CN1164759A - 化合物半导体的气相外延工艺 - Google Patents

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Abstract

在衬底上形成高质量InxGa1-xN(0＜x＜1)外延化合物半导体层的工艺。包括InCl3的第一气体和包括NH3的第二气体引入加热到第一温度下的反应室，以N2为载气在衬底上外延生长InN以形成InN缓冲层。此后，和第一和第二气体一起将包括HCl和Ga的第三气体引入到加热于高于第一温度的第二温度下的反应室，用N2气在缓冲层上生长外延InxGa1-xN层。用He代替N2作为载气，可获得质量更加均匀的InxGa1-xN层。此外，可将InN缓冲层更改为GaN缓冲层。

Description

化合物半导体的气相外延工艺
本发明涉及化合物半导体的气相外延工艺，尤其涉及通过气相外延生长铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)的工艺。
图1示出了兰宝石衬底上氮化镓(GaN)型蓝或绿发光二极管(LED)元件的截面结构图，例如，“Nikkei Science”，1994年10月第44页描述了这种结构，该结构目前已投入市场。
这种蓝或绿LED元件包括一外延晶片，该外延晶片包括：兰宝石衬底11，在兰宝石衬底11上形成的GaN缓冲层，以及在GaN缓冲层12上形成的六角形GaN外延层13。该LED元件还包括在晶片上顺序形成的包层14，发光层15，包层16和GaN外延层17，另外还提供有欧姆电极18和19。而且，LED元件中的GaN缓冲层12用于减少因兰宝石衬底11和GaN外延层13间晶格常数的差异而带来的缺陷。
上述蓝或绿LED元件中，衬底11由具有绝缘特性的兰宝石制成。当在元件上形成电极18和19时，它们需要形成在元件的同一表面侧。因此，形成电极需要复杂的工艺，例如，至少需要两步光刻制图工艺和一步使用反应离子刻蚀的刻蚀工艺。
另外，因为兰宝石的硬度大，因而存在着分离单个元件时兰宝石衬底难以切割的问题。在LED元件的某方面应用中，还因为兰宝石不能被解理(cleave)，因而无法把元件用于作为具有解理表面的光谐振腔的激光二极管。
因此，努力使用导电砷化镓(GaAs)代替具有上述缺陷的兰宝石作为衬底。即，正研究使用称为MOCVPE的金属有机氯化物气相外延工艺在GaAs衬底上生长氮化镓(GaN)。GaN的这种生长比称为OMVPE的金属有机化合物气相外延工艺的生长快得多。
MOCVPE工艺使用元素周期表中第三主族元素的氯化物作为原材料，使GaN迅速生长。该方法也允许为LED元件提供有源层的铟镓氮化物(InGaN)的生长。
此外，期望实现一种InxGa1-xN中具有高铟(In)克分子份数“x”的纯蓝色波长LED元件。然而，随着InxGa1-xN中In克分子份数“x”的增加，必须降低外延生长温度。结果，降低温度使外延生长速率降低。
而且，“Kristall und Technik”Vol.12 No.6(1977)541-545页中报道，氯化物，即三氯化铟(InCl3)用作In源，氨(NH3)用作氮化物源，以便在兰宝石衬底上生长六角形氮化铟(InN)晶体。然而，尚未试验在GaAs衬底上生长InN。因此未能获得适宜于制造激光二极管的立方InN和InGaN。
在现有MOCVPE工艺中，元素周期表中第三主族元素铝(Al)，镓(Ga)和铟(In)作为氯化物，包含第三主族元素之一的金属有机化合物原材料，例如，三甲基铟(TMIn：C3H9In)和三甲基镓(TMGa：C3H9Ga)，和氯化氢(HCl)一起提供。在该例情形下，TMIn和HCl化合为氯化铟(InCl)，InCl再与氨(NH3)气反应在例如GaAs衬底上生长InN和InGaN。
然而，这种MOCVPE工艺在衬底上的生长速率慢，无法再生特定组分的InGaN。
另一方面，进行化合物半导体的气相外延(VPE)时，气氛和载气的选择是一个很重要的关键因素，它极大地影响着所形成的化合物半导体的质量。
例如，日本专利公开No.Showa(JP-A)49-121478(日立)公开了一种使用惰性气体气相外延生长化合物半导体的VPE工艺。该工艺之前使用的氢(H2)气与原料气和掺杂材料气体相比具有更小的比重。日立的工艺选择比重接近原材料和掺杂材料气体的氩(Ar)气，使这些原材料和掺杂材料气体均匀混合以获得均匀的外延层和一致的掺杂浓度。
此外，日本专利公开No.Showa(JP-A)51-126036(Fujitsu)中描述了另一种生长半导体晶体的VPE工艺，所提供的载气包括惰性气体和与惰性气体相比体积比例小于0.02的附带的氢(H2)气。若只用H2作载气，H2气将分解形成反应炉壁的石英(SiO2)而生成硅(Si)杂质，因为炉具有水平型的结构，由于原料气和H2载气间分子量的差别，主要引起反应气体浓度的不均匀性。在这一Fujitsu的工艺中，惰性气体，例如氮(N2)气，氩(Ar)气等，用作将三氯化砷(AsCl3)送入炉中的载气，以使惰性气体根本不和壁材料反应，晶体外延层可快速生长并具有一致性。
在这一工艺中(Fujitsu)，由于只有很少量的H2气附带地加入惰性载气，晶体生长和杂质浓度易于控制和维持在一定水平。即，没有H2气，AsCl3根据下面的可逆反应式(1)重复分解和合成，结果晶体生长相当不稳定。但如果加入少量的附带H2气，可发生下面可逆反应式(2)的有效反应，该反应在H2气和惰性气体的体积比例为0.02时达到饱和：
       (1)，
    (2).
另外，日本专利公开No.Showa(JP-A)58-167765(Kogyogijutsu-in)中描述了一种原料气从底向上引入并从顶部排出的VPE装置。如果原料气比载气的分子量重，原料气在载气中将分布不均匀，层厚度也将会不一致。在这一Kogyogijutsu-in的装置中，由于诸如氮(N2)气，氩(Ar)气等的载气从底向上引入，改进了衬底上淀积层的不均匀分布。
因此，本发明的一个目的，主要是解决上述问题并提供一种通过改进原料气的混合提供能做出具有高质量和优良均匀性的铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)外延层的化合物半导体的气相外延工艺。
本发明的另一个目的，特别是提供一种通过提供新原料气能做出具有高质量的铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)构成的高质量外延层的化合物半导体的气相外延工艺。
本发明的又一个目的，尤其是提供一种通过使用基于新见解的载气能做出具有高质量的铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)外延层的化合物半导体的气相外延工艺。
根据本发明的第一基本特征，提供了一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)气相外延工艺，其中，三氯化铟(InCl3)用作铟(In)源。
在本发明的工艺中，最好上述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)通过气相外延生长于导电衬底上，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成。
在本发明的工艺中，最好诸如氮(N2)气，氦(He)气等的惰性气体用作通过气相外延生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的载气。
根据本发明的具体特征，提供了一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其中：
在反应室中放入一导电衬底，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成，
包括作为铟源的三氯化铟(InCl3)的第一气体和包括氨(NH3)的第二气体通过诸如氮(N2)气，氦(He)气等的惰性气体载气引入到衬底上，在第一温度下通过气相外延在衬底上生长氮化铟(InN)缓冲层，同时从外部加热反应室以保持第一温度，以及，
和第一及第二气体一起通过载气将包括氯化氢(HCl)和金属有机化合物原料镓(Ga)的第三气体引入其上，通过气相外延在缓冲层上生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)外延层。
根据本发明的第二基本特征，提供了一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其中氦(He)用作通过气相外延生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的载气。
根据本发明的另一具体特征，提供了一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其中：
在反应室中放入一导电衬底，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成，
包括氯化氢(HCl)和金属有机化合物原料镓(Ga)的第一气体和包括氨(NH3)的第二气体通过氢(H2)载气引入到衬底上，在第一温度下通过气相外延在衬底上生长氮化镓(GaN)缓冲层，同时从外部加热反应室以保持第一温度，以及，
和第一及第二气体一起通过氦(He)载气将包括作为铟源的三氯化铟(InCl3)的第三气体引入其上，通过气相外延在缓冲层上生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)外延层。
参照附图，从本发明的下述最佳实施例的描述中，本发明的上述和其他目的，特征和优点将更加明显。
如前述，图1示出了现有技术中蓝或绿发光二极管(LED)元件的截面结构图，
图2概略示出了试验制造本发明的化合物半导体外延层工艺的VPE装置，
图3示出了包括本发明的外延化合物半导体层的结构例，
图4示出了载气和NH3气间相互扩散系数特性的计算数据，
图5示出了载气和HCl气间相互扩散系数特性的计算数据，
图6A和图6B示出了N2和He气用作载气时，气体流动和生长的InN层的实例，以及，
图7示出了包括本发明的外延化合物半导体层的结构的又一实例。
(原材料的选择)
如上所述，现有技术的MOCVPE(金属有机氯化物气相外延)工艺中，如果氯化铟InCl用作铟源，将生长温度限定于一窄范围内，以便良好生长并获得高质量的铟镓氮化物(InGaN)型外延层。
这种情形下，由于使用InCl用作铟源缩窄了生长氮化铟(InN)的生长温度范围，必须降低生长温度，生长速率下降到氮化镓(GaN)情形下的1％。
因此，发明者比较了使用InCl和氨(NH3)的第一情形与使用三氯化铟(InCl3)和NH3的第二情形的反应分析结果。结果表明，因为第二情形的反应量是第一情形的100倍，第二情形的生长速率比第一情形的生长速率快得多。第二情形如果使用氢(H2)气作载气，反应量降低了，但若用诸如氮(N2)气，氦(He)气等的惰性气体载气，则足以维持反应量和快速生长。
尽管材料InCl3常温下为固态，将其加热到约350℃可获得用于外延的气相压力。因此，在依据本发明的气相外延工艺中，InCl3用作铟源，惰性气体用作载气。
下面的实施例将会说明，使用InCl3在衬底上外延生长InN缓冲层和在InN缓冲层上生长InGaN层都是有效的。因此，不管衬底和缓冲层如何，用于气相外延的InCl3在外延生长中是有效的，并能优良生长InGaN。
另外，虽然实施例中使用砷化镓(GaAs)作衬底，衬底也可以用其他的合适材料来制作，如磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)。而且，虽然第一实施例中使用N2气作载气，也可使用任何其他的气体有效地用作载气，如氦(He)气和其他惰性气体。下文将特别说明He气的有效性。
此外，与上述类似，在下面的实施例中，InN的第一温度大约为300℃-500℃和InGaN的第二温度大于800℃是有效的。
(第一实施例)
参照图2，概略示出了试验制造本发明的化合物半导体外延层工艺的VPE装置，该VPE装置配备有第一入气口52，第二入气口53，第三入气口51，出气口54，包含用作元素周期表中第三主族元素铟源的三氯化铟(InCl3)的容器55，反应室56，用于从外面加热整个室56和内部的电阻加热器57，以及另一个加热容器55以控制InCl3气压的欧姆电阻加热器58。
根据本发明的第一基本特征，第一实施例中气相外延如下试验。
首先，用常规硫酸型刻蚀剂(H2SO4)预处理(100)GaAS衬底1后，将衬底1放入室56中。然后，整个室56和内部从外面加热保持于第一温度如400℃，容器55加热到一合适温度如350℃。
在这样的温度条件下，氮(N2)载气从第一入气口52引入并穿过加热的容器55。因此，InCl3以分压1×10-4atm引入室56。另一方面，从第二入气口53以3×10-1atm的分压引入氨(NH3)气，作为元素周期表中第五主族元素氮(N2)的原材料。InCl3和NH3气体的分压由来自气体温度的饱和气压和气体流量来控制。
在这些条件下，外延生长30分钟，结果形成了图2所示的30nm厚的氮化铟(InN)缓冲层2。
经过以上步骤，带有InN缓冲层2的衬底1由电阻加热器57加热到第二温度如400℃。接着，在该温度下，用N2载气以及InCl3和NH3从第三入气口51引入三甲基镓(TMGa：C3H9Ga)和氯化氢(HCl)。然后，在InCl3，TMGa，HCl和NH3的分气压分别为5×10-3atm，1×10-4atm，1×10-4atm和3×10-1atm的条件下外延生长60分钟。
结果，在缓冲层2上形成了图2所示的1μm厚具有镜面的铟镓氮化物(InxGa1-xN)外延层3。X射线衍射(diffraction)测量的结果表明，层3由适宜于制作激光二极管，即适宜于解理作为光谐振腔的立方InxGa1-xN(x＝0.5)构成。的确，这一衍射结果有别于六角形系统的X射线衍射。
因此，GaAs衬底1和InxGa1-xN外延层3之间的缓冲层2改进了结晶质量。
(载气的选择)
为了证实使用不同载气生长InGaN外延层间的差异，试着用通常作为载气的氢(H2)气来生长InGaN。
即，在上述实施例的相同条件下形成缓冲层2，然后，仅用H2气代替N2气作为载气来生长外延层3。未认可形成任何InGaN外延层3。
因此，为了通过气相外延生长具有一定质量的化合物半导体铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)，必需使用三氯化铟(InCl3)作为铟源，并使用诸如氮(N2)气等的惰性气体作载气。
简单说，三氯化铟(InCl3)可能发生下式(3)和(4)的反应：
           (3)，
           (4)。
换句话说，如式(4)所示，所期望的反应中不需H2载气，并可能分解InCl3，导致负效应。因此，特别在三氯化铟作为原材料的情况下，最好使用不反应的惰性载气。因此，N2气因在惰性气体中最为便宜而用作载气。
然而，N2气扩散系数小，因此与诸如InCl3，TMGa，HCl，NH3等原料气混合不充分。因此，原料气混合不充分引起气体浓度分布偏离或改变很大，使得InN缓冲层在衬底上生长不均匀，InxGa1-xN外延层在缓冲层上生长也不均匀。结果，InxGa1-xN层的组分和厚度变得不均匀。
为解决这一问题，根据本发明的第二基本特征，氦(He)气被用作气相外延生长铟镓氮化物(InxGa1-xN)的载气。该He载气适宜于在诸如砷化镓(GaAs)等的导电衬底上生长InxGa1-xN层，同时使用用于InxGa1-xN的组分即铟(In)，镓(Ga)和氮(N)的不同的原料气。特别是，He载气很适宜于用三氯化铟(InCl3)作为铟源的生长。
根据众所周知的计算气体相互扩散系数的“Fujita的等式”，如果两个气相“a”和“b”的临界温度为“Tca”和“Tcb”[K]，临界压力“Pca”和“Pcb”[atm]以及分子量“Ma”和“Mb”，温度“T”时的相互扩散系数“Dab”如式(5)所示：
Dab＝0.00070×T1.838/[(Tca/Pca)1/3+(Tcb/Pcb)1/3]3×(1/Ma+1/Mb)1/2(5)。
因此，三种载气H2，N2和He气与原料气如NH3气和HCl气间的相互扩散系数示于图4和5。从这些特性中可看出载气与原料气间的相互扩散系数以H2＞He＞N2降序排列，发现800℃下H2，He和N2这些载气与NH3气间的这些系数分别为7.91[cm2/sec]，6.27[cm2/sec]和2.71[cm2/sec]，如图4所示。因此，可知NH3气和He载气间的系数大于NH3气和N2载气间系数的两倍。
若如第一实施例一样用N2气作载气，主要由于N2载气的系数很小，载气可与诸如NH3的原料气充分混合，因而外延层将会具有不均匀的厚度和不均匀的成分。
另一方面，He气的系数约为N2气系数的2.3倍，接近H2气的系数。因此，发现使用He气作载气可与原料气充分混合，可均匀生长并改进了InxGa1-xN外延层组分和厚度的一致性的质量。
本发明人实际上通过目测反应装置中的气流进行了试验，如图6A和6B的上层所示，以证实N2和He载气的混合状态。该目测试验中，在诸如石英玻璃的透明管中放入模拟衬底62和具有边缘64的喷嘴63。氨(NH3)气从喷嘴63的内部引入，HCl气从喷嘴63外部朝着衬底62引入，这些气体和He或H2载气同时流动。
试验装置中引入的这些NH3和HCl气体在加宽成喇叭形的喷嘴边缘64下在室温条件下彼此混合，按下式(6)进行反应：
           (6)。
即，上式(6)的反应产生了氯化铵(NH4Cl)白色颗粒，如图6A和6B上层的斜断线所示的区域，这些白色颗粒显示出可见的反映NH3和HCl混合气流动的图形。因此气流用肉眼即可证实。
上述肉眼测试的结果，在图6A和6B的上层，示出了当室温下在管61中引入NH3和HCl气时根据观察到的混合气流图形轨迹的实例。当N2气用作载气(A)的情形下，NH3和HCl不扩散并彼此充分混合，使得气流不均匀，如图6A上层所示。另一方面，当He气用作载气(B)的情形下，NH3和HCl扩散并彼此充分混合，使得气流均匀，如图6B上层所示。
此后，本发明人实际上试验了将管61用作外延的反应室生长氮化铟(InN)。该试验中，作为例子，在管61中放入砷化镓(GaAs)衬底，氨(NH3)气从喷嘴63的内部，三氯化铟(InCl3)气从喷嘴63外部朝着衬底引入，这些气体和He或N2载气同时流动，加热衬底到500℃以在500℃下生长氮化铟(InN)。
上述外延试验的结果，在图6A和6B的下层，示出了500℃下在管61中引入作为原料的NH3和InCl3气时形成的InN层的例子。当N2气用作载气(A)的情形下，InN层只部分生长且不均匀，如图6A下层所示。另一方面，当He气用作载气(B)的情形下，可证实InN层生长均匀，如图6B下层所示。因此，He载气(B)的情形下，原材料的浓度分布均匀，改进了外延生长的均匀性。
此外，使用He载气还导致了He气比N2气昂贵的问题。然而，使用三氯化铟(InCl3)原材料的情形下，成本的增加被抑制到最小，因为外延生长的周期短，He载气只用于InxGa1-xN。
(第二实施例)
根据本发明的第二基本特征，基于上述所证实的使用He载气所带来的原材料的均匀浓度，氦(He)气被用作在导电化合物半导体衬底上外延生长化合物半导体铟镓氮化物(InxGa1-xN，这里，0＜x＜1)的载气。通常考虑到在第一实施例中只用He载气代替氮(N2)气可使InGaN层良好生长。但在下文描述的第二最佳实施例中，考虑到通过改进形成缓冲层的第一步来更均匀地生长InxGa1-xN层。
第二实施例使用图1所示的VPE装置作为外延生长的设备。如图7所示，VPE装置中在由具有(100)面A的砷化镓(GaAs)制成的衬底1上生长氮化镓(GaN)缓冲层21后，在该缓冲层21上生长GaN层22。最后，还外延生长InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)层3。该第二实施例在生长缓冲层21和GaN层22时使用氢(H2)气作载气。
首先，将GaAs衬底1放入反应室，将衬底1加热到第一温度例如500℃。在该温度条件下，作为载气的H2气和作为原材料的氨(NH3)、三甲基镓(TMGa：C3H9Ga)和氯化氢(HCl)气引入室56中，在衬底1上外延生长氮化镓(GaN)以形成GaN缓冲层21。
接着，形成GaN缓冲层21后，停止引入NH3、TMGa和HCl一会儿，将衬底1加热到一相对高的温度例如1000℃。在该温度条件下，再次将H2载气和NH3、TMGa和HCl气引入室56中，在衬底1上外延生长GaN以形成GaN层22。生长缓冲层21和GaN层22时，也可用氦(He)气代替H2气作为载气。
最后，形成GaN层22后，停止引入NH3、TMGa和HCl一会儿，将衬底1加热到第二温度例如800℃。在该温度条件下，将载气改为He气，除了NH3、TMGa和HCl气之外，来自容器55的三氯化铟(InCl3)蒸汽也被引入室56中，在衬底1上外延生长InGaN30分钟。结果，在GaN层22上形成了图7所示的厚2μm，具有镜面的铟镓氮化物(InxGa1-xN)外延层3。X射线衍射测量结果可知层3具有六角形InxGa1-xN(X＝0.2)的X射线衍射峰，可证实InxGa1-xN层3组分和厚度更均匀。
如上所述，根据本发明，用三氯化铟(InCl3)作铟源可以实用的生长速率生长高质量铟镓氮化物(InxGa1-xN)外延层。惰性气体，诸如容易处理的氮(N2)气，氦(He)气等等，在形成InxGa1-xN外延层时可用作载气。特别是He载气可进一步提高InxGa1-xN外延层组分和厚度的均匀质量，并可提供更为均匀的InxGa1-xN外延层。

Claims (6)

1.一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其特征在于：三氯化铟(InCl3)用作铟源。
2.如权利要求1所述的化合物半导体的气相外延工艺，其中，所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)通过气相外延生长于导电衬底上，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成。
3.如权利要求1或2所述的化合物半导体的气相外延工艺，其中，诸如氮(N2)气，氦(He)气等的惰性气体用作通过气相外延生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的载气。
4.一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其特征在于：
在反应室中放入一导电衬底，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成，
包括作为铟源的三氯化铟(InCl3)的第一气体和包括氨(NH3)的第二气体通过诸如氮(N2)气，氦(He)气等的惰性气体载气引入到衬底上，在第一温度下通过气相外延在衬底上生长氮化铟(InN)缓冲层，同时从外部加热反应室以保持第一温度，以及，
和第一及第二气体一起通过载气将包括氯化氢(HCl)和金属有机化合物原料镓(Ga)的第三气体引入其上，通过气相外延在缓冲层上生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)外延层。
5.一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其特征在于：氦(He)用作通过气相外延生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的载气。
6.一种化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)的气相外延工艺，其特征在于：
在反应室中放入一导电衬底，该导电衬底至少由选自砷化镓(GaAs)，磷化镓(GaP)，砷化铟(InAs)，磷化铟(InP)和碳化硅(SiC)的组中的一种材料制成，
包括氯化氢(HCl)和金属有机化合物原料镓(Ga)的第一气体和包括氨(NH3)的第二气体通过氢(H2)载气引入到衬底上，在第一温度下通过气相外延在衬底上生长氮化镓(GaN)缓冲层，同时从外部加热反应室以保持第一温度，以及，
和第一及第二气体一起通过氦(He)载气将包括三氯化铟(InCl3)的金属有机化合物材料作为铟(In)的原料气的第三气体引入其上，通过气相外延在缓冲层上生长所述化合物半导体铟镓氮化物InxGa1-xN(这里，0＜x＜1)外延层。
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