用于供給多種氣體的供氣單元及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于供給多種氣體的供氣單元。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種供氣單元，用于供給多種氣體，其特征在于，包括外管以及位于所述外管內(nèi)部的至少一個內(nèi)管，供給至所述內(nèi)管的第一工藝氣體通過多個第一氣體噴射口噴射至所述外管的外部，供給至所述外管的第二工藝氣體通過多個第二氣體噴射口噴射至所述外管的外部。
【專利說明】用于供給多種氣體的供氣單元及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于供給多種氣體的供氣單元及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED:Light Emitting D1de)作為將電流轉(zhuǎn)換成光的半導(dǎo)體發(fā)光元件，作為包括信息通信設(shè)備在內(nèi)的電子裝置的顯示圖像用光源被廣泛應(yīng)用。特別是，與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明不同，其將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率高，最高可以節(jié)省90%能量，隨著周知該事實，作為能夠代替熒光燈或白熾燈泡的元件而受人矚目。
[0003]這種LED元件的制造工藝大致可以分為外延工藝、芯片工藝、封裝工藝。外延工藝是指使化合物半導(dǎo)體在基板上外延生長(epitaxial growth)的工藝，芯片工藝是指在經(jīng)過外延生長的基板的各部分形成電極以制造外延芯片的工藝，封裝工藝是指通過將引線(Lead)連接到這樣制造的外延芯片上從而盡可能將光發(fā)射到外部的進(jìn)行封裝的工藝。
[0004]可以說，在這些工藝中外延工藝是決定LED元件的發(fā)光效率的最核心工藝。這是因為，當(dāng)化合物半導(dǎo)體未在基板上外延生長時，結(jié)晶內(nèi)部出現(xiàn)缺陷，而這種缺陷充當(dāng)非發(fā)光中心(nonradiative center)，從而降低LED元件的發(fā)光效率。
[0005]在進(jìn)行這種外延工藝、即在基板上形成沉積膜的工藝時采用液相外延(LPE:Liquid Phase Epitaxy)、氣相外延(VPE:Vapor Phase Epitaxy)、分子束外延(MBE:Molecular Beam Epitaxy)、化學(xué)氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposit1n)法等，其中，主要采用有機金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD:Metal-Organic Chemical Vapor Deposit1n)或氫化物氣相外延法(HVPE:Hydride Vapor Phase Epitaxy)。
[0006]當(dāng)利用現(xiàn)有的MOCVD方法以及HVPE方法在多個基板上形成沉積膜時，一般是從反應(yīng)腔室的下部或一側(cè)面供給工藝氣體。但是，此時由于無法向多個基板供給恒定的工藝氣體，導(dǎo)致無法在多個基板上形成均勻的沉積膜。由此，無法大批量生產(chǎn)具有相同質(zhì)量的高效率LED元件，從而降低工藝生產(chǎn)率和效率。
[0007]此外，為了進(jìn)行這種工藝而使用用于供給源氣體的多個噴嘴，而此時必須解決噴嘴被堵塞的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的所有問題而提出，目的在于提供一種供氣單元及其制造方法，所述供氣單元能夠在多個基板上均勻地形成沉積膜的同時解決供氣部位被堵塞的問題。
[0010]解決問題的手段
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種供氣單元，用于供給多種氣體，其特征在于，包括外管以及位于所述外管內(nèi)部的至少一個內(nèi)管，供給至所述內(nèi)管的第一工藝氣體通過多個第一氣體噴射口噴射至所述外管的外部，供給至所述外管的第二工藝氣體通過多個第二氣體噴射口噴射至所述外管的外部。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠在多個基板上均勻地形成沉積膜的供氣單元及其制造方法。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種防止供給工藝氣體的部位被堵塞的供氣單元及其制造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是示出本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0016]圖2是示出本發(fā)明的一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元的制造方法的示意圖。
[0017]圖3是示出本發(fā)明的一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0018]圖4是示出本發(fā)明的另一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元的制造方法的示意圖。
[0019]圖5是示出本發(fā)明的另一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元的結(jié)構(gòu)的剖視圖。

【具體實施方式】
[0020]有關(guān)后述的本發(fā)明的詳細(xì)說明，參照例示出能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的特定實施例的附圖。通過對這些實施例的詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠充分實施本發(fā)明。本發(fā)明的各種實施例雖然有所不同，但不應(yīng)理解為相互排斥。例如，記載于此的一實施例的特定形狀、結(jié)構(gòu)以及特性，在不超出本發(fā)明的精神以及范圍的基礎(chǔ)上，可以以其他實施例的形式體現(xiàn)。而且，應(yīng)理解為，每個公開的實施例中的個別構(gòu)成要素的位置或設(shè)置，可以在不超出本發(fā)明的精神以及范圍的情況下進(jìn)行變更。因此，后述的詳細(xì)說明并非旨在限定本發(fā)明，準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的范圍僅以權(quán)利要求書所記載的內(nèi)容為準(zhǔn)，包括與其權(quán)利要求所主張的內(nèi)容等同的所有范圍。附圖中類似的附圖標(biāo)記在多個方面表示相同或類似的功能。
[0021 ] 下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0022]圖1是示出本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0023]首先，對裝載于沉積膜形成裝置100上的基板(未圖示)的材質(zhì)沒有特別的限制，可以裝載玻璃、塑料、聚合物、硅晶片、不銹鋼、藍(lán)寶石等各種材質(zhì)的基板。下面以在發(fā)光二極管領(lǐng)域所使用的圓形藍(lán)寶石基板作為示例進(jìn)行說明。
[0024]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括腔室110。腔室110構(gòu)成為在工藝進(jìn)行過程中實際內(nèi)部空間被密閉，能夠提供用于在多個基板上形成沉積膜的空間。這種腔室110保持最佳的工藝條件，可以被制造成方形或圓形。優(yōu)選為腔室110的材質(zhì)由石英(quartz)玻璃構(gòu)成，但并非限定于此。
[0025]通常，在基板上形成沉積膜的工藝，向腔室110內(nèi)部供給沉積物質(zhì)之后，將腔室110的內(nèi)部溫度加熱至約800°C至1200°C而實現(xiàn)。這樣，被供給的沉積物質(zhì)供給至基板以參與沉積膜的形成。
[0026]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括加熱器(未圖示)。加熱器設(shè)置在腔室110外部，可以向多個基板施加沉積工藝所需的熱量。為了使沉積膜在基板上順利生長，加熱器可以將基板溫度加熱至1200°c以上。為了加熱基板，也可以采用利用鹵素?zé)舻募訜岱椒ɑ蛘T導(dǎo)加熱方法，但是優(yōu)選為采用電阻加熱方法。電阻加熱(resistanceheating)方法是利用電阻來進(jìn)行加熱的方法，是在金屬電阻或碳化硅等非金屬電阻中流通電流以產(chǎn)生熱量的方法。
[0027]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括基板支撐單元130。基板支撐單元130由多個基板支撐板131構(gòu)成，優(yōu)選基板支撐板131 —層一層排列設(shè)置。這樣，當(dāng)基板支撐單元130由多個基板支撐板131構(gòu)成時，多個基板支撐板131可以通過間隔保持部件135以彼此保持規(guī)定間隔的方式排列固定?；逯伟?31的數(shù)量可以根據(jù)本發(fā)明的目的而進(jìn)行各種變更。優(yōu)選為基板支撐板131以及間隔保持部件135由石英玻璃構(gòu)成，但并非限定于此。
[0028]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括供氣單元140。供氣單元140可以向腔室110內(nèi)部供給形成沉積膜所需的工藝氣體。供氣單元140可以由石英(quartz)形成。
[0029]現(xiàn)有的沉積膜形成裝置中，供氣單元從腔室110的下部或一側(cè)面供給工藝氣體，因此向距離供氣單元較近位置的基板與距離供氣單元較遠(yuǎn)位置的基板所供給的工藝氣體量不可避免地發(fā)生差異。這種差異最終導(dǎo)致沉積膜厚度等的差異，因此成為無法在多個基板上形成具有相同質(zhì)量及規(guī)格的沉積膜的原因。
[0030]為了解決這種問題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)上的特征在于，供氣單元140被設(shè)置成貫通基板支撐板131的中心。也就是說，結(jié)構(gòu)上的特征在于，供氣單元140貫通形成在基板支撐板131中心的中心貫通孔(未圖示)，并在基板支撐板131的中心部向被基板支撐板131支撐的多個基板供給工藝氣體。通過采用這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠向多個基板均勻地供給工藝氣體，從而能夠在多個基板上形成具有相同質(zhì)量及規(guī)格的沉積膜。對于供氣單元140的具體結(jié)構(gòu)及其制造方法在后面進(jìn)行說明。
[0031]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括擋板單元150。擋板單元150位于基板支撐單元130的下部，能夠隔絕腔室110內(nèi)產(chǎn)生的熱量向外部流出，特別是通過下部支撐架160可以隔絕熱量向外部流出。
[0032]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括下部支撐架160。下部支撐架160設(shè)置在腔室110下部，可以在進(jìn)行沉積工藝的過程中支撐基板支撐單元130和擋板單元150。在下部支撐架160的中心可以形成有用于貫通供氣單元140的貫通孔(未圖示)。在下部支撐架160的相互對置的兩側(cè)可以形成有用于向外部排出工藝氣體的排氣口(未圖示)。
[0033]可以在下部支撐架160的下方設(shè)置旋轉(zhuǎn)單元120。旋轉(zhuǎn)單元120可以使基板支撐單元130以及/或供氣單元140旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)單元120旋轉(zhuǎn)基板支撐單元130以及/或供氣單元140，能夠向位于基板支撐板131上的基板均勻地供給工藝氣體。
[0034]可以在下部支撐架160的下方一側(cè)設(shè)置旋轉(zhuǎn)動力供給單元170。旋轉(zhuǎn)動力供給單元170可以是電機，旋轉(zhuǎn)動力供給單元170可以通過傳送帶等動力傳輸單元(未圖示)與旋轉(zhuǎn)單元120連接，以使旋轉(zhuǎn)單元120旋轉(zhuǎn)。
[0035]本發(fā)明的一實施例涉及的沉積膜形成裝置100可以包括熱電偶180。熱電偶180可以插入于下部支撐架160的一側(cè)。熱電偶180可以與溫度控制單元(未圖示)連接，通過檢測腔室110內(nèi)部的溫度，以控制基板溫度。
[0036]下面，對本發(fā)明的一實施例涉及的供氣單元140及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0037]圖2是示出本發(fā)明的一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元140的制造方法的示意圖，圖3是示出本發(fā)明的一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元140結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0038]本發(fā)明的一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元140可以呈雙管狀，即，由外管141和位于外管141內(nèi)部的至少一個內(nèi)管142構(gòu)成的雙管狀。內(nèi)管142可以設(shè)置成與外管141的規(guī)定部位連接。外管141及內(nèi)管142均可以是由石英(quartz)構(gòu)成的管狀。第一工藝氣體以及第二工藝氣體可以分別在內(nèi)管141以及外管142內(nèi)流通。例如，外管142可以是GaCl氣體和HCI氣體(第二工藝氣體)流通的通道，內(nèi)管142可以是NH3氣體(第一工藝氣體)流通的通道。NH3氣體與GaCl氣體、NH 3氣體與HCl氣體容易發(fā)生反應(yīng)，而根據(jù)本實施例，直到噴射工藝氣體之前，容易發(fā)生反應(yīng)的第一以及第二工藝氣體可以以彼此隔尚的狀態(tài)保持在內(nèi)管142與外管141中。由此，避免在供氣單兀140內(nèi)發(fā)生由工藝氣體引起的反應(yīng)，從而防止反應(yīng)物堵塞噴射工藝氣體的部位的問題。
[0039]在供氣單元140可以形成有多個第一氣體噴射口 143以及多個第二氣體噴射口144。第一氣體噴射口 143可以噴射通過內(nèi)管142供給的第一工藝氣體，第二氣體噴射口144可以噴射通過外管141供給的第二工藝氣體。形成有第一氣體噴射口 143以及第二氣體噴射口 144的位置可以與多個基板支撐板131的各個位置對應(yīng)。此外，根據(jù)所形成的位置，第一氣體噴射口 143以及第二氣體噴射口 144的尺寸可以不同。優(yōu)選為，第一氣體噴射口 143以及第二氣體噴射口 144所形成的位置距離供氣源越遠(yuǎn)(即沿著第一以及第二工藝氣體流通的方向)，第一氣體噴射口 143以及第二氣體噴射口 144的尺寸越大。由此，可以分別向位于基板支撐板131上的基板10均勻地供給工藝氣體。說明本發(fā)明的一實施例涉及的供氣單元140的制造方法如下。
[0040]如圖2(a)所示，準(zhǔn)備外管141。然后，如圖2(b)所示，可以在外管141內(nèi)的規(guī)定部位接合所需數(shù)量的內(nèi)管142。雖然本實施例中示出內(nèi)管142的數(shù)量為四個，但是并非限定于此?？梢砸远喾N方式將內(nèi)管142接合于外管141上，例如可以通過焊接方式進(jìn)行接合。
[0041]然后，如圖2(c)所示，可以在外管141內(nèi)接合有內(nèi)管142的部位形成用于連通內(nèi)管142與外部的第一氣體噴射口 143。由此，在內(nèi)管142流通的氣體可以通過第一氣體噴射口 143向外部噴射。第一氣體噴射口 143的數(shù)量并不特別限制，可以根據(jù)本發(fā)明的目的而進(jìn)行各種變更。然后，如圖2(d)所示，可以在外管141與內(nèi)管142不連接的部位(前面說明的規(guī)定部位以外的部位)形成用于連通外管141與外部的第二氣體噴射口 144。由此，在外管141流通的氣體可以通過第二氣體噴射口 144向外部噴射。為了形成第一氣體噴射口143以及第二氣體噴射口 144，可以采用利用鉆孔機等的各種方式。
[0042]然后，為了避免流通于供氣單元140內(nèi)部的工藝氣體從除了第一氣體噴射口 143以及第二氣體噴射口 144以外的其他部位排出，如圖2 (e)所示，可以蓋上用于封閉外管141以及內(nèi)管142—端的端蓋145。此外，如圖2(f)所示，根據(jù)需要，可以在端蓋145上蓋上半球形狀的罩體146。
[0043]圖4是示出本發(fā)明的另一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元240的制造方法的示意圖，圖5是示出本發(fā)明的另一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元240結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0044]與上述實施例相同地，本發(fā)明的另一實施例涉及的用于供給多種氣體的供氣單元240可以由外管241與內(nèi)管242構(gòu)成。但是，與上述實施例不同，本實施例涉及的供氣單元240可以不采用在外管241直接接合內(nèi)管242的方式。在本實施例中，外管241以及內(nèi)管242也均可以由石英形成。內(nèi)管242可以是第一工藝氣體(NH3氣體)流通的通道，外管141可以是第二工藝氣體(GaCI氣體和HCI氣體)流通的通道。因此，與上述實施例相同地，避免在供氣單元240內(nèi)發(fā)生由工藝氣體引起的反應(yīng)，從而防止堵塞用于噴射工藝氣體的部位的現(xiàn)象。
[0045]此外，在供氣單元240可以形成有多個第一氣體噴射口 244'與多個第二氣體噴射口 244。第一氣體噴射口 24V可以噴射通過內(nèi)管242供給的第一工藝氣體，第二氣體噴射口 244可以噴射通過外管241供給的第二工藝氣體。只是，在本實施中，通過內(nèi)管242供給的第一工藝氣體由第三氣體噴射口 243噴射，被噴射的第一工藝氣體通過通道245由第一氣體噴射口 24V噴射，這一點與上述實施例不同。除此之外，第一氣體噴射口 24V及第二氣體噴射口 244所形成的位置以及第一氣體噴射口 24V及第二氣體噴射口 244的尺寸相關(guān)的結(jié)構(gòu)可以與上述實施例相同。下面說明供氣單元240的制造方法。
[0046]如圖4 (a)所示，準(zhǔn)備外管241以及內(nèi)管242。然后，如圖4 (b)所示，可以在外管241形成第一氣體噴射口 24V及第二氣體噴射口 244，在內(nèi)管242形成第三氣體噴射口 243。在外管241可以每隔規(guī)定高度沿著外周方向以相同間隔形成第一氣體噴射口 244'及第二氣體噴射口 244，在內(nèi)管242可以每隔規(guī)定高度形成一列第三氣體噴射口 243。外管241的第一氣體噴射口 24V與內(nèi)管242的第三氣體噴射口 243如下所述地彼此連接，因此，優(yōu)選為，第一氣體噴射口 24V與第三氣體噴射口 243所形成的高度相同。
[0047]若在外管241形成第一氣體噴射口 24^及第二氣體噴射口 244，而在內(nèi)管242形成第三氣體噴射口 243時，如圖4(c)所述，可以在形成于外管241上的第一氣體噴射口244r與形成于內(nèi)管242上的第三氣體噴射口 243之間形成通道245。圖4(d)示出所有的內(nèi)管242位于外管241內(nèi)部，內(nèi)管242的第三氣體噴射口 243與外管241的第一氣體噴射口 24V連接的狀態(tài)。
[0048]若第一氣體噴射口 24V與第三氣體噴射口 243均通過通道245連接時，為了避免流通于供氣單元240內(nèi)部的工藝氣體從除了第一氣體噴射口 24V以及第二氣體噴射口244以外的其他部位排出，如圖4(e)所示，可以蓋上用于封閉外管241以及內(nèi)管242—端的端蓋246。此外，如圖4(f)所示，根據(jù)需要，可以在端蓋246上蓋上半球形狀的罩體247。
[0049]如上所述，本發(fā)明通過優(yōu)選實施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并非限定于上述實施例，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不超出本發(fā)明精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形以及變更。應(yīng)理解為，這種變形例以及變更例包含在本發(fā)明以及權(quán)利要求范圍內(nèi)。
[0050]附圖標(biāo)記
[0051]140、240:供氣單元
[0052]141、241:外管
[0053]142、242:內(nèi)管
[0054]143、244':第一氣體噴射口
[0055]144、244:第二氣體噴射口
[0056]243:第三氣體噴射口
[0057]245:通道
【權(quán)利要求】
1.一種供氣單元，用于供給多種氣體，其特征在于， 包括外管以及位于所述外管內(nèi)部的至少一個內(nèi)管， 供給至所述內(nèi)管的第一工藝氣體通過多個第一氣體噴射口噴射至所述外管的外部， 供給至所述外管的第二工藝氣體通過多個第二氣體噴射口噴射至所述外管的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣單元，其特征在于， 所述內(nèi)管與所述外管的規(guī)定部位連接， 所述第一氣體噴射口形成為，在所述規(guī)定部位貫通所述外管與所述內(nèi)管， 所述第二氣體噴射口形成在所述外管的所述規(guī)定部位以外的部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供氣單元，其特征在于， 在所述內(nèi)管形成有多個第三氣體噴射口， 在所述第一氣體噴射口與所述第三氣體噴射口之間形成有通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的供氣單元，其特征在于， 形成有所述多個第一氣體噴射口以及所述多個第二氣體噴射口的位置對應(yīng)于被所述工藝氣體處理的基板所處的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的供氣單元，其特征在于， 所述第一工藝氣體與所述第二工藝氣體互不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供氣單元，其特征在于， 所述第一工藝氣體為NH3氣體，所述第二工藝氣體為HCl氣體和GaCl氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的供氣單元，其特征在于， 所述第一氣體噴射口或所述第二氣體噴射口的尺寸根據(jù)所形成的位置而不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供氣單元，其特征在于， 所述第一氣體噴射口或所述第二氣體噴射口的尺寸沿著所述第一工藝氣體或所述第二工藝氣體流通的方向而遞增。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的供氣單元，其特征在于， 所述外管以及所述內(nèi)管由石英形成。
10.—種供氣單元的制造方法，所述供氣單元用于供給多種氣體，該方法包括如下步驟: 在外管的規(guī)定部位接合至少一個內(nèi)管； 在所述規(guī)定部位形成貫通所述外管和所述內(nèi)管的第一氣體噴射口； 在所述外管的所述規(guī)定部位以外的部位形成第二氣體噴射口 ；以及 在所述外管以及所述內(nèi)管的一端蓋住端蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的供氣單元的制造方法，其特征在于， 通過焊接將所述內(nèi)管接合于所述外管的所述規(guī)定部位。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的供氣單元的制造方法，其特征在于， 利用鉆孔機形成所述第一氣體噴射口以及所述第二氣體噴射口。
13.—種供氣單元的制造方法，所述供氣單元用于供給多種氣體，該方法包括如下步驟: 在外管形成第一氣體噴射口以及第二氣體噴射口； 在內(nèi)管形成第三氣體噴射口； 在所述外管的內(nèi)部固定至少一個所述內(nèi)管，并在所述第一氣體噴射口與所述第三氣體噴射口之間形成通道；以及 在所述外管以及所述內(nèi)管的一端蓋住端蓋。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的供氣單元的制造方法，其特征在于， 在所述第一氣體噴射口與所述第三氣體噴射口之間形成通道時采用焊接方式。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的供氣單元的制造方法，其特征在于， 利用鉆孔機形成所述第一氣體噴射口、所述第二氣體噴射口以及所述第三氣體噴射□ O
【文檔編號】H01L21/205GK104471677SQ201380034301
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】李裕進(jìn), 延世薰, 金東濟 申請人:Tgo科技株式會社