噴淋頭及反應腔室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種噴淋頭及反應腔室。所述噴淋頭包括第一氣體腔室，所述第一氣體腔室具有自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第二板為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道，反應氣體經(jīng)過預分配通道被分配在多個區(qū)域中，所述第一氣體腔室具有多個第一氣體通道，所述第一氣體通道與預分配通道相連通，用于將第一氣體腔室中的氣體輸送至反應區(qū)域，之后沿與各個預分配通道相連通的第一氣體通道流向反應區(qū)域。如此由外部通入的氣體先進行預分配，從而提高了反應氣體在第一氣體腔室中的均勻性，也進而改善了反應氣體的穩(wěn)定性。
【專利說明】噴淋頭及反應腔室
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體設備【技術領域】，特別是一種噴淋頭及反應腔室。
【背景技術】[0002]自GaN(氮化鎵)基第三代半導體材料的興起，藍光LED (發(fā)光二極管)研制成功，LED的發(fā)光強度和白光發(fā)光效率不斷提高。LED被認為是下一代進入通用照明領域的新型固態(tài)光源，因此得到廣泛關注。
[0003]現(xiàn)有技術的白光LED的制造工藝通常在一個具有溫度控制的環(huán)境下的反應腔內(nèi)進行。通常，將III族源氣體和V族源氣體分別通入化學氣相沉積反應腔內(nèi)，III族源氣體和V族源氣體在反應腔內(nèi)反應以在襯底上形成II1-V族材料薄膜。
[0004]現(xiàn)有技術的噴淋頭請參考圖1，包括多層氣體腔室，例如包括第一氣體腔室I和第二氣體腔室2，或者其他數(shù)量，所述第一氣體腔室I具有第一氣體通道11，所述第二氣體腔室2具有第二氣體通道21，分別用于將來自氣體腔室中的反應氣體傳送至所述噴淋頭下方的反應區(qū)域。然后來自不同氣體腔室中的反應氣體在襯底上反應，從而形成所需要的膜層。
[0005]隨著各類器件精密度的提高，目前需要在生產(chǎn)過程中嚴格把控成膜的質(zhì)量，一個影響因素是反應氣體的均勻性和穩(wěn)定性，通?？梢圆捎迷黾託怏w通道數(shù)量的方法來提高均勻性和穩(wěn)定性。但是這一方面會使得噴淋頭的構(gòu)造復雜，制作難度加大，另一方面，由于氣體腔室具有一定的空間，來自外部的氣體管路通入反應氣體后，在氣體腔室中的反應氣體也會分布不均勻，那么僅僅通過密布排列的氣體通道，對解決氣體的均勻性和穩(wěn)定性是不
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[0006]因此，目前的噴淋頭并不合理，需要對其進行改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種噴淋頭及反應腔室，以解決現(xiàn)有技術中的噴淋頭流出的反應氣體的均勻性和穩(wěn)定性差的問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種噴淋頭，用于向反應區(qū)域提供反應氣體，所述噴淋頭包括第一氣體腔室，其中，所述第一氣體腔室具有自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第二板為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道，反應氣體經(jīng)過預分配通道被分配在多個區(qū)域中，所述第一氣體腔室具有多個第一氣體通道，所述第一氣體通道與預分配通道相連通，用于將第一氣體腔室中的氣體輸送至反應區(qū)域。
[0009]相應的，本發(fā)明提供一種反應腔室，包括:腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述反應區(qū)域輸出反應氣體，所述噴淋頭為如上所述的噴淋頭。
[0010]本發(fā)明提供的噴淋頭及反應腔室，所述噴淋頭的第一氣體腔室包括自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第二板為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道，反應氣體經(jīng)過預分配通道被分配在多個區(qū)域中。相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的噴淋頭中，使得由外部通入的氣體先進行預分配，從而提高了反應氣體在第一氣體腔室中的均勻性，也進而改善了反應氣體的穩(wěn)定性，那么當反應氣體從氣體通道流出至反應區(qū)域時，能夠獲得較佳的分布情況，從而有利于提高成膜質(zhì)量。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術的噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明一實施例的噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明一實施例的噴淋頭第二板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明另一實施例的噴淋頭第二板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的噴淋頭及反應腔室進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0016]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關系統(tǒng)或有關商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0017]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0018]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種噴淋頭及反應腔室，所述噴淋頭的第一氣體腔室包括自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第一板和第二板之間具有預分配板。由于預分配板的存在，使得由外部通入的氣體先進行預分配，從而提高了反應氣體在第一氣體腔室中的均勻性，也進而改善了反應氣體的穩(wěn)定性。
[0019]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的噴淋頭及反應腔室作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0020]請參考圖2，本發(fā)明提供一種噴淋頭，用于向反應區(qū)域提供反應氣體，所述噴淋頭包括第一氣體腔室10,所述第一氣體腔室10具有自上而下相對設置的第一板101和第二板102，所述第二板102為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道1021，反應氣體經(jīng)過預分配通道1021被分配在多個區(qū)域中，之后沿與各個預分配通道1021相連通的第一氣體通道104流向反應區(qū)域。
[0021]由于，在本實施例中，是在預分配通道1021中使得反應氣體進行預分配，故為了達到較好的效果，所述預分配通道1021為貫穿所述預分配板上下表面的條形通道，所述預分配通道1021的寬度優(yōu)選為1-lOmm，相鄰預分配通道1021之間的間距優(yōu)選為5_30mm。相應的，為了減少或者避免氣流的沖擊，提高氣流的穩(wěn)定性，所述預分配板的厚度可以是1-50_。本實施例對所述預分配板的相關參數(shù)限定只是提供了較優(yōu)的方案，在其他實施例中，根據(jù)不同的工藝過程和產(chǎn)品要求，所述預分配通道1021的排布情況并不限于此，例如所述預分配通道1021的寬度可以更大等。
[0022]進一步的，如圖3所示，所述預分配板為圓形，所述預分配板在圓周方向被均勻分為多個扇形區(qū)域，每個扇形區(qū)域內(nèi)的預分配通道1021關于該扇形區(qū)域內(nèi)作為中線的半徑呈軸對稱排布。在本實施例中，所述預分配板分為四象限，每個象限的扇形區(qū)域中皆分布有多個預分配通道1021，呈軸對稱排布的兩個預分配通道1021在所述半徑上共端點，形成“人”字型，在每個扇形區(qū)域中，所述預分配通道1021間隔均勻。
[0023]應當理解的是，所述預分配通道1021可以有多種形狀及分布情況，又如，在一個實施例中，請參考圖4，所述預分配通道1021在通道的延伸方向具有多個彎折，呈折線形。由圖4中可知，也可以不對第二板做區(qū)域劃分，即預分配通道1021可以從第二板的一端排列至相對的另一端。
[0024]請繼續(xù)參考圖1，所述噴淋頭還包括位于所述第二板102下方的第三板201，所述第二板102與第三板201之間具有多個條狀氣體槽，所述第一氣體通道104設置于所述條狀氣體槽的側(cè)壁202中，具體的，所述條狀氣體槽的側(cè)壁202對應于所述預分配通道1021，且厚度大于預分配通道1021的開口尺寸，而所述第一氣體通道104位于所述條狀氣體槽的側(cè)壁202中，且上端暴露于所述預分配通道1021。當條狀氣體槽的側(cè)壁202貼靠于所述第二板時，所述預分配通道被密封，僅保留第一氣體通道104以使得反應氣體流出。較優(yōu)的，所述條狀氣體槽的側(cè)壁202與第二板102或者第三板201 —體成型，例如在本實施例中，采用的是所述條狀氣體槽的側(cè)壁202與第三板201—體成型，具體的，所述條狀氣體槽的側(cè)壁202朝向所述第二板102，相應的，第一氣體通道104貫穿第三板201。在另一實施例中，也可以是所述條狀氣體槽的側(cè)壁202 —體成型于所述第二板102朝向所述第三板201的一面?？梢岳斫獾氖?，所述條狀氣體槽的側(cè)壁202也可以單獨存在。為了提高密封性，可以在與第二板102或第三板 201的接觸處設置密封圈。
[0025]如圖1中所述，相鄰的所述條狀氣體槽的側(cè)壁202與所述第二板102和第三板201構(gòu)成第二氣體腔室20。在所述第三板201中插入有第二氣體通道203，所述第二氣體通道203連通第二氣體腔室20和反應區(qū)域。例如對于MOCVD工藝而言，較佳的，所述第一氣體腔室10中通入第一氣體，所述第二氣體腔室20中通入第二氣體，所述第一氣體為III族氣體，例如三甲基鎵等，所述第二氣體為V族氣體，例如氨氣等。由于在反應中，III族氣體的用量遠小于V族氣體的用量，則通入第一氣體腔室10中由于預分配通道1021的作用，使得III族氣體分配更為均勻，提高了利用率。
[0026]請接著參考圖1，所述噴淋頭還包括位于所述第三板201下方的第四板301，所述第三板201和第四板301間隔設置并且兩者限定冷卻腔室30，所述第一氣體通道104和第二氣體通道203皆貫穿所述冷卻腔室30。所述冷卻腔室30可以為液冷冷卻腔或氣冷冷卻腔，優(yōu)選的，可以是水冷冷卻腔，以對所述第一氣體腔室10、第二氣體腔室20以及第一氣體通道104和第二氣體通道203進行冷卻。
[0027]所述第一板101、第二板102、第三板201和第四板301可以是通過固定件固定在一起，例如，可以是采用螺絲或者銷釘加以固定；或者，通過焊接連接在一起；也可以采用固定件和焊接相結(jié)合的方式加以固定。
[0028]基于上述實施例，本發(fā)明還提供一種反應腔室，包括:腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述反應區(qū)域輸出反應氣體；其中，所述噴淋頭為如上所述的噴淋頭。
[0029]本發(fā)明提供的噴淋頭及反應腔室，所述噴淋頭的第一氣體腔室包括自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第二板為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道，反應氣體經(jīng)過預分配通道被分配在多個區(qū)域中。相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的噴淋頭中，使得由外部通入的氣體先進行預分配，從而提高了反應氣體在第一氣體腔室中的均勻性，也進而改善了反應氣體的穩(wěn)定性，那么當反應氣體從氣體通道流出至反應區(qū)域時，能夠獲得較佳的分布情況，從而有利于提高成膜質(zhì)量。
[0030]顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【權利要求】
1.一種噴淋頭，用于向反應區(qū)域提供反應氣體，所述噴淋頭包括第一氣體腔室，其特征在于，所述第一氣體腔室具有自上而下相對設置的第一板和第二板，所述第二板為一預分配板，所述預分配板中具有多個預分配通道，反應氣體經(jīng)過預分配通道被分配在多個區(qū)域中，所述第一氣體腔室具有多個第一氣體通道，所述第一氣體通道與預分配通道相連通，用于將第一氣體腔室中的氣體輸送至反應區(qū)域。
2.如權利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述預分配通道為貫穿所述預分配板上下表面的條形通道，預分配通道的寬度為1-lOmm，相鄰預分配通道之間的間距為5-30mm。
3.如權利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述預分配板為圓形，所述預分配板在圓周方向被均勻分為多個扇形區(qū)域，每個扇形區(qū)域內(nèi)的預分配通道關于該扇形區(qū)域內(nèi)作為中線的半徑呈軸對稱排布。
4.如權利要求3所述的噴淋頭，其特征在于，呈軸對稱排布的兩個預分配通道在所述半徑上共端點，形成“人”字型。
5.如權利要求3所述的噴淋頭，其特征在于，每個扇形區(qū)域內(nèi)的預分配通道間隔均勻。
6.如權利要求2所述的噴淋頭，其特征在于，至少一個所述預分配通道在通道的延伸方向具有多個彎折，呈折線形。
7.如權利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭還包括位于所述第二板下方的第三板，所述第二板與第三板之間具有多個條狀氣體槽，所述條狀氣體槽的側(cè)壁一端貼靠于所述預分配通道，所述第一氣體通道設置于所述條狀氣體槽的側(cè)壁中，相鄰所述條狀氣體槽的側(cè)壁與所述第二板和第三板構(gòu)成第二氣體腔室，所述第三板中插入有第二氣體通道，所述第二氣體通道連通 第二氣體腔室和反應區(qū)域。
8.如權利要求7所述的噴淋頭，其特征在于，所述條狀氣體槽的側(cè)壁一體成型于所述第二板朝向所述第三板的一面。
9.如權利要求7所述的噴淋頭，其特征在于，所述條狀氣體槽的側(cè)壁一體成型于所述第三板朝向所述第二板的一面。
10.如權利要求8或9所述的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭還包括位于所述第三板下方的第四板，所述第三板和第四板限定冷卻腔室，所述第一氣體通道和第二氣體通道貫穿冷卻腔室。
11.如權利要求10所述的噴淋頭，其特征在于，所述第一板、第二板、第三板和第四板通過固定件固定在一起；或者，通過焊接連接在一起；或者采用固定件和焊接相結(jié)合的方式固定。
12.如權利要求10所述的噴淋頭，其特征在于，所述第一氣體腔室通入第一氣體，所述第二氣體腔室通入第二氣體，所述第一氣體為III族氣體，所述第二氣體為V族氣體。
13.一種反應腔室，包括:腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應區(qū)域，所述噴淋頭用于向所述反應區(qū)域輸出反應氣體；其特征在于，所述噴淋頭為如權利要求1-12中任意一項所述的噴淋頭。
【文檔編號】C23C16/455GK103526185SQ201310516968
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權日:2013年10月28日
【發(fā)明者】譚華強, 喬徽, 林翔, 蘇育家 申請人:光達光電設備科技（嘉興）有限公司