專利名稱：Mocvd反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及半導(dǎo)體芯片MOCVD反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)設(shè)備，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣 相沉積設(shè)備，是化合物半導(dǎo)體外延材料研究和生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，特別適合化合物半導(dǎo)體功 能結(jié)構(gòu)材料的規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，是其它半導(dǎo)體設(shè)備所無法替代的核心半導(dǎo)體設(shè)備，是當(dāng)今 世界上生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件材料的主要手段，是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、國防高新 技術(shù)突破不可缺少的戰(zhàn)略性高技術(shù)半導(dǎo)體設(shè)備。目前氮化鎵材料已經(jīng)在制備藍(lán)光激光器和 半導(dǎo)體照明的發(fā)光二極管LED等方面已獲得大規(guī)模應(yīng)用，其中MOCVD系統(tǒng)是必不可少的關(guān) 鍵設(shè)備。除此之外，MOCVD系統(tǒng)也是研發(fā)世界先進(jìn)水平的S、C、X、K和Q等波段的氮化鎵大 功率電子器件和高壓大功率固體開關(guān)器件、高端激光器件及效率可達(dá)40%以上的太陽電池 等光電子器件的不可或缺的基本手段。長期以來MOCVD設(shè)備依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，不僅耗費(fèi) 大量財(cái)力而且導(dǎo)致半導(dǎo)體光源價(jià)格居于高位，不利推廣，由于不掌握關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)，反過來 極大地制約了材料技術(shù)和器件性能的提高，制約了我國光電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，也成了 發(fā)展我國高端光電子器件的瓶頸。更有甚者，即使進(jìn)口也受到許多限制。這就要求我們能 自己掌握MOCVD設(shè)備特別是反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，從而密切配合器件設(shè)計(jì)和工藝技術(shù) 人員共同攻關(guān)，否則難有作為。所以一方面MOCVD設(shè)備的國產(chǎn)化本身對(duì)于我國光電子產(chǎn)業(yè) 的降低成本、推廣半導(dǎo)體照明應(yīng)用等至關(guān)緊要，另一方面，要制備高端光電子器件不掌握設(shè) 備制造技術(shù)就根本寸步難行。MOCVD的反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔的方式一般分為噴淋頭和層流 式(橫式)兩種。噴淋頭的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而層流式的噴頭設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，在目前我國的加 工水平條件下，是一個(gè)更為實(shí)際的選擇。目前國際上的MOCVD層流式的設(shè)計(jì)大致分為三種 方式①反應(yīng)氣體從反應(yīng)腔的一端進(jìn)入，從相對(duì)的另一端排出；②采用圓形反應(yīng)腔時(shí)，從圓 周上的噴頭將反應(yīng)氣體噴入，氣體從圓心附近的排氣孔排出；③同樣是圓形反應(yīng)腔，反應(yīng)氣 體從圓心附近的噴頭噴入，從圓周附近的排氣口排除。目前這幾種反應(yīng)腔設(shè)計(jì)都是只有在 層流氣體的一面設(shè)置襯底托盤，而層流氣體的兩面是對(duì)稱的，一方面減少了氣體的利用率， 增加了尾氣處理的難度；另一方面也浪費(fèi)了裝置的產(chǎn)能。中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN1669117A公開了一種MOCVD反應(yīng)設(shè)備，反應(yīng)腔由圓形鐘罩形 的石英材料組成，反應(yīng)腔上端為氣體導(dǎo)入口，側(cè)壁上開有一個(gè)氣體排出口，底部位置設(shè)置了 可升降、旋轉(zhuǎn)的襯底托盤，將清潔基片置于托盤上。這樣設(shè)計(jì)只利用了層流氣體的一面，而 未利用到層流氣體的另一面，減少了氣體的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種涉及半導(dǎo)體芯片MOCVD反應(yīng) 設(shè)備。具體涉及MOCVD反應(yīng)器中的層流式MOCVD反應(yīng)腔，該反應(yīng)腔器能將層流氣體雙面充 分利用起來，同時(shí)減少了尾氣處理的難度。
具體而言，本發(fā)明的MOCVD設(shè)備主要由氣體導(dǎo)入口 1、反應(yīng)腔2、氣體排出口 3，三部 分組合而成。本發(fā)明MOCVD反應(yīng)器包括兩個(gè)基底托盤裝置，相對(duì)平行設(shè)置于該反應(yīng)腔的氣 流兩側(cè)。在平行于反應(yīng)氣體層流的相對(duì)兩面都各有一個(gè)完全相同的襯底托盤，加熱組件支 撐與上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)襯底托盤相對(duì)于反應(yīng)腔都可以做上下運(yùn)動(dòng)。在反應(yīng)時(shí)，兩個(gè)襯底托 盤都與反應(yīng)腔緊密相連，基片緊靠在層流反應(yīng)氣體的兩側(cè)。當(dāng)反應(yīng)氣體在通過反應(yīng)腔時(shí)，反 應(yīng)氣的上表面與上部襯底托盤中的基片接觸形成生長材料薄膜，反應(yīng)氣的下表面與下部襯 底托盤中的基片接觸形成生長材料薄膜，這樣反應(yīng)氣體的兩面就都被利用起來。在交換基 片時(shí)，兩個(gè)襯底托盤可分別運(yùn)動(dòng)到其它位置，在真空或惰性氣體的保護(hù)下，將長有薄膜的基 片移出；將在預(yù)處理室處理過的清潔基片放置到襯底托盤上。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明MOCVD反應(yīng)器在不影響MOCVD設(shè)備原有的襯底托盤、反應(yīng)控制、氣流分布的 情況下，將氣體的利用率提高了一倍，同時(shí)也將生產(chǎn)效率提高了一倍。為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。需要 特別指出的是，具體實(shí)例和附圖僅是為了說明，顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本文 說明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入本 發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1 本發(fā)明的MOCVD反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 本發(fā)明MOCVD反應(yīng)器的反應(yīng)腔部分的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1示例性的MOCVD設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，MOCVD設(shè)備主要由氣體導(dǎo)入口 1、反應(yīng)腔 2、氣體排出口 3，三部分組合而成。反應(yīng)器包括兩個(gè)基底托盤裝置，相對(duì)平行設(shè)置于該反應(yīng) 腔的氣流兩側(cè)，在平行于反應(yīng)氣體層流的相對(duì)兩面都各有一個(gè)完全相同的襯底托盤。加熱 組件支撐與上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4帶動(dòng)襯底托盤相對(duì)于反應(yīng)腔都可以做上下運(yùn)動(dòng)。下部襯底托盤 與加熱組件6下降到指定位置，上部襯底托盤與加熱組件6上升到指定位置，對(duì)整個(gè)腔體2、 5抽真空，保證腔體中無殘余氣體和灰塵等的影響。在指定位置時(shí)，通過基板交換機(jī)構(gòu)10， 將預(yù)處理后的基片7通過打開的插板閥8，從預(yù)處理室9放置到襯底托盤6上，加熱組件支 撐與上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4將上下兩部分的襯底托盤6都運(yùn)動(dòng)到反應(yīng)腔兩側(cè)，加熱組件支撐與上 下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的一部分通過橡膠0形圈與反應(yīng)腔緊密接觸，從而將反應(yīng)腔2與腔體5其它部 分隔離。在反應(yīng)時(shí)，兩個(gè)襯底托盤6都與反應(yīng)腔2緊密相連，基片7放置于襯底托盤6上， 使基片7緊靠在層流反應(yīng)氣體的兩側(cè)。加熱基板，通過進(jìn)料區(qū)口 1導(dǎo)入反應(yīng)氣體，在適當(dāng)?shù)?溫度和反應(yīng)氣體的環(huán)境下開始在基片7上生長所需的薄膜。薄膜生長到所需厚度后，停止 加熱、停止通入反應(yīng)氣體。將上下襯底托盤運(yùn)動(dòng)到交換樣品的指定位置，取出生長好薄膜的 基片，放入預(yù)處理后的清潔基片，重復(fù)以上步驟完成新的基片7生成。
權(quán)利要求
1.一種MOCVD反應(yīng)器，由氣體導(dǎo)入口、反應(yīng)腔和氣體排出口三部分組合而成，包含一層 流式MOCVD反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)器包括兩個(gè)基底托盤裝置，相對(duì)平行設(shè)置于該反應(yīng) 腔的氣流兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的MOCVD反應(yīng)器，其中該MOCVD反應(yīng)腔為橫式反應(yīng)腔，其一端設(shè)有氣 體導(dǎo)入口，另一端設(shè)有氣體排出口，反應(yīng)氣體從該氣體導(dǎo)入口進(jìn)入該MOCVD反應(yīng)腔流動(dòng)到 另一端從該氣體排出口排出。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的MOCVD反應(yīng)器，其特征在于所述MOCVD反應(yīng)腔適用于反應(yīng)氣體 從托盤中心向四周流動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的MOCVD反應(yīng)器，其特征在于所述MOCVD反應(yīng)腔適用于反應(yīng)氣體 從托盤四周向中心流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MOCVD反應(yīng)設(shè)備中的反應(yīng)器，由氣體導(dǎo)入口、反應(yīng)腔和氣體排出口三部分組合而成，包含一層流式MOCVD反應(yīng)腔，其特征在于，該反應(yīng)器包括兩個(gè)基底托盤裝置，相對(duì)平行設(shè)置于該反應(yīng)腔的氣流兩側(cè)。該MOCVD反應(yīng)腔其一端設(shè)有氣體導(dǎo)入口，另一端設(shè)有氣體排出口，反應(yīng)氣體從該氣體導(dǎo)入口進(jìn)入該MOCVD反應(yīng)腔流動(dòng)到另一端從該氣體排出口排出。本發(fā)明在相同的加工情況下，將氣體的利用率提高了一倍，同時(shí)也將生產(chǎn)效率提高了一倍。不僅可用于氣流橫向流動(dòng)的橫式反應(yīng)腔，也可以用于氣流由邊緣向中心流動(dòng)及中心向邊緣流動(dòng)的反應(yīng)腔類型。
文檔編號(hào)C23C16/18GK102127749SQ201010022879
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者劉曉萌, 莫曉亮, 陳國榮 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)