可以包括二甲基氯化镓（DMGaCl）和二乙基氯化镓（DEGaCl）中的至少一种。