專利名稱：一種mocvd設(shè)備新型噴淋頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，尤其是一種M0CVD設(shè)備新型噴淋頭
直o
背景技術(shù)：
金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備(Metal Organic Chemical VaporD印osition，簡稱 MOCVD)是制備高亮度發(fā)光二極管、大功率激光器和高電子遷移率晶體管等薄膜器件的關(guān)鍵 工藝設(shè)備。組份均勻、厚度均勻、界面陡峭是薄膜生長的基本要求，提高薄膜生長的均勻性 是M0CVD反應(yīng)器持續(xù)改進(jìn)的核心任務(wù)。一種主流的垂直式反應(yīng)器采用噴淋頭近距離噴射以 達(dá)到提高均勻性，多片生長的目的。提高均勻性的一個主要方法就是改進(jìn)噴淋頭的結(jié)構(gòu)，以 實(shí)現(xiàn)多組份氣體獨(dú)立送氣，接近襯底前充分混合，同時最大限度的減少寄生反應(yīng)和噴淋頭 上的高溫寄生沉積的目的。一發(fā)明名稱為《用于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積設(shè)備的大面積梳狀噴淋頭》(中國申 請?zhí)朇N200710035447. 2A，
公開日2008年2月13日)，介紹了一種大面積梳狀形式的噴淋 頭，可實(shí)現(xiàn)III族與V族源氣體分別從噴淋頭整體結(jié)構(gòu)兩側(cè)獨(dú)立送氣，并在反應(yīng)腔襯底上方 均勻噴射，其實(shí)現(xiàn)的方法采用總管1、4進(jìn)氣，支管送氣，兩類氣源支管3交錯排列，并在同 側(cè)加工均勻布置的噴淋孔，這類裝置可采用長方形整體結(jié)構(gòu)，也可采用圓形整體結(jié)構(gòu)，如圖 1所示。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是基本實(shí)現(xiàn)了送入兩種源氣體且使其在噴入反應(yīng)室之前相互隔離， 到達(dá)襯底上方反應(yīng)時混合均勻；其缺點(diǎn)是(1)以上發(fā)明盡管實(shí)現(xiàn)獨(dú)立送氣，但氣體從總管 接頭處到達(dá)每個支管末端可能存在壓力不均，使得從各支管小孔噴出氣體的流速不均，最 終導(dǎo)致襯底表面氣流不均影響外延效果。(2)噴淋頭要求氣體噴出方向必須垂直于襯底表 面，上述發(fā)明僅通過管壁鉆孔的結(jié)構(gòu)很難保證做到這一點(diǎn)。⑶盡管當(dāng)前所有M0CVD噴淋頭 整體結(jié)構(gòu)上均為兩路氣體分隔進(jìn)氣再混合，但不排除某些特殊方式下可能需要增加第三種 甚至更多種獨(dú)立進(jìn)氣氣路，上述發(fā)明顯然不支持這種情況。另一篇發(fā)明名稱為《Multi-GAS Straight Channel Showerhead》的美國專利(申 請?zhí)朥S2009/0098276A1，
公開日2009年4月16日)是目前M0CVD設(shè)備最通用的噴淋頭 形式，圖2表達(dá)了它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，III族與V族源氣體分別從進(jìn)氣口 131和132進(jìn)入噴淋頭 裝置104的第一進(jìn)氣總通道144和第二進(jìn)氣總通道145，通過第一支路通道142和第二支路 通道143，最終進(jìn)入混合通道150，出氣后向襯底噴射。該裝置的特點(diǎn)是(1)氣體分配通道 為水平分層直通道，與噴射室連接采用金屬空心管，空心管與進(jìn)氣通道的連接處采用焊接， 保證兩路反應(yīng)氣體的獨(dú)立輸運(yùn)；(2)噴射室內(nèi)氣路通道之間相間有與之平行的水冷通道， 用以冷氣噴射氣體，提高溫度均勻性。(3)噴淋裝置底部的噴射孔相間水冷通道交錯密集 排列，其方案中提及在靠近反應(yīng)壁處，噴射孔采用大孔或密集孔以防止邊界流場不穩(wěn)定，影 響周邊基片沉積的質(zhì)量。(4)該專利還提出在噴淋裝置底部打孔時分區(qū)域完成，即一個區(qū) 域內(nèi)只完成一種氣體的噴射，區(qū)域劃分的方法可采用徑向分割或同心圓式分割。以上發(fā)明 的優(yōu)缺點(diǎn)在于優(yōu)點(diǎn)基本實(shí)現(xiàn)了送入兩種源氣體且使其在噴入反應(yīng)室之前相互隔離，到達(dá)襯底上方反應(yīng)時混合均勻；缺點(diǎn)(1)裝置受水平式分層進(jìn)氣通道的限制，通道之間的連 通只能采用金屬空心管焊接，但噴射室的小孔成千上萬，且數(shù)量隨面積增加而迅速增加，要 求穿管焊接的點(diǎn)太多，太密集，現(xiàn)有的焊接工藝很難保證其不變形且不漏氣。一旦有漏氣整 體就報廢。(2)水冷通道與氣體通道相互平行，勢必占據(jù)裝置垂直于氣流方向的噴射有效面 積，降低了整個區(qū)域氣流噴射的均勻性。(3)利用靠近反應(yīng)壁處的大孔或密集孔提高噴射氣 體的流速，這部分氣體包含有反應(yīng)氣體，勢必造成反應(yīng)氣體耗氣量增加，同時相間的水冷通 道，難于保證周邊流場的穩(wěn)定性和均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明采用氣路垂直分隔的設(shè)計(jì)思想，氣流分隔完成后不同氣體 按各自通道交替間隔進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)了不同氣體的隔離輸送并最終在同一空間實(shí)現(xiàn)均勻混合， 避免了焊接成千上萬個密集金屬空心管，采用簡單加工工藝即可實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案—種M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述噴淋頭裝置包括一氣體分配 單元和一噴射室圍設(shè)形成一密閉空間，其中所述氣體分配單元包括一進(jìn)氣端面和若干進(jìn)氣分組隔板，所述進(jìn)氣端面包括若干 氣體通過區(qū)和若干氣體阻擋區(qū)，所述進(jìn)氣分組隔板將所述進(jìn)氣端面按照不同進(jìn)氣組相互隔 斷；所述噴射室包括一出氣端面和若干出氣隔板，所述出氣端面上開設(shè)若干貫通出氣 孔，所述出氣隔板分隔所述噴射室；其中，所述氣體分配單元的氣體通過區(qū)和所述噴射室的出氣孔構(gòu)成若干垂直分隔 氣路單元，所述同一進(jìn)氣分組隔板內(nèi)的若干垂直分隔氣路單元構(gòu)成一組垂直分隔氣路。比較好的是，所述氣體分配單元和所述噴射室分別包括周邊閉合的第一環(huán)形部和 第二環(huán)形部，所述進(jìn)氣端面、出氣端面分別為所述第一、第二環(huán)形部的一封閉端面。比較好的是，所述進(jìn)氣端面上有交替的若干開口，所述開口部分形成所述氣體通 過區(qū)，所述未開口部分形成所述氣體阻擋區(qū)，所述進(jìn)氣分組隔板和所述出氣隔板均為直板。比較好的是，以所述進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的若干扇形區(qū)內(nèi)劃分若干環(huán)形區(qū)域， 在所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)有交替的若干開口，所述開口部分形成所述氣體通過區(qū)，所述未開口部 分形成所述氣體阻擋區(qū)，所述進(jìn)氣分隔板為以進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形隔板，所述出 氣隔板為以所述出氣端面中心點(diǎn)為圓心的徑向隔板。比較好的是，以所述進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的若干同一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，分別有開口 部分和未開口部分，所述開口部分形成所述氣體通過區(qū)，所述未開口部分形成氣體阻擋區(qū)， 所述出氣隔板為以所述出氣端面中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形隔板。比較好的是，所述噴射室的出氣端面中心設(shè)置一第三環(huán)形部，所述出氣隔板自第 三環(huán)形部外周壁輻射狀延伸至所述第二環(huán)形部的內(nèi)壁。比較好的是，所述出氣隔板包括直板，鋸齒形板或者的波浪狀板。比較好的是，所述噴射室包括一裙邊氣簾，所述裙邊氣簾嵌設(shè)在所述第二環(huán)形部 內(nèi)外側(cè)之間的若干裙邊孔。比較好的是，所述噴射室的所述出氣孔兩兩之間設(shè)置一水冷通道。


下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本發(fā)明方法的詳細(xì)描述 中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一中國發(fā)明專利申請案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一美國發(fā)明專利申請案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a 3c是本發(fā)明噴淋頭裝置第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中3a是其氣體分配單 元的下部結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b是噴射室的結(jié)構(gòu)圖，圖3c是圖3a、3b組合后的噴淋頭裝置示意 圖；圖4a 4c是本發(fā)明噴淋頭裝置第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4a是氣體分配單 元的下部結(jié)構(gòu)示意圖，圖4b是噴射室的結(jié)構(gòu)圖，圖4c是圖4a、4b組合后的噴淋頭裝置示意 圖；圖5a 5b是前述第二實(shí)施例應(yīng)用在兩種不同場合時由氣體分配單元入氣的示意 圖；圖6a 6c是圖5a和5b的一種變形的結(jié)構(gòu)，其中，圖6c是圖4b的一種變形結(jié)構(gòu)， 圖6a和6b是該結(jié)構(gòu)應(yīng)用在兩種不同場合時的氣體分配單元入氣示意圖；圖7a 7b是本發(fā)明噴淋頭裝置第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖8是圖3b的一種變形結(jié)構(gòu)示意圖9是圖6c的一種變形結(jié)構(gòu)示意圖10是圖3b的A-A剖視圖11是圖3b的另一種A-A剖視圖12是將氣體分配單元和噴射室組合后的外部結(jié)構(gòu)示意圖
圖13是帶有裙邊氣簾結(jié)構(gòu)的噴射室結(jié)構(gòu)示意圖14是圖13的B-B剖視示意圖15是圖7a和7b所示的同心圓式間隔示意圖16是圖3c中氣體分配單元的一種變形結(jié)構(gòu)；
圖17(a)是加入了水冷結(jié)構(gòu)的噴淋頭縱向剖視圖17(b)是圖17(a)的A-A剖視圖18是本發(fā)明噴淋頭裝置的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在該實(shí)施例部分，申請人介紹了三種主要的實(shí)施例形式及其變形結(jié)構(gòu)，需要說明 的是，圖18反映了各種實(shí)施例情況下的噴淋頭裝置的剖視結(jié)構(gòu)圖，在對各實(shí)施例進(jìn)行介紹 時均可以參考該圖(為方便起見，申請人對圖18采用了第一實(shí)施例的標(biāo)號)。附圖3a 3c所示的本發(fā)明第一實(shí)施例是一種平行直板式噴淋頭噴射裝置，具體 形狀和構(gòu)造為該噴射裝置由氣體分配單元30和噴射室31上下兩部分組成，其中氣體分配單元 30如圖3a所示，該單元具有周邊閉合的第一環(huán)形部300，該第一環(huán)形部300的一端面封閉 形成進(jìn)氣端面310，該進(jìn)氣端面310上開設(shè)若干平行開口，開口部分與未開口部分交替排列構(gòu)成氣體阻擋區(qū)3021和氣體通過區(qū)3022。在進(jìn)氣端面310的另一側(cè)內(nèi)，若干進(jìn)氣分組隔板 將第一環(huán)形部300分為若干進(jìn)氣組，如本實(shí)施例由進(jìn)氣分組隔板308、309將進(jìn)氣端面310 劃分為三個進(jìn)氣組301，302，303，這樣在每進(jìn)氣組301，302，303中，分別有若干氣體阻擋區(qū) 3021和氣體通過區(qū)3022的平行間隔分布。與該氣體分配單元30組合的噴射室31的結(jié)構(gòu)如圖3b所示，包括一與前述第一環(huán) 形部300實(shí)質(zhì)上相等的第二環(huán)形部310，即有效噴射面映射相等，第二環(huán)形部310的一端面 封閉形成出氣端面320，在出氣端面320上均勻開設(shè)有貫通的若干出氣孔321，在出氣端面 320的另一側(cè)內(nèi)設(shè)置兩兩間距相等的出氣隔板311，若干出氣隔板311將第二環(huán)形部310內(nèi) 分隔為若干平行空間。本實(shí)施例中出氣隔板311為平行直板式，但可以為其他幾何形狀，包 括但不限于弧形、鋸齒形等形狀。如圖3c給出了圖3a和3b組合后的示意圖，氣體分配單元30內(nèi)的氣體通過區(qū)3022 與對應(yīng)的噴射室31內(nèi)貫通的出氣孔321組成垂直分隔氣路單元314，同一進(jìn)氣組中的垂直 分隔氣路單元314構(gòu)成一組垂直分隔氣路313。在使用時，氣體分配單元30與噴射室31組 合成圖12的結(jié)構(gòu)，其中，三個進(jìn)氣組301，302，303分別對應(yīng)三個進(jìn)氣嘴3011，3031和3041， 由進(jìn)氣嘴進(jìn)入氣體分配單元30與噴射室31組合的垂直分隔氣路單元314，由于進(jìn)氣分組 隔板308，309的分隔，故，圖3c所示的垂直分隔氣路單元314構(gòu)成三組垂直分隔氣路313， 具體地說，是各組氣體經(jīng)分配單元30的進(jìn)氣端面301上的氣體通過區(qū)3022進(jìn)入噴射室31 的出氣隔板311間隔的區(qū)域，再由噴射室31上出氣端面320上貫通的出氣孔321噴出。另 外，還圖示了進(jìn)水口 3051和出水口 3061。本實(shí)施例中，由于進(jìn)氣端面310由兩片平行直板式的進(jìn)氣分隔隔板308，309分為3 組垂直分隔氣路313，故本實(shí)施例適用于2種氣體進(jìn)氣混合的情況。例如，一種是NH3，一種 是攜帶TMGa的H2或者N2，其中進(jìn)氣組301和303兩組垂直分隔氣路通入同種氣體，當(dāng)然， 該方案可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)為3路3種氣體，甚至更多路更多種氣體。此外，圖16給出了進(jìn)氣分隔隔板308，309為圓弧形板的情況，同樣實(shí)現(xiàn)了垂直分
隔氣路。本實(shí)施例中的氣體分配單元30和噴射室31的第一、第二環(huán)形部截面是標(biāo)準(zhǔn)的圓 形，并不局限于此，也可以是其他包括橢圓形、方形等截面封閉的形狀。附圖4a 4c所示本發(fā)明第二實(shí)施例是一種徑向分隔式噴淋頭噴射裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。較第一實(shí)施例相同之處在于，仍然是由一進(jìn)氣端面401封閉的第一環(huán)形部400構(gòu)成 氣體分配單元40，由一出氣端面411封閉的第二環(huán)形部410構(gòu)成噴射室41，出氣端面411 上開設(shè)若干貫通的出氣孔412。而不同之處在于，垂直分隔氣路單元的分隔有所區(qū)別。具體 來說，氣體分配單元40的進(jìn)氣端面401上以端面中心點(diǎn)為圓心劃分為若干扇形區(qū)。仍以中 心點(diǎn)為圓心在出氣端面411的另一側(cè)設(shè)置半徑不同的兩個進(jìn)氣分組環(huán)形隔板408和409從 而劃分為若干環(huán)形區(qū)域。之前所述的扇形區(qū)在這些環(huán)形區(qū)域內(nèi)部分開口，部分未開口，從而 使未開口環(huán)形區(qū)構(gòu)成氣體阻擋區(qū)4012，開口環(huán)形區(qū)構(gòu)成氣體通過區(qū)4011。由此形成的氣體 阻擋區(qū)4012和氣體通過區(qū)4011在徑向和周向交替排布。與此對應(yīng)，在噴射室41的第二環(huán) 形部410內(nèi)，在出氣端面411上以端面中心點(diǎn)為圓心徑向設(shè)置若干隔板413。噴射室41的一種變形實(shí)施例為，取消出氣端面411及其上的出氣孔412，氣體直接 從隔板413所分割的空間通道噴出。
圖4c給出了分組單元40和噴射室41組合的示意圖，進(jìn)氣端面401和出氣端面 411上的扇形分區(qū)相對應(yīng)。由此，氣體分配單元40內(nèi)的氣體通過區(qū)4011與對應(yīng)的噴射室 41內(nèi)貫通的出氣孔412組成垂直分隔氣路單元，同一進(jìn)氣組中的垂直分隔氣路單元構(gòu)成一 組垂直分隔氣路。圖5a和5b分別是圖4b所示噴射室應(yīng)用于兩種不同進(jìn)氣下的原理示意圖。前者 是NH3、TMGa兩種氣體通過H2或N2的載氣分隔的進(jìn)氣示意圖，由于有載氣分隔，使氣體通 路內(nèi)的另外兩種氣體不會發(fā)生混合使NH3，TMGa兩種氣體在噴出噴射室后不發(fā)生混合，形 成原子層外延(Atomic LayerEpitaxy，簡稱ALE，有時也稱為原子層沉積，即Atomic Layer D印ostion，簡稱ALD)的晶體生長模式。后者是NH3、TMGa兩種進(jìn)氣沒有載氣分隔的進(jìn)氣示 意圖，可用于一般 CVD 包括但不限于 MOCVD (Metal Organic ChemicalVapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy)等。圖6c是圖4b的另一種變形實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖6a、6b應(yīng)用于圖6c所示噴射室 的兩種不同進(jìn)氣下的原理示意圖。圖6c較圖4b的不同之處在于，在噴射室41出氣端面的 中心垂直設(shè)置一第三環(huán)形部405，徑向設(shè)置的若干隔板413從第三環(huán)形部405的外周壁輻 射狀延伸至第二環(huán)形部410的內(nèi)壁414。由此形成的垂直分隔氣路單元分布在該第三環(huán)形 部405與第二環(huán)形部410之間的區(qū)域，而該第三環(huán)形部405內(nèi)可以通以載氣或者用于放置 測量儀器或者用作出氣通道。附圖7a 7b所示本發(fā)明第三實(shí)施例是一種同心圓式噴淋頭噴射裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖，較第一實(shí)施例相同之處在于，包括仍然是由一進(jìn)氣端面701封閉的第一環(huán)形部700構(gòu)成 的氣體分配單元70，由一出氣端面711封閉的第二環(huán)形部710構(gòu)成的噴射室71，出氣端面 711上開設(shè)若干貫通的出氣孔712。較第一實(shí)施例不同之處在于，進(jìn)氣端面701上以其中心 點(diǎn)為圓心劃分若干圓環(huán)。通過設(shè)置垂直安放的隔板將進(jìn)氣端面701上的同心圓環(huán)進(jìn)行徑向 劃分，同心圓環(huán)上有有未開口區(qū)域形成氣體阻擋區(qū)7012，開口區(qū)域形成氣體通過區(qū)7011。 在進(jìn)氣端面701的上方。與此對應(yīng)，在噴射室71的第二環(huán)形部710內(nèi)，以出氣端面711的 中心點(diǎn)為圓心設(shè)置若干環(huán)形隔板713。由此，氣體分配單元70內(nèi)的氣體通過區(qū)7011與對應(yīng) 的噴射室71內(nèi)貫通的出氣孔712組成垂直分隔氣路單元，同一進(jìn)氣組中的垂直分隔氣路單 元構(gòu)成一組垂直分隔氣路。結(jié)合圖15示意了圖7a、7b的同心圓式噴淋頭噴射裝置由不同圓環(huán)區(qū)通以氣體A、 B、C的噴射室情況原理圖。通常，III族或者V族氣體從這些同心圓環(huán)間隔空間的上方進(jìn) 入，從下方流出。一般情況下，相鄰的兩個同心圓環(huán)間隔分別通過III族或者V族氣體，但 也可根據(jù)實(shí)際需要安排特定的數(shù)量和特定位置的同心圓環(huán)間隔空間通過特定種類的氣體。 其中一種安排是在某些條件下為避免III族和V族氣體的預(yù)反應(yīng)，在每個III族和V族氣 體間隔中間的間隔用于流通載氣(如H2或N2)，但并非必須。噴射室71的一種變形實(shí)例為，取消出氣端面711及其上布置的出氣孔712，氣體直 接從隔板713所分隔的空間通道噴出。圖8是基于圖3b的一種變形結(jié)構(gòu)，具體是在出氣端面320內(nèi)形成的隔板811是鋸 齒形狀或者波浪狀(但不限于這些形狀)。圖9是圖6c所示噴射室91的變形結(jié)構(gòu)的俯視圖。該噴射室91的中心區(qū)域設(shè)置有第三環(huán)形部914，鋸齒形或波浪形隔板913從第三環(huán)形部914的外周壁輻射狀延伸至第二 環(huán)形部910的內(nèi)周壁。由此配合形成的帶中心孔式噴射裝置，中心可以通以載氣或者用于 放置測量儀器或者用作出氣通道。圖11給出的是圖3b中噴射室內(nèi)出氣端面的A-A剖視圖，其中321為由出氣隔板 311形成的若干平行出氣通道，其中圖11的實(shí)例中有出氣孔321，出氣孔321直徑小于平行 通道的間距。一般情況下，小孔為矩陣均布結(jié)構(gòu)或者輻射均布結(jié)構(gòu)，但并非必須。圖10則是圖11的一種簡化變型結(jié)構(gòu)的剖面，在此變型中取消了出氣端面及其上 布置的出氣孔，氣體直接由出氣隔板311形成的通道中噴出。圖12給出的是組合后噴淋頭裝置的外部結(jié)構(gòu)圖。結(jié)合前述第一實(shí)施例已有介紹。圖13和圖14給出了基于圖4b徑向分割式噴淋頭的噴射室改進(jìn)結(jié)構(gòu)，區(qū)別是采用 了一個帶裙邊氣簾的結(jié)構(gòu)，具體是，在第二環(huán)形部410上嵌設(shè)了若干裙邊孔416，通過該裙 邊孔416實(shí)現(xiàn)裙邊氣簾(通常用載氣H2或N2)噴射的效果。圖17(a)和(b)中，示意了在噴射室17下端的出氣孔171兩兩之間采用水冷通道 172垂直相間布置的示意圖，其中圖17(a)中的 符號表示出水孔，另一符號表示進(jìn)水孔。綜上所述，本發(fā)明與以往噴淋頭設(shè)計(jì)相比，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)(1)氣體分配單元采用垂直分隔(即在一個平面內(nèi)將其分割為若干單元，這些單 元沿垂直于該平面的方向延伸，氣流方向與單元的延伸方向相同)，氣流分隔完成后不同 氣體按各自通道交替間隔進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)了不同氣體的隔離輸送并最終在同一空間實(shí)現(xiàn)均勻混 合，避免了焊接成千上萬個密集金屬空心管，采用簡單加工工藝即可實(shí)現(xiàn)。氣體分配單元中 的分隔板形狀沒有限制，可為直板式、圓弧式、鋸齒式等多種形狀；(2)噴射室對進(jìn)氣通道的分隔可采用徑向間隔分隔、同心圓式分隔、板式分隔等多 種方式，而且對分隔板的形狀沒有限制，可為直板式、圓弧式、鋸齒式等多種形狀；(3)本發(fā)明提出與氣流垂直相間布置的水冷方案，在保持控溫穩(wěn)定性、均勻性的 前提下，增加了噴淋面積，避免以前文獻(xiàn)中水冷通道占據(jù)噴淋面積的缺點(diǎn)，大幅度提高均勻 性，實(shí)現(xiàn)了噴淋裝置底部小孔全覆蓋，且完全均布；(4)靠近反應(yīng)壁處增加載氣H2或N2獨(dú)立通道，通道沿外圓周布置，形成裙邊氣簾 結(jié)構(gòu)，大大改善了邊緣流場的分布，提高邊緣基片沉積的質(zhì)量。(5)獨(dú)立通道數(shù)可自由配置，除安排常規(guī)的兩路氣體通道外(如III和V族、或者 II和VI族)，還可增加氣體通道數(shù)量(如隔離用的載氣吐或隊(duì))以適應(yīng)特殊外延方式的需 要(如ALE外延)；(6)提出的板式構(gòu)造噴淋頭、徑向間隔進(jìn)氣噴淋頭、同心圓環(huán)式垂直噴淋頭，原理 類似，但可根據(jù)反應(yīng)器的具體結(jié)構(gòu)以及氣源的種類合理選擇，拓寬了這類噴淋頭裝置的應(yīng) 用范疇。前面提供了對較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本 發(fā)明。對這些實(shí)施例的各種修改對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是顯而易見的，可把這里所述的總 的原理應(yīng)用到其他實(shí)施例而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實(shí)施例，而應(yīng) 依據(jù)符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
8
權(quán)利要求
一種MOCVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述噴淋頭裝置包括一氣體分配單元和一噴射室圍設(shè)形成一密閉空間，其中所述氣體分配單元包括一進(jìn)氣端面和若干進(jìn)氣分組隔板，所述進(jìn)氣端面包括若干氣體通過區(qū)和若干氣體阻擋區(qū)，所述進(jìn)氣分組隔板將所述進(jìn)氣端面按照不同進(jìn)氣組相互隔斷；所述噴射室包括一出氣端面和若干出氣隔板，所述出氣端面上開設(shè)若干貫通出氣孔，所述出氣隔板分隔所述噴射室；其中，所述氣體分配單元的氣體通過區(qū)和所述噴射室的出氣孔構(gòu)成若干垂直分隔氣路單元，所述同一進(jìn)氣分組隔板內(nèi)的若干垂直分隔氣路單元構(gòu)成一組垂直分隔氣路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述氣體分配單元和所述噴射室分別包括周邊閉合的第一環(huán)形部和第二環(huán)形部，所述 進(jìn)氣端面、出氣端面分別為所述第一、第二環(huán)形部的一封閉端面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣端面上有交替的若干開口，所述開口部分形成所述氣體通過區(qū)，所述未開口 部分形成所述氣體阻擋區(qū)，所述進(jìn)氣分組隔板和所述出氣隔板均為直板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，以所述進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的若干扇形區(qū)內(nèi)劃分若干環(huán)形區(qū)域，在所述環(huán)形區(qū)域內(nèi) 有交替的若干開口，所述開口部分形成所述氣體通過區(qū)，所述未開口部分形成所述氣體阻 擋區(qū)，所述進(jìn)氣分隔板為以進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形隔板，所述出氣隔板為以所述出 氣端面中心點(diǎn)為圓心的徑向隔板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，以所述進(jìn)氣端面中心點(diǎn)為圓心的若干同一圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，分別有開口部分和未開口部 分，所述開口部分形成所述氣體通過區(qū)，所述未開口部分形成氣體阻擋區(qū)，所述出氣隔板為 以所述出氣端面中心點(diǎn)為圓心的環(huán)形隔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述噴射室的出氣端面中心設(shè)置一第三環(huán)形部，所述出氣隔板自第三環(huán)形部外周壁輻 射狀延伸至所述第二環(huán)形部的內(nèi)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述出氣隔板包括直板，鋸齒形板或者波浪狀板。
8.根據(jù)權(quán)利要求3，4，5,6所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述噴射室 包括一裙邊氣簾，所述裙邊氣簾包括嵌設(shè)在所述第二環(huán)形部內(nèi)外側(cè)之間的若干裙邊孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的M0CVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，其特征在于，所述噴射室的所述出氣孔兩兩之間設(shè)置一水冷通道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MOCVD設(shè)備新型噴淋頭裝置，該裝置包括一氣體分配單元和一噴射室圍設(shè)形成一密閉空間，該氣體分配單元包括一進(jìn)氣端面和若干進(jìn)氣分組隔板，進(jìn)氣端面包括若干氣體通過區(qū)和若干氣體阻擋區(qū)，進(jìn)氣分組隔板將所述進(jìn)氣端面按照不同進(jìn)氣組相互隔斷；噴射室包括一出氣端面和若干出氣隔板，出氣端面上開設(shè)若干貫通出氣孔，出氣隔板分隔噴射室；氣體分配單元的氣體通過區(qū)和所述噴射室的出氣孔構(gòu)成若干垂直分隔氣路單元，同一進(jìn)氣分組隔板內(nèi)的若干垂直分隔氣路單元構(gòu)成一組垂直分隔氣路。本發(fā)明采用氣路垂直分隔設(shè)計(jì)思想，氣流分隔完成后不同氣體按各自通道交替間隔進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)了不同氣體的隔離輸送并最終在同一空間實(shí)現(xiàn)均勻混合。
文檔編號C23C16/455GK101921996SQ20101025481
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者彭繼忠 申請人:彭繼忠