一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備的製作方法

2023-06-09 11:07:06 2

專利名稱：一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，具體涉及一種採用腔耦合型微波等離子體源的電子迴旋共振等離子體增強金屬有機物化學氣相沉積(ECR-PEM0CVD)設備，屬於反應氣相沉積鍍膜設備技術領域。
技術背景 所述GaN (氮化鎵)基LED (發光二極體)晶片，是在金屬基片例如鋁、銅或不鏽鋼等基片表面鍍布多層GaN基薄膜(nm至μ m級)複合鍍層的LED晶片，以用其製備覆蓋從近紅外至深紫外光譜範圍內的LED等光電器件。使用GaN基LED製作的全彩顯示屏，可用於室內外各種場合的多色彩信息顯示，而白光GaN基LED可用於白光照明和液晶顯示器(LCD)的背光源。在裝備技術領域，所述垂直GaN基LED晶片，由於使用的是金屬基片，因而具有價格低廉，導電、導熱性好，基片尺寸相對較大等優勢，而在相當大範圍內替代藍寶石(Ci-Al2O3)基片和碳化矽(SiC)基片。因而，所述垂直GaN基LED晶片有著相當廣闊的市場和商用前景。然而，在金屬基片上製備垂直GaN基LED晶片的設備，應當具備GaN基薄膜層沉積鍍布均勻，沉積工效較高，製備成本較低和沉積溫度較低等條件，為製備GaN基LED晶片提供先進的裝備技術支持。特別是設備的沉積溫度一定要低於金屬基片的熔點，且能抑制金屬基片中的雜質向GaN基薄膜中的擴散，並降低金屬基片與GaN薄膜之間的應力。而所述製備垂直GaN基LED晶片的設備的已有技術，諸如中國專利申請號01101424. 5所公開的一種「電子迴旋共振微波等離子體增強金屬有機化學汽相沉積外延系統與技術」，它主要包括配氣系統、超高真空系統、計算機數據採集與控制系統、腔耦合型電子迴旋共振微波等離子體源4個單元，以及成像系統、四極質譜儀和由光學測量儀和電磁測量儀構成的檢測與分析系統。儘管所述的已有設備，為金屬基片上垂直GaN基LED晶片的製備提供了技術裝備支持，並在低溫沉積技術上有所突破，但終究由於所述已有專利技術所存在的結構性不足，例如氣相物質沉積的環境不合理；氣相物質導入反應室(外延室)的布置不合理；用於沉積鍍膜質量監控的儀器設置部位不合理，以及缺少必要的質量流量控制器等等，以致其製成品垂直GaN基LED晶片的鍍膜質量，鍍膜工效和製備成本等，均存在某些問題。為此，針對所述已有的專利技術所存在的不足，進行有效地改進，而提供一種具有商用價值的所述製備垂直GaN基LED晶片的設備，便成為業內迫切需要解決的課題。
發明內容本實用新型旨在針對所述的已有專利技術的不足進行改進，而提供一種結構合理，鍍膜質量好，鍍膜工效高，所述晶片製備成本低的採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，以促進當前裝備製造業的日益迅猛發展，滿足照明和信息顯示光源等對GaN基LED晶片與日俱增的需求。本實用新型實現其所要實現的目的之技術構想，是在上述已有專利技術的基礎上進行改進，使其結構更合理，各個工作單元的布局更合理，質量監測保證體系更完備。具體地說是1、對反應室內的等離子體進行磁場約束，以提高金屬基片表面的等離子體密度和徑向均勻性；並且將參與化學反應沉積的氣相物質(包括氣相金屬有機物和氮氣和/或氫氣和/或氨氣)引入一個專門為之增設的較小的緊湊空間範圍內，使之化學沉積過程更臻完善，沉積速度更快，參與化 學沉積的氣相物質的利用率更高；2、將用來監控化學沉積和鍍膜質量等的所有儀器儀表，均靠近布置在化學沉積區域的部位，使之監控信息更加適時，更加正確；且通過計算機信息採集控制器進行實時調節，以保證化學沉積的正常進行和進一步提高鍍膜質量；3、增設必要的監控器，用其對某些重要的但已有上述專利技術並不監控的工藝參數進行監測調控，以保證本實用新型的正常工作和進一步改善工藝條件；4、增設直流偏壓電源，使工件金屬基片帶負電荷，用其提高金屬基片表面入射反應離子的通量和能量，進一步提高本實用新型的工作效率和進一步提高GaN基沉積膜鍍層的質量，從而實現本實用新型的目的。基於上述本實用新型實現其目的的技術構想，本實用新型實現其目的的技術方案是:一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，包括一計算機信息採集控制器；—反應室；在反應室內設有與反應室同中心布置的可上下移動的機械式迴轉金屬基片料臺；金屬基片料臺設有電加熱裝置；反應室底部與抽真空設備管路連接，通過抽真空設備可令反應室內形成負壓；一包括裝料門在內的金屬基片裝料室；所述金屬基片裝料室的一端設有磁動/氣動送料裝置，而其另一端通過與計算機信息採集控制器電連接的磁動控制閥與反應室密封連接貫通；驅動磁動/氣動送料裝置的送料杆和與計算機信息採集控制器電連接的磁動機械手，可將金屬基片輸送至所述金屬基片料臺的檯面上；一氣相金屬有機物供應裝置；所述氣相金屬有機物供應裝置的上遊，與氣相金屬有機物混合配製裝置的氣相金屬有機物混氣室管路連接，而其下遊與設在所述金屬基片料臺上方的具有若干個沿圓周方向分開布置的供氣孔的供氣環管路連接；一氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置；所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置的上遊，與氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置的氮氣/氫氣/氨氣混合室管路連接，而其下遊與反應室管路連接；一微波電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置；所述電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置包括微波源，與微波源連接貫通的波導管，可調長度的微波耦合天線和在反應室的頂上設有與反應室同中心布置的圓筒形諧振腔；所述諧振腔所包括的由若干個永磁鐵排列組成的永磁鐵環的內腔設有石英杯；真空度計量器和用來檢測金屬基片表面鍍層微結構信息的由反射高能電子衍射儀與螢光屏相對組成的視屏顯示裝置；所述計算機信息採集控制器，還分別與微波源、真空度計量器、電加熱裝置的溫度傳感器、反射高能電子衍射儀和螢光屏電信號連接；且還分別與磁動/氣動送料裝置的控制件、金屬基片料臺的機械式迴轉及上下移動電機控制件、氣相金屬有機物供應裝置的各路質量流量控制器及終端供氣電磁閥、氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置的各路質量流量控制器電連接；通過計算機信息採集控制器，實時對磁動/氣動送料杆的進出運動、金屬基片料臺的轉速和上下移動距離、微波源的輸出功率和時間、電加熱裝置的溫度和加熱時間、以及對反應室所供應的氣相金屬有機物的供氣量和供氣時間、氮氣和/或氫氣和/或氨氣的供氣量和供氣時間實施自動調控；而其還包括一磁場線圈支撐圓筒；所述支撐圓筒布置在諧振腔的底部，且與反應室的頂部法蘭連接，在支撐圓筒內部設有線圈繞組；所述氣相金屬有機物供應裝置的供氣環，設在所述支撐圓筒內；所述線圈繞組的電流控制和得失電磁動開關與計算機信息採集控制器電連接;一光電報警器；所述光電報警器設在諧振腔部位，且與計算機信息採集控制器電 連接；用其提供諧振腔內的所述電子迴旋共振ECR等離子體放電熄火報警及自動恢復放電功能；一法拉第筒；所述法拉第筒設置在反應室的頂部，且與計算機信息採集控制器電連接，法拉第筒的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒的內側，且靠近金屬基片料臺的邊緣，以準確測控金屬基片料臺附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的離子溫度和密度；一電子探針；所述電子探針設置在反應室的頂部，且與計算機信息採集控制器電連接，電子探針的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒的內側，且靠近金屬基片料臺的邊緣，以準確測控金屬基片料臺附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的電子溫度和密度；一直流偏壓電源；所述直流偏壓電源與金屬基片料臺電連接，且其輸出電路磁動開關與計算機信息採集控制器電連接，用以提高金屬基片表面入射反應離子的通量和能量;所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置輸送管路的下遊與反應室的頂部法蘭連接，且由設在石英杯敞口端的沿圓周方向設有若干通孔的第二供氣環直接通入石英杯內進行微波等離子體放電；所述反射高能電子衍射儀出射的電子束，位於所述支撐圓筒的下方且與金屬基片表面相貼近；由以上所給的主旨技術方案可以明了，本實用新型由於在上述已有專利技術的基礎上，增設了磁場線圈支撐圓筒，其主要目的是為了約束放電室石英杯下遊的等離子體，以提高金屬基片表面的等離子體密度和徑向均勻性；此外，利用磁場線圈支撐圓筒將氣相金屬有機物和氮氣和/或氫氣和/或氨氣直接導入所述支撐圓筒內，從而縮小了化學沉積空間，這不僅加快了 GaN基薄膜的沉積速率，而且所述氣相物質，不易被設在反應室底部的抽真空口所帶走，從而節省了所述氣相物質的消耗，提高了化學反應氣體的利用效率；而所述的多種監控儀器儀表，均設在反應室的頂上或諧振腔的周圍，因而其所採集的工藝信息是實時正確的，監控響應速度快，因此，可以使反應室內的各工藝參數始終處在製備工藝的設定範圍內且誤差較小；且由於增設了光電報警器以及法拉第筒、電子探針，而分別增加了所述電子迴旋共振ECR等離子體放電熄火和恢復功能，以及對所述電子迴旋共振ECR等離子體的離子和電子的溫度和密度的監控；且由於增加了直流偏壓電源，有效提高了金屬基片表面入射反應離子的通量和能量，進一步提高了 GaN基沉積薄膜層的質量和工作效率，從而實現了本實用新型的目的。在上述技術方案中，本實用新型還主張，布置在所述支撐圓筒內的線圈繞組的纏繞密度為5 30匝/_，導線銅徑為0.5 2_。但不局限於此。而所述支撐圓筒內的線圈繞組的纏繞密度和線徑，是與入射離子的能量成正成相關的。因此，可以根據製備所述晶片的工藝要求而設定。在上述技術方案中，本實用新型還主張，所述支撐圓筒的內徑為15 35cm，高度為5 15cm;且支撐圓筒的下部開口端環套在金屬基片料臺的上方。但不局限於此。而所述支撐圓筒的體積，是與製備所述晶片的直徑成正相關的。且所述支撐圓筒的體積應當與氣相金屬有機物和氮氣和/或氫氣和/或氨氣的輸入量相匹配，且其高度/直徑比值一般不應大於I。為了方便對金屬基片裝料室的工藝操作和控制，本實用新型還主張，所述金屬基片裝料室還設有第二真空度計量器、滷鎢燈和放氣閥。但不局限於此。·[0031]在上述技術方案中，本實用新型還主張，在諧振器的頂壁，還設有可調長度的活塞短路器；所述活塞短路器的電機控制件與計算機信息採集控制器電連接。以根據電子探針和法拉第筒的等離子體監測結果，能自動調節諧振腔的腔長，從而提高諧振腔的微波耦合效率，繼爾提高所述電子迴旋共振ECR等離子體的電子迴旋共振能量，更加有效地增強等離子體的活性，促進等離子體對金屬基片表面的作用效果。上述技術方案得以實施後，本實用新型所具有的結構合理，鍍膜質量好、工效高，所述晶片製備成本低等特點，是顯而易見的。

圖I是本實用新型一種具體實施方式
的俯視圖，圖中所示反應室I和金屬基片裝料室2,均座落在機架上(圖中未畫出)；圖中所不28為觀察窗；圖2是圖I的A-A剖視圖；圖3是圖I的B-B剖視圖；圖4是圖I所示諧振腔17，永磁鐵環19和石英杯20三者的配置關係示意圖；圖5是氣相金屬有機物混合配製裝置YP示意圖；圖6是氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置DQ示意圖。
具體實施方式
一種典型的具體實施方式
如附圖f 4所示。一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，包括 一計算機信息採集控制器29 ；一反應室I ;在反應室I內設有與反應室I同中心布置的可上下移動的機械式迴轉金屬基片料臺5 ;在金屬基片料臺5設有碳絲電加熱裝置60 ;反應室I底部與抽真空設備3管路連接，通過抽真空設備3可令反應室I內形成負壓；一包括裝料門26在內的金屬基片裝料室2 ;所述金屬基片裝料室2的一端設有磁動/氣動送料裝置4，而其另一端通過與計算機信息採集控制器29電連接的磁動控制閘閥2-1與反應室I密封連接貫通；驅動磁動/氣動送料裝置4的送料杆4-1和與計算機信息採集控制器29電連接的磁動機械手27，可將金屬基片輸送至所述金屬基片料臺5的檯面上；—氣相金屬有機物供應裝置21 ;所述氣相金屬有機物供應裝置21的上遊，與氣相金屬有機物混合配製裝置YP的氣相金屬有機物混氣室47管路連接，而其下遊與設在所述金屬基片料臺5上方的具有若干個沿圓周方向分開布置的供氣孔的供氣環21-1管路連接;一氮氣和/或氫氣和/或氨 氣供應裝置56 ;所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56的上遊，與氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置DQ的氮氣/氫氣/氨氣混合室54管路連接，而其下遊與反應室I管路連接；—微波電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置6 ;所述電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置6包括微波源14，與微波源14連接貫通的波導管15，可調長度的微波耦合天線16和在反應室I的頂上設有與反應室I同中心布置的圓筒形諧振腔17 ;所述諧振腔17所包括的由若干個永磁鐵19-1排列組成的永磁鐵環19的內腔設有石英杯20 ；真空度計量器8和用來檢測金屬基片表面鍍層微結構信息的由反射高能電子衍射儀10與螢光屏11相對組成的視屏顯示裝置；所述計算機信息採集控制器29，還分別與微波源14、真空度計量器8、電加熱裝置60的溫度傳感器60-1、反射高能電子衍射儀10和螢光屏11電信號連接；且還分別與磁動/氣動送料裝置4的控制件、金屬基片料臺5的機械式迴轉及上下移動電機控制件、氣相金屬有機物供應裝置21的各路質量流量控制器及終端供氣電磁閥、氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56的各路質量流量控制器電連接；通過計算機信息採集控制器29，實時對磁動/氣動送料杆4-1的進出運動、金屬基片料臺5的轉速和上下移動距離、微波源14的輸出功率和時間、電加熱裝置60的溫度和加熱時間、以及對反應室I所供應的氣相金屬有機物的供氣量和供氣時間、氮氣和/或氫氣和/或氨氣的供氣量和供氣時間實施自動調控；而其還包括一磁場線圈支撐圓筒22 ;所述支撐圓筒22布置在諧振腔17的底部，且與反應室I頂部法蘭連接，在支撐圓筒22內部設有線圈繞組22-1 ;所述氣相金屬有機物供應裝置21的供氣環21-1，設在所述支撐圓筒22內；所述線圈繞組22-1的電流控制和得失電磁動開關與計算機信息採集控制器29電連接；一光電報警器9 ;所述光電報警器9設在諧振腔17部位，且與計算機信息採集控制器29電連接；用其提供諧振腔17內的所述電子迴旋共振ECR等離子體放電熄火報警及自動恢復放電功能；光電報警器9由光敏電阻探測器及報警電路構成，可通過光譜強度來監測微波等離子體放電的強弱，並把監測信息反饋給計算機信息採集控制器29，通過增大氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56的氣體流量，很快自動恢復等離子體放電，然後再恢復到原來正常的氣體流量；一法拉第筒12 ;所述法拉第筒12設置在反應室I的頂部，且與計算機信息採集控制器29電連接，法拉第筒12的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒22的內側，且靠近金屬基片料臺5的邊緣，以準確測控金屬基片料臺5附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的離子溫度和密度(法拉第筒12的探頭位置在圖中未畫出，其位置可沿金屬基片料臺5的上下移動位置做軸向調節);一電子探針13 ;所述電子探針13設置在反應室I的頂部，且與計算機信息採集控制器29電連接，電子探針13的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒22的內側，且靠近金屬基片料臺5的邊緣，以準確測控金屬基片料臺5附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的電子溫度和密度(電子探針13的探頭位置在圖中未畫出，其位置可沿金屬基片料臺5的上下位置做軸向調節)；一直流偏壓電源57 ;所述直流偏壓電源57與金屬基片料臺5的豎軸電連接，且其輸出電路磁動開關與計算機信息採集控制器29電連接，用以提高金屬基片表面入射反應離子的通量和能量；所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56輸送管路的下遊與反應室I的頂部法蘭連接，且由設在石英杯20敞口端的沿圓周方向設有若干通孔的第二供氣環56-1直接通入石英杯20內進行微波等離子體放電；所述反射高能電子衍射儀10出射的電子束，位於所述支撐圓筒22的下方且與金屬基片表面相貼近，用其監測GaN基沉積鍍層的表面微結構信息； 布置在所述支撐圓筒22內的線圈繞組22-1的纏繞密度為5 30匝/mm，導線銅徑為O. 5 2mm。所述支撐圓筒22的內徑為15 35cm，高度為5 15cm ;而金屬基片料臺5的直徑為5 25cm，從而使支撐圓筒22的下部開口端環套在金屬基片料臺5的上方。所述金屬基片裝料室2還設有第二真空度計量器24、滷鎢燈23和放氣閥25。在諧振器17的頂壁，還設有可調長度的活塞短路器18，所述活塞短路器18的電機控制件與計算機信息採集控制器29電連接(活塞短路器18的電機控制件在圖中未畫出)。本實施例的氣相金屬有機物的混合配製裝置YP及氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置DQ，如附圖5、6所示。圖5中所示，30為氫源，44為氮源，31為減壓閥，32為截止閥，33為單向閥，34為質量流量控制器，35為電磁閥控制的排氣/運行氣動閥，45為三甲基鎵氣路上的鼓氣瓶，46為恆溫阱，36、37、38、39和40分別為三乙基鎵、三甲基銦、三甲基鋁、二茂鎂和矽烷的排氣氣路，41為碟閥，42為真空泵，43為尾氣處理系統，47為混合氣室，7為配氣閥，36』、37』、38』、39』和40』分別為三乙基鎵、三甲基銦、三甲基鋁、二茂鎂和矽烷的運行氣路；圖6中所示，48為氮氣源，49為氨氣源，50為氫氣源，51為減壓閥，52為質量流量控制器，53為單向閥，54為混氣室，55為真空截止閥。所述所相金屬有機物的混合配製裝置YP和氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置DQ，均為本實用新型的配套設備。本實用新型的使用過程的簡要描述是，預先對計算機信息採集控制器29輸入生產工藝文件，在開啟所有裝置和監控儀表待達到工藝要求後，開動送料裝置4，將工料金屬基片送入反應室1，並由磁動機械手27將工料金屬基片平放在金屬基片料臺5的檯面上，然後對反應室I抽真空，按照工藝要求的沉積溫度、沉積時間、微波功率、各氣體流量、反應室氣壓、直流負偏壓和約束磁場的線圈電流大小等等，由計算機信息採集控制器29控制，實施對金屬基片表面沉積形成GaN基鍍膜層，在第一層鍍膜層完成鍍膜之後，再按工藝要求複合鍍制第二層膜層，直至多層膜層複合鍍制結束為止。在有等離子體放電的薄膜沉積工藝步驟中，使用光電報警器9實時監測等離子體放電情況；通過法拉第筒12實時監測離子溫度和密度，通過電子探針13實時監測電子溫度和密度。並通過計算機信息採集控制器29，根據上述各個等離子體放電監測信息微調活塞短路器18的長度、氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56的氣體流量等，以保持等離子體中的離子以及電子的溫度和密度的相對穩定。在光電報警器9檢測到等離子體放電熄滅時，通過計算機信息採集控制器29，增大氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置56的氣體流量，待等離子體放電恢復以後，再恢復到原來正常的氣體流量。在使用電子迴旋共振等離子體增強金屬有機物化學氣相沉積ECR-PEM0CVD設備於金屬基片上製備垂直GaN基LED晶片的任意一個工藝步驟中，均可使用反射高能電子衍射儀10檢測薄膜表面的微結構信息，若反應室I的氣壓高於O. 18Pa，可暫停沉積，進行反射高能電子衍射儀10檢測，其檢測過程為關斷所有氣體流量暫停沉積，關閉光電報警器9，關閉微波源14，關斷磁場線圈支撐圓筒22的線圈電流，當氣壓低於O. 18Pa，可打開反射高能電子衍射儀10，使電子束掠入射到金屬基片表面，在螢光屏11上產生電子衍射圖像，以原位檢測薄膜的表面微結構信息；之後關閉反射高能電子衍射儀10，再通入各反應氣體，有序恢復等離子體放電及監測，繼續沉積薄膜。關斷磁場線圈支撐圓筒22的線圈電流的目的是為了消除磁場對反射高能電子衍射儀10出射的電子束的幹擾，這也是為什麼不使用永磁鐵來約束等離子體的原因；可調節 掠入射到金屬基片表面，從而在螢光屏11上產生電子衍射圖像，待測試完畢再將金屬基片料臺5恢復到原來的位置。本實用新型初樣的試用效果是很好的。例行試驗的結果顯示，本實用新型的工作效率和物料消耗可比已有上述專利技術分別提高15%和下降10%，製成品的合格率達到98%以上，取得了明顯的技術經濟效益。
權利要求1 一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，包括 一計算機信息採集控制器(29)； 一反應室(I);在反應室(I)內設有與反應室(I)同中心布置的可上下移動的機械式迴轉金屬基片料臺(5);金屬基片料臺(5)設有電加熱裝置(60);反應室(I)底部與抽真空設備(3 )管路連接，通過抽真空設備(3 )可令反應室(I)內形成負壓； 一包括裝料門(26)在內的金屬基片裝料室(2);所述金屬基片裝料室(2)的一端設有磁動/氣動送料裝置(4)，而其另一端通過與計算機信息採集控制器(29)電連接的磁動控制閥(2-1)與反應室(I)密封連接貫通；驅動磁動/氣動送料裝置(4)的送料杆(4-1)和與計算機信息採集控制器(29)電連接的磁動機械手(27)，可將金屬基片輸送至所述金屬基片料臺(5)的檯面上； 一氣相金屬有機物供應裝置(21);所述氣相金屬有機物供應裝置(21)的上遊，與氣相金屬有機物混合配製裝置(YP)的氣相金屬有機物混氣室(47)管路連接，而其下遊與設在·所述金屬基片料臺(5)上方的具有若干個沿圓周方向分開布置的供氣孔的供氣環(21-1)管路連接； 一氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置(56);所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置(56)的上遊，與氮氣和/或氫氣和/或氨氣混合配製裝置(DQ)的氮氣/氫氣/氨氣混合室(54)管路連接，而其下遊與反應室(I)管路連接； 一微波電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置(6);所述電子迴旋共振ECR等離子體源供應裝置(6)包括微波源(14)，與微波源(14)連接貫通的波導管(15)、可調長度的微波耦合天線(16)和在反應室(I)的頂上設有與反應室(I)同中心布置的圓筒形諧振腔(17);所述諧振腔(17)所包括的由若干個永磁鐵(19-1)排列組成的永磁鐵環(19)的內腔設有石英杯(20)； 真空度計量器(8)和用來檢測金屬基片表面鍍層微結構信息的由反射高能電子衍射儀(10)與螢光屏(11)相對組成的視屏顯示裝置； 所述計算機信息採集控制器(29)，還分別與微波源(14)、真空度計量器(8)、電加熱裝置(60)的溫度傳感器(60-1)、反射高能電子衍射儀(10)和螢光屏(11)電信號連接；且還分別與磁動/氣動送料裝置(4)的控制件、金屬基片料臺(5)的機械式迴轉及上下移動電機控制件、氣相金屬有機物供應裝置(21)的各路質量流量控制器及終端供氣電磁閥、氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置(56)的各路質量流量控制器電連接；通過計算機信息採集控制器(29)，實時對磁動/氣動送料杆(4-1)的進出運動、金屬基片料臺(5)的轉速和上下移動距離、微波源(14)的輸出功率和時間、電加熱裝置(60)的溫度和加熱時間、以及對反應室(I)所供應的氣相金屬有機物的供氣量和供氣時間、氮氣和/或氫氣和/或氨氣的供氣量和供氣時間實施自動調控； 其特徵在於還包括 一磁場線圈支撐圓筒(22);所述支撐圓筒(22)布置在諧振腔(17)的底部，且與反應室(O的頂部法蘭連接，在支撐圓筒(22)內部設有線圈繞組(22-1);所述氣相金屬有機物供應裝置(21)的供氣環(21-1)，設在所述支撐圓筒(22)內；所述線圈繞組(22-1)的電流控制和得失電磁動開關與計算機信息採集控制器(29)電連接； 一光電報警器(9);所述光電報警器(9)設在諧振腔(17)部位，且與計算機信息採集控制器(29)電連接；用其提供諧振腔(17)內的所述電子迴旋共振ECR等離子體放電熄火報警及自動恢復放電功能； 一法拉第筒(12);所述法拉第筒(12)設置在反應室(I)的頂部，且與計算機信息採集控制器(29)電連接，法拉第筒(12)的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒(22)的內側，且靠近金屬基片料臺(5)的邊緣，以準確測控金屬基片料臺(5)附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的離子溫度和密度； 一電子探針(13 );所述電子探針(13 )設置在反應室(I)的頂部，且與計算機信息採集控制器(29)電連接，電子探針(13)的探頭設置在磁場線圈支撐圓筒(22)的內側，且靠近金屬基片料臺(5)的邊緣，以準確測控金屬基片料臺(5)附近的所述電子迴旋共振ECR等離子體的電子溫度和密度； 一直流偏壓電源(57);所述直流偏壓電源(57)與金屬基片料臺(5)電連接，且其輸出電路磁動開關與計算機信息採集控制器(29)電連接，用以提高金屬基片表面入射反應離子的通量和能量； 所述氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置(56)輸送管路的下遊與反應室(I)的頂部法蘭連接，且由設在石英杯(20)敞口端的沿圓周方向設有若干通孔的第二供氣環(56-1)直接通入石英杯(20)內；所述反射高能電子衍射儀(10)出射的電子束，位於所述支撐圓筒(22)的下方且與金屬基片表面相貼近。
2.根據權利要求I所述的採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，其特徵在於，布置在所述支撐圓筒(22)內的線圈繞組(22-1)的纏繞密度為5 30匝/mm，導線銅徑為O. 5 2mm。
3.根據權利要求I所述的採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，其特徵在於，所述支撐圓筒(22)的內徑為15 35cm,高度為5 15cm ;且支撐圓筒(22)的下部開口端環套在金屬基片料臺(5)的上方。
4.根據權利要求I所述的採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，其特徵在於，所述金屬基片裝料室(2 )還設有第二真空度計量器(24)、滷鎢燈(23 )和放氣閥(25 )。
5.根據權利要求I所述的採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，其特徵在於，在諧振器(17)的頂壁，還設有可調長度的活塞短路器(18)，所述活塞短路器(18)的電機控制件與計算機信息採集控制器(29)電連接。
專利摘要本實用新型所公開的是一種採用金屬基片製備垂直GaN基LED晶片的設備，包括計算機信息採集控制器、反應室、金屬基片裝料室、氣相金屬有機物供應裝置、氮氣和/或氫氣和/或氨氣供應裝置、ECR等離子體源供應裝置、真空度計量器、反射高能電子衍射儀與螢光屏相對組成的成像顯示器，以其還包括磁場線圈支撐圓筒、光電報警器、法拉第筒、電子探針和直流偏壓電源為主要特徵，具有結構合理、鍍膜質量好、工效高、所述晶片製備成本低等特點。
文檔編號C23C16/44GK202695519SQ201220346069
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年7月17日
發明者秦福文, 林國強, 劉勤華 申請人:大連理工常州研究院有限公司