縮小，W滿足氮化物薄膜沉積所需要的激光功率密度 大小調(diào)整的需求。
[0070] 實(shí)例 1 ;
[0071] W在藍(lán)寶石（其他襯底材料同樣適用）襯底上生長(zhǎng)氮化嫁膜層材料為例，該實(shí)施 例的具體操作步驟如下：
[007引 （1)準(zhǔn)備工作；將襯底材料12置于加熱器13的上表面，用真空累把反應(yīng)腔4抽成 IQ-2TorrW下的真空狀態(tài)；
[0073] (2)啟動(dòng)加熱器將襯底加熱到600°C度；
[0074] (3)采用氮?dú)庾鳛檫\(yùn)載氣體將前驅(qū)體TMGa5的液態(tài)蒸汽輸送到反應(yīng)腔室內(nèi)，作為 氮化物沉積的嫁源；氨氣6作為氮化物沉積的氮源。兩者分別通過(guò)運(yùn)載氣體進(jìn)氣管7和氮 源進(jìn)氣管8進(jìn)入氣體預(yù)混合腔9中進(jìn)行混合。其中，TMGa是由液體蒸發(fā)而來(lái)，只能夠W惰 性氣體（例如氮?dú)猓檩d體。調(diào)節(jié)氣體流量，控制反應(yīng)腔室內(nèi)部TMGa蒸汽與氮?dú)獾谋壤?1 ;6左右；氨氣與TMGa蒸汽的比值是600 ;1?；旌虾蟮臍怏w通過(guò)送氣管10輸入到真空反 應(yīng)腔4內(nèi)。因?yàn)榈獨(dú)馐嵌栊詺怏w，所W-般不能作為活性氮源。
[0075] (4)分別控制反應(yīng)腔室內(nèi)的混合氣體壓力為ITorr，IOTon和lOOTorr。
[0076](5)開啟激光器1，激光器1輸出的激光束2通過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)調(diào)到直徑為6mm，激光器 的功率為80W，波長(zhǎng)調(diào)至9. 129ym或其它共振波長(zhǎng)（例如10. 35ym和10. 719ym等），平 行于襯底12上表面入射，激光束的光軸中屯、距離襯底表面約為20mm。由于激光束的波長(zhǎng)與 NHs分子的共振波長(zhǎng)相當(dāng)，可W加速NH鍵的斷裂，從而在低的環(huán)境溫度下提供豐富的活性氮 源。
[0077] (6)襯底12上表面及其附近的S甲基嫁TMGa分子與NHs分子所提供的活性氮源 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沿著激光束照射方向在襯底表面沉積出GaN薄膜。
[007引 （7)=維移動(dòng)平臺(tái)14通過(guò)帶動(dòng)加熱器13和襯底12平行于激光束方向運(yùn)動(dòng)，使得 薄膜沉積發(fā)生在整個(gè)襯底表面，從而沉積出大面積GaN薄膜。
[0079] 做沉積完畢之后，將加熱器電源關(guān)閉，氣源閥口關(guān)閉，等襯底溫度冷卻到室溫后 取出，即完成了GaN薄膜的沉積。
[0080] 圖4所示為壓力為1、10和l(K)torr的氨氣對(duì)C〇2激光功率的吸收光譜，可見(jiàn)在 IOOTorr壓力下，NHs對(duì)波長(zhǎng)為9. 219, 10. 35和10. 719ym的S個(gè)CO2激光波長(zhǎng)的能量能夠 完全吸收；在IOTorr下NHj對(duì)上述波長(zhǎng)仍有很強(qiáng)的吸收峰，但是吸收率下降；而在ITorr下 只有9. 219ym-個(gè)較強(qiáng)的吸收峰，且吸收率更低。無(wú)論哪種條件下，該樣的強(qiáng)吸收峰都是 由于特定波長(zhǎng)的激光能量與氨氣分子的振動(dòng)模式發(fā)生了禪合，形成共振激發(fā)，因此使得氨 氣分子可W在低溫下發(fā)生分解，形成活性氮原子，從而使得低溫下沉積GaN薄膜成為可能。
[0081] 當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)的壓力為IOOTorr時(shí)，激光能量基本被完全吸收，激光能量利用率最 高，GaN薄膜的沉積效率最高，膜層質(zhì)量也較好，具有較好的性能價(jià)格比。
[0082] 實(shí)例 2 ;
[0083] W在藍(lán)寶石（其他襯底材料同樣適用）襯底上生長(zhǎng)氮化嫁膜層材料為例，該實(shí)施 例的具體操作步驟如下：
[0084] (1)準(zhǔn)備工作；將襯底材料12置于加熱器13的上表面，用真空累把反應(yīng)腔4抽成 IO-2TorrW下的真空；
[0085] (2)啟動(dòng)加熱器將襯底加熱到500°C度；
[0086] (3)采用氮?dú)庾鳛檫\(yùn)載氣體將前驅(qū)體TMGa5的液態(tài)蒸汽輸送到反應(yīng)腔室內(nèi)，作為 氮化物沉積的Ga源；氨氣6作為氮化物沉積的氮源。兩者分別通過(guò)運(yùn)載氣體進(jìn)氣管7和 氮源進(jìn)氣管8進(jìn)入氣體預(yù)混合腔9中進(jìn)行混合。其中，TMGa由液體蒸發(fā)而來(lái)，只能夠W惰 性氣體（例如氮?dú)猓檩d體。TMGa蒸汽與氮?dú)獾谋壤? ;50 ;氨氣與TMGa蒸汽的比值是 4000:1?；旌虾蟮臍怏w通過(guò)送氣管10輸入到真空反應(yīng)腔4內(nèi)。因?yàn)榈獨(dú)馐嵌栊詺怏w，所W 一般不能作為活性氮源。反應(yīng)腔室內(nèi)的混合氣體壓力約為lOOTorr。
[0087] (4)開啟激光器1，激光器1輸出的激光束2通過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)調(diào)到直徑為9mm，激光器 的功率為120W，波長(zhǎng)調(diào)至9. 129ym或其它共振波長(zhǎng)（例如10. 35ym和10. 719ym等），平 行于襯底12上表面入射，激光束的光軸中屯、距離襯底表面約為20mm。由于激光束的波長(zhǎng)與NHs分子的共振波長(zhǎng)相當(dāng)，可W加速NH鍵的斷裂，從而提供豐富的活性氮源。
[008引 （5)襯底12上表面及其附近的S甲基嫁TMGa分子與NHs分子所提供的活性氮源 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沿著激光束照射方向在襯底表面沉積出GaN薄膜。
[0089] (6)=維移動(dòng)平臺(tái)14通過(guò)帶動(dòng)加熱器13和襯底12平行于激光束方向運(yùn)動(dòng)覆蓋襯 底表面，使得薄膜沉積發(fā)生在整個(gè)襯底表面，從而沉積出大面積GaN薄膜。
[0090] (7)沉積時(shí)間根據(jù)膜層厚度的要求確定。沉積完畢之后，將加熱器電源關(guān)閉，氣源 閥口關(guān)閉，等襯底溫度冷卻到室溫后取出，即完成了GaN薄膜的沉積。
[0091] 實(shí)例 3 ;
[0092] W單晶娃襯底上生長(zhǎng)氮化嫁膜層材料為例，該實(shí)施例的具體操作步驟如下：
[0093] (1)準(zhǔn)備工作；將襯底材料12置于加熱器13的上表面，用真空累把反應(yīng)腔4抽成 IO-2TorrW下的真空；
[0094] (2)啟動(dòng)加熱器將襯底加熱到600°C度；
[0095] (3)采用氮?dú)庾鳛檫\(yùn)載氣體將前驅(qū)體TMGa5的液態(tài)蒸汽輸送到反應(yīng)腔室內(nèi)，作為 氮化物沉積的Ga源；氨氣6作為氮化物沉積的氮源。兩者分別通過(guò)運(yùn)載氣體進(jìn)氣管7和 氮源進(jìn)氣管8進(jìn)入氣體預(yù)混合腔9中進(jìn)行混合。其中，TMGa由液體蒸發(fā)而來(lái)，只能夠W惰 性氣體（例如氮?dú)猓檩d體。TMGa蒸汽與氮?dú)獾谋壤? ;50 ;氨氣與TMGa蒸汽的比值是 1800:1。混合后的氣體通過(guò)送氣管10輸入到真空反應(yīng)腔4內(nèi)。因?yàn)榈獨(dú)馐嵌栊詺怏w，所W 一般不能作為活性氮源。上述過(guò)程中反應(yīng)腔室內(nèi)的氣壓是300Torr。
[0096] (4)開啟激光器1，激光器1輸出的激光束2通過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)調(diào)到直徑為20mm，激光 器的功率為500W，波長(zhǎng)調(diào)至9. 129ym或其它共振波長(zhǎng)（例如10. 35ym和10. 719ym等）， 平行于襯底12上表面入射，激光束的光軸中屯、距離襯底表面約為30mm。由于激光束的波長(zhǎng) 與NHs分子的共振波長(zhǎng)相當(dāng)，可W加速NH鍵的斷裂，從而提供豐富的活性氮源。
[0097] (5)襯底12上表面及其附近的S甲基嫁TMGa分子與NHs分子所提供的活性氮源 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沿著激光束照射方向在襯底表面沉積出GaN薄膜。
[009引 （6)=維移動(dòng)平臺(tái)14通過(guò)帶動(dòng)加熱器13和襯底12平行于激光束方向運(yùn)動(dòng)，使得 薄膜沉積發(fā)生在整個(gè)襯底表面，從而沉積出大面積GaN薄膜。
[0099] (7)沉積時(shí)間根據(jù)膜層厚度的要求確定。沉積完畢之后，將加熱器電源關(guān)閉，氣源 閥口關(guān)閉，等襯底溫度冷卻到室溫后取出，即完成了GaN薄膜的沉積。
[0100] 實(shí)例 4;
[0101] 襯底材料和氮化嫁膜層材料與實(shí)施例1相同。具體操作步驟如下：
[010引 （1)準(zhǔn)備工作；將襯底材料12置于加熱器13的上表面，用真空累把反應(yīng)腔4抽成IQ-2Torr的真空狀態(tài)；
[0103] (2)啟動(dòng)加熱器將襯底分別加熱到150°c、25(rc，35(rc，45(rc，60(rc;
[0104] (3)采用氮?dú)庾鳛檫\(yùn)載氣體將前驅(qū)體TMGaS的液態(tài)蒸汽輸送到反應(yīng)腔室內(nèi)，作為 氮化物沉積的Ga源；氨氣6作為氮化物沉積的氮源。兩者分別通過(guò)運(yùn)載氣體進(jìn)氣管7和氮 源進(jìn)氣管8進(jìn)入氣體預(yù)混合腔9中進(jìn)行混合。TMGa蒸汽與氮?dú)獾谋壤? ;40 ;氨氣與TMGa 蒸汽的比值是4000 ;1?；旌虾蟮臍怏w通過(guò)送氣管10輸入到真空反應(yīng)腔4內(nèi)。因?yàn)榈獨(dú)馐?惰性氣體，所W-般不能作為活性氮源。上述過(guò)程中反應(yīng)腔室內(nèi)的氣壓是lOOTorr。
[01化](4)開啟激光器I，激光器I輸出的激光束2通過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)調(diào)到直徑為9mm，激光器 的功率為80W，波長(zhǎng)調(diào)至9. 129ym或其它共振波長(zhǎng)（例如10. 35ym和10. 719ym等），平 行于襯底12上表面入射，激光束的光軸中屯、距離襯底表面約為20mm。由于激光束的波長(zhǎng)與 NHs分子的共振波長(zhǎng)相當(dāng)，可W加速NH鍵的斷裂，從而提供豐富的活性氮源。
[0106] (5)襯底12上表面及其附近的S甲基嫁TMGa分子與NHs分子所提供的活性氮源 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積氮化嫁膜層材料，沿著激光束照射方向在襯底表面沉積出GaN薄膜。
[0107] (6)=維移動(dòng)平臺(tái)14通過(guò)帶動(dòng)加熱器13和襯底12平行于激光束方向運(yùn)動(dòng)，使得 薄膜沉積發(fā)生在整個(gè)襯底表面，從而沉積出大面積GaN薄膜。
[0108] (7)沉積時(shí)間根據(jù)膜層厚度的要求確定。沉積完畢之后，將加熱器電源關(guān)閉，氣源 閥口關(guān)閉，等襯底溫度冷卻到室溫后取出，即完成了GaN薄膜的沉積。
[0109] 圖5、圖6分別是采用本發(fā)明技術(shù)方案LCVD和傳統(tǒng)的MOCVD工藝制備的GaN膜層， 兩者的工藝差別在于，除了圖4中包含有可調(diào)諧C〇2激光福照而圖3無(wú)激光福照W外，其余 參數(shù)完全相同。
[0110] 由圖5可W看出，在實(shí)施例4所示的工藝條件下，只要反應(yīng)腔室內(nèi)的溫度在 250°C-600°C范圍內(nèi)，都可W得到纖鋒礦型結(jié)構(gòu)的密排六方結(jié)構(gòu)GaN晶體薄膜，且其取向?yàn)?高度方向的C面取向。該說(shuō)明即使襯底溫度低至250°C，仍然可W得到較好質(zhì)量的GaN薄膜。 而圖6所示的結(jié)果表明，在其它工藝參數(shù)相同時(shí)，采用MOCVD工藝只有當(dāng)襯底溫度為600°C 時(shí)可W得到GaN晶體薄膜，低于此溫度就不能夠得到GaN薄膜。換句話說(shuō)，MOCVD的沉積溫 度闊值