專利名稱：一種制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)，屬于制備氮 化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
以氮化鎵(GaN)薄膜為代表的寬禁帶直接半導(dǎo)體材料近年來在 國(guó)際上備受重視，由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子漂移飽和速度 高、熱導(dǎo)率高、硬度大、介電常數(shù)小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定以及抗輻射、耐 高溫等特點(diǎn)，使其在高亮度藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)、藍(lán)光激光器和紫
外探測(cè)器等光電子器件以及抗輻射、高頻、高溫、高壓等電子器件領(lǐng) 域有著巨大的應(yīng)用巿場(chǎng)前景，同時(shí)也對(duì)各類型的薄膜沉積設(shè)備提出了 更高的設(shè)計(jì)要求。ECR-MOPECVD技術(shù)是新近發(fā)展起來的新技術(shù)，它具
有等離子體密度高、電離度高于ioy。、無內(nèi)電極放電、無高能離子(離
子能量在20~40eV)、易于大面積均勻鍍膜等優(yōu)點(diǎn)。ECR-MOPECVD可 將反應(yīng)氣體TMG和高純氮?dú)庠陴伻敕磻?yīng)室后被電離、離解、激發(fā)，產(chǎn) 生高密度、高活性的反應(yīng)物活性基，在較低沉積溫度乃至室溫下制備 優(yōu)質(zhì)、均勻、結(jié)構(gòu)致密的薄膜材料。
在各類型的沉積設(shè)備中，氣路系統(tǒng)都是非常重要的部件， ECR-MOPECVD也不例外。等離子體增強(qiáng)沉積薄膜利用的是反應(yīng)室內(nèi)等
離子體中富含的大量高活性自由基、激發(fā)態(tài)粒子、離子發(fā)生氣相沉積 反應(yīng)，經(jīng)過氣體輸運(yùn)在基片上沉積成薄膜，實(shí)現(xiàn)須高溫合成材料的低 溫沉積。不同的反應(yīng)氣體種類決定了沉積薄膜的成分，而不同比例的 反應(yīng)氣體輸入，又在很大程度上決定了沉積薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。具體
到沉積GaN薄膜而言，現(xiàn)有的ECR-M0PECVD的氣路系統(tǒng)只能提供兩 種以下的有機(jī)金屬氣源輸出，限制了在GaN薄膜中不同摻雜成分的應(yīng) 用；而且現(xiàn)有的ECR-M0PECVD的氣路系統(tǒng)很難做到在不同氣路之間 自由精確的轉(zhuǎn)換與控制，從而在一定程度上限制了高質(zhì)量GaN薄膜的 制備及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種各有機(jī)金屬氣源的 氣路可以自由切換，各氣路流量可以精確控制的制備氮化鎵薄膜裝置 中的氣路系統(tǒng)。本發(fā)明搡作簡(jiǎn)單，控制方便，可以用于制備不同摻雜
成分的高質(zhì)量氮化鎵薄膜。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)、若干個(gè)有機(jī)金
屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)連接
的若干個(gè)流量控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)，其中氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)包括
與氮?dú)鈿庠催B接的兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)，其中一個(gè)用于控制作為反應(yīng)氣體
的氮?dú)饬髁康馁|(zhì)量流量計(jì)與反應(yīng)室直接相連，另一個(gè)用于控制作為有
機(jī)金屬氣體載氣的氮?dú)饬髁康馁|(zhì)量流量計(jì)與有機(jī)金屬氣源的進(jìn)出管
路系統(tǒng)相連，每個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)包括有機(jī)金屬氣源、用
于控制有機(jī)金屬氣體的輸出和氮?dú)獾妮斎胼敵龅娜齻€(gè)控制閥及其連
接管路，其中有機(jī)金屬氣源通過兩個(gè)控制閥及其連接管路分別與氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)及流量控制系統(tǒng)連接，另一個(gè)控制閥連接在上述兩個(gè)控 制閥之間，流量控制系統(tǒng)包括用于自由切換不同氣路，并精確控制各 氣路流量的質(zhì)量流量計(jì)，壓力控制系統(tǒng)包括與若干個(gè)流量控制系統(tǒng)連 接的壓力控制閥、壓力控制器、針閥及其連接管路，各流量控制系統(tǒng) 依次通過壓力控制閬、壓力控制器、及針閥與反應(yīng)室連接。
上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)的三個(gè)控制閥為球閥。 上述壓力控制系統(tǒng)的壓力控制閥為球閥。
上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上，流量控 制系統(tǒng)相應(yīng)也設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上。
本發(fā)明由于釆用包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)、若干個(gè)有機(jī)金屬氣源
進(jìn)出管路系統(tǒng)、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)連接的若干 個(gè)流量控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具 有如下的優(yōu)點(diǎn)或效果本發(fā)明的氣路系統(tǒng)能提供4種以內(nèi)的有機(jī)金屬 氣源的輸出，各氣路可以自由切換，各氣路流量可以精確控制，可以 制備不同摻雜成分的GaN薄膜。本發(fā)明是一種操作簡(jiǎn)單，控制方便的 制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本發(fā)明的原理圖如圖l所示，包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)l、若干 個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)2、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管 路系統(tǒng)2連接的若干個(gè)流量控制系統(tǒng)3、壓力控制系統(tǒng)4，其中氮?dú)?br> 氣源供給系統(tǒng)1包括與氮?dú)鈿庠催B接的兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)MFC1、 MFC2, 其中一個(gè)用于控制作為反應(yīng)氣體的氮?dú)饬髁康馁|(zhì)量流量計(jì)MFC1與反 應(yīng)室5直接相連，另 一個(gè)用于控制作為有機(jī)金屬氣體載氣的氮?dú)饬髁?的質(zhì)量流量計(jì)MFC2與有機(jī)金屬氣源的進(jìn)出管路系統(tǒng)2相連，每個(gè)有 機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)2包括有機(jī)金屬氣源21、用于控制有機(jī)金 屬氣體的輸出和氮?dú)獾妮斎胼敵龅娜齻€(gè)控制閩22、 23、 24及其連接 管路，其中有機(jī)金屬氣源21通過兩個(gè)控制閥22、 23及其連接管路分 別與氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)1及流量控制系統(tǒng)3連接，另一個(gè)控制閥24 連接在上述兩個(gè)控制閥22、 23之間，流量控制系統(tǒng)3包括用于自由 切換不同氣路，并精確控制各氣路流量的質(zhì)量流量計(jì)MFC3,壓力控 制系統(tǒng)4包括與若干個(gè)流量控制系統(tǒng)3連接的壓力控制閥41、壓力 控制器42、針閥43及其連接管路，各流量控制系統(tǒng)3依次通過壓力 控制閥41、壓力控制器42、及針閥42與反應(yīng)室5連接。
本實(shí)施例中，上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)2中的三個(gè)控制 閥22、 23、 24為球閥。上述壓力控制系統(tǒng)4的壓力控制閥"為球閥。
上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)2設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上，流量 控制系統(tǒng)3相應(yīng)也設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上。本實(shí)施例中，有機(jī)金屬氣源 進(jìn)出管路系統(tǒng)2設(shè)有4個(gè)，流量控制系統(tǒng)3相應(yīng)也設(shè)有4個(gè)。
本發(fā)明的工作原理如下氮?dú)鈿庠捶謩e通過2個(gè)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn) 入反應(yīng)室5及進(jìn)入有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)2, 4個(gè)有機(jī)金屬氣源 21通過高性能不銹鋼管、高性能球閥、專用不銹鋼轉(zhuǎn)接頭與其相應(yīng) 配置的流量控制系統(tǒng)連接，各有機(jī)金屬氣源的進(jìn)出管路系統(tǒng)最終與壓 力控制系統(tǒng)相連，壓力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總的有機(jī)金屬氣體壓力控制，控 制各有機(jī)金屬氣體與氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)室的流量大小，則可制備不同摻雜 成分的GaN薄膜。
權(quán)利要求
1.一種制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)，其特征在于包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)(1)、若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)連接的若干個(gè)流量控制系統(tǒng)(3)、壓力控制系統(tǒng)(4)，其中氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)(1)包括與氮?dú)鈿庠催B接的兩個(gè)質(zhì)量流量計(jì)(MFC1、MFC2)，其中一個(gè)用于控制作為反應(yīng)氣體的氮?dú)饬髁康馁|(zhì)量流量計(jì)(MFC1)與反應(yīng)室(5)直接相連，另一個(gè)用于控制作為有機(jī)金屬氣體載氣的氮?dú)饬髁康馁|(zhì)量流量計(jì)(MFC2)與有機(jī)金屬氣源的進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)相連，每個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)包括有機(jī)金屬氣源(21)、用于控制有機(jī)金屬氣體的輸出和氮?dú)獾妮斎胼敵龅娜齻€(gè)控制閥(22、23、24)及其連接管路，其中有機(jī)金屬氣源(21)通過兩個(gè)控制閥(22、23)及其連接管路分別與氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)(1)及流量控制系統(tǒng)(3)連接，另一個(gè)控制閥(24)連接在上述兩個(gè)控制閥(22、23)之間，流量控制系統(tǒng)(3)包括用于自由切換不同氣路，并精確控制各氣路流量的質(zhì)量流量計(jì)(MFC3)，壓力控制系統(tǒng)(4)包括與若干個(gè)流量控制系統(tǒng)(3)連接的壓力控制閥(41)、壓力控制器(42)、針閥(43)及其連接管路，各流量控制系統(tǒng)(3)依次通過壓力控制閥(41)、壓力控制器(42)、及針閥(42)與反應(yīng)室(5)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)，其特征在 于上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)的三個(gè)控制閬(22、 23、 24)為球閎。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)，其特征在 于上述壓力控制系統(tǒng)(4)的壓力控制閬(41)為球閥。
4、根據(jù)權(quán)利要求1至3任 一項(xiàng)所述的制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)， 其特征在于上述有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上，流量 控制系統(tǒng)(3)相應(yīng)也設(shè)有3個(gè)或3個(gè)以上。
全文摘要
本發(fā)明是一種制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)。包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)(1)、若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)(2)連接的若干個(gè)流量控制系統(tǒng)(3)、壓力控制系統(tǒng)(4)，本發(fā)明由于采用包括有氮?dú)鈿庠垂┙o系統(tǒng)、若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)、分別與若干個(gè)有機(jī)金屬氣源進(jìn)出管路系統(tǒng)連接的若干個(gè)流量控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)或效果本發(fā)明的氣路系統(tǒng)能提供4種以內(nèi)的有機(jī)金屬氣源的輸出，各氣路可以自由切換，各氣路流量可以精確控制，可以制備不同摻雜成分的GaN薄膜。本發(fā)明是一種操作簡(jiǎn)單，控制方便的制備氮化鎵薄膜裝置中的氣路系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C23C16/18GK101368265SQ20081002885
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者然 孟, 煒 李, 輝 王, 郭超峰, 陳俊芳 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)