專利名稱：三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣相沉積設(shè)備，特別涉及一種三重氣流金屬有機物 化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體。
技術(shù)背景金屬有機物化學(xué)氣相沉積(M0CVD)技術(shù)集精密機械、半導(dǎo)體材料、真 空電子、流體力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、計算機多學(xué)科為一體，是一種自動化程度 高、價格昂貴、技術(shù)集成度高的高端半導(dǎo)體材料、光電子專用設(shè)備。M0CVD是 一種非平衡生長技術(shù)，其工作機理是通過源氣體傳輸，使得III族烷基化合 物(TMGa、 TMIn、 TMA1、 二茂鎂等)與V族氫化物(AsH3、 PH3、朋3等)在反 應(yīng)腔內(nèi)的襯底上進(jìn)行熱裂解反應(yīng)。就外延材料的生長速率比較適中，可較精 確地控制膜厚。它的組分和生長速率均由各種不同成分的氣流和精確控制的 源流量決定的。MOCVD作為化合物半導(dǎo)體材料外延生長的理想方法，具有質(zhì) 量高、穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、工藝靈活、能規(guī)?；慨a(chǎn)等特點，已經(jīng)成為業(yè) 界生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件的關(guān)鍵核心設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景和 產(chǎn)業(yè)化價值。反應(yīng)腔體是整個MOCVD設(shè)備最核心的部分，決定了整個設(shè)備的性能。而 腔體的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸是影響沉積性能的首要因素，因為其直接影響氣體在 腔體內(nèi)的流動行為，以及反應(yīng)氣體的輸運和擴散方式。由于上述的背景，尋找一種更為優(yōu)秀的氣體配送方案是各個研究機構(gòu)及設(shè)備設(shè)計制造商一直在探索的?，F(xiàn)有的兩種典型的設(shè)計， 一種是行星式反應(yīng) 腔，另一種是噴淋式反應(yīng)腔，兩者都有各自的優(yōu)點，但也有其腔體設(shè)計所固 有的缺點。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的針對已有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供了一種三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體。本實用新型的工作原理反應(yīng)氣體A從中心進(jìn)氣管道進(jìn)入反應(yīng)腔后，在反應(yīng)腔內(nèi)沿水平方向徑向流動。壓氣P從中心進(jìn)氣管的外層套管進(jìn)入反應(yīng)腔，位于反應(yīng)氣體A的上方沿水平方向徑向流動。反應(yīng)氣體B從另一進(jìn)氣管道進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)由噴淋口沿豎直方向進(jìn)入反應(yīng)腔，與反應(yīng)氣體A混合在襯底上方反應(yīng)。由于水平氣流的帶動，大大減弱了豎直噴淋氣流的反彈回流，同時壓氣P也能有效的抑制反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔內(nèi)形成熱渦流。水平層流和豎直噴淋相結(jié)合的氣流流場抑制了噴淋氣體反彈回流造成的局部湍流，這樣不僅提高了反應(yīng)氣體分布的均勻性、解決了顆粒附著的清洗問題，同時也使生長界面更加陡峭。本實用新型主要包括反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)、壓氣P進(jìn)氣管道(2)、 反應(yīng)氣體B進(jìn)氣管道(3)、噴淋口 (4)、冷卻腔(5)、載片盤(6)、反應(yīng)腔(8)、排氣口 (9)、緩沖腔(10)、冷卻液進(jìn)口 (11)、冷卻液出口 (12)、 腔體外殼(13)、加熱器(15)，其特征在于所述反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)從 反應(yīng)腔(8)頂端接入，其下方設(shè)有載片盤(6)，載片盤(6)的上部設(shè)有噴淋口 (4)與冷卻腔(5)，壓氣P進(jìn)氣管道(2)與反應(yīng)氣體B的進(jìn)氣管道(3) 同軸包裹在反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)的外壁上，壓氣P進(jìn)氣管道(2)的出 口位于反應(yīng)氣體A出口的上方，其出口的軸線與載片盤(6)平行，反應(yīng)氣 體B的出口位于緩沖腔(10)的頂部，其中心軸線的周邊，冷卻液進(jìn)口 (11) 與冷卻液出口 (12)穿過腔體外殼(13)，分別與冷卻腔(5)的兩端連接， 冷卻腔(5)安裝于反應(yīng)腔(8)與緩沖腔(10)之間，載片盤(6)下部設(shè) 有加熱器(15)，排氣口 (9)位于反應(yīng)腔(8)的底部。本實用新型的優(yōu)點 是采用水平層流和豎直噴淋相結(jié)合的氣流流場的反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)，抑制了噴淋 氣體反彈回流造成的局部湍流，提高了反應(yīng)氣體分布的均勻性、解決了顆粒 附著的清洗問題，及應(yīng)腔體的結(jié)構(gòu)在保證高質(zhì)量外延生長的前提下簡化了反 應(yīng)腔體的結(jié)構(gòu)和制造難度，并具有可擴展性。

圖1本實用新型的反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)1示意圖； 圖2本實用新型的反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)2示意圖。1反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道、2壓氣P進(jìn)氣管道、3反應(yīng)氣體B進(jìn)氣管道、4噴 淋口、 5冷卻腔、6載片盤、7襯底、8反應(yīng)腔、9排氣口、 IO緩沖腔、 ll冷卻液進(jìn)口、 12冷卻液出口、 13腔體外殼、14緩沖腔擋板、15加熱器具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明實用新型的實施例參見圖l，反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道1從反應(yīng)腔8頂端接入，反應(yīng)氣體A從 進(jìn)氣管道1進(jìn)入反應(yīng)腔8，沿水平方向徑向流動。反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道1的出口下方安裝有載片盤6，載片盤6的上表面設(shè)有襯底7，載片盤6的高度可 根據(jù)材料外延生長工藝的要求上下調(diào)節(jié)，載片盤6可以制作為固定型方式或 旋轉(zhuǎn)型方式。壓氣P進(jìn)氣管道2與反應(yīng)氣體B的進(jìn)氣管道3同軸包裹在反應(yīng) 氣體A進(jìn)氣管道1的外壁上，壓氣P進(jìn)氣管道2的出口位于反應(yīng)氣體A出口 的上方，壓氣P進(jìn)氣管道2出口的軸線與載片盤6平行，壓氣P從中心進(jìn)氣 管的外層套管進(jìn)入反應(yīng)腔，位于反應(yīng)氣體A的上方沿水平方向徑向流動。反 應(yīng)氣體B的出口位于緩沖腔10的頂部，即緩沖腔10中心軸線的周邊，載片 盤6的上部裝有噴淋口4，噴淋口4垂直于載片盤6，噴淋口的形狀為孔或縫 隙，噴淋口的數(shù)量為2f) 200個，噴淋口為圓周分布或陣列分布或散布的， 噴淋口與反應(yīng)腔8的頂部平行或突出于反應(yīng)腔8的頂部，反應(yīng)氣體B從反應(yīng) 氣體B進(jìn)氣管道3進(jìn)入緩沖腔，然后經(jīng)由噴淋口 4沿垂直方向進(jìn)入反應(yīng)腔8， 與反應(yīng)氣體A在襯底7上方混合反應(yīng)。緩沖腔10的中間根據(jù)設(shè)計要求可以設(shè) 置一緩沖腔擋板14，以此來改變反應(yīng)氣體B進(jìn)入噴淋口4的流動方式，參見 圖2。冷卻腔5安裝于反應(yīng)腔8與緩沖腔10之間，冷卻液進(jìn)口 11與冷卻液 出口 12穿過腔體外殼13分別與冷卻腔5的兩端連接，載片盤6下部裝有加 熱器15，加熱器15為電阻加熱方式或者采用射頻感應(yīng)加熱器加熱，排氣口9 設(shè)于反應(yīng)腔8的底部。
權(quán)利要求1.一種三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體，主要包括反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)、壓氣P進(jìn)氣管道(2)、反應(yīng)氣體B進(jìn)氣管道(3)、噴淋口(4)、冷卻腔(5)、載片盤(6)、反應(yīng)腔(8)、排氣口(9)、緩沖腔(10)、冷卻液進(jìn)口(11)、冷卻液出口(12)、腔體外殼(13)、加熱器(15)，其特征在于所述反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)從反應(yīng)腔(8)頂端接入，其下方設(shè)有載片盤(6)，載片盤(6)的上部設(shè)有噴淋口(4)與冷卻腔(5)，壓氣P進(jìn)氣管道(2)與反應(yīng)氣體B的進(jìn)氣管道(3)同軸包裹在反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道(1)的外壁上，壓氣P進(jìn)氣管道(2)的出口位于反應(yīng)氣體A出口的上方，其出口的軸線與載片盤(6)平行，反應(yīng)氣體B的出口位于緩沖腔(10)的頂部，其中心軸線的周邊，冷卻液進(jìn)口(11)與冷卻液出口(12)穿過腔體外殼(13)，分別與冷卻腔(5)的兩端連接，冷卻腔(5)安裝于反應(yīng)腔(8)與緩沖腔(10)之間，載片盤(6)下部設(shè)有加熱器(15)，排氣口(9)位于反應(yīng)腔(8)的底部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔 體，其特征在于所述緩沖腔(10)的中間設(shè)有緩沖腔擋板(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔 體，其特征在于所述噴淋口 (4)垂直于載片盤(6)，噴淋口的形狀為 孔或縫隙，噴淋口為圓周分布或陣列分布或散布的，噴淋口與反應(yīng)腔(8) 的頂部平行或突出于反應(yīng)腔(8)的頂部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體，其特征在于所述載片盤(6)的上表面設(shè)有襯底(7)，載片盤(6)的高度 為可調(diào)節(jié)的，載片盤(6)設(shè)置為固定型方式或旋轉(zhuǎn)型方式。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體， 其特征在于所述加熱器(15)為電阻加熱方式或射頻感應(yīng)加熱方式。
專利摘要一種三重氣流金屬有機物化學(xué)氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體，主要包括反應(yīng)氣體進(jìn)氣管道、壓氣進(jìn)氣管道、噴淋口、冷卻腔、載片盤、反應(yīng)腔、加熱器，其特征在于所述反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道從反應(yīng)腔頂端接入，其下方設(shè)有載片盤，載片盤的上部設(shè)有噴淋口與冷卻腔，壓氣P進(jìn)氣管道與反應(yīng)氣體B的進(jìn)氣管道同軸包裹在反應(yīng)氣體A進(jìn)氣管道的外壁上，壓氣P進(jìn)氣管道的出口位于反應(yīng)氣體A出口的上方，反應(yīng)氣體B的出口位于緩沖腔的頂部。本實用新型的優(yōu)點是采用水平層流和豎直噴淋相結(jié)合的氣流流場的結(jié)構(gòu)，抑制了噴淋氣體反彈回流造成的局部湍流，提高了反應(yīng)氣體分布的均勻性、解決了顆粒附著的清洗問題，該結(jié)構(gòu)簡單，易于制造并具有可擴展性。
文檔編號C23C16/44GK201099698SQ20072007374
公開日2008年8月13日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者勝 劉, 徐天明, 汪學(xué)方, 王文濤, 甘志銀, 羅小兵, 陳明祥 申請人:甘志銀