專利名稱：噴淋頭以及氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備，特別是一種噴淋頭以及氣相沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積例如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝的基本生長(zhǎng)過(guò)程是，將反應(yīng)氣體從氣源引入反應(yīng)腔室，利用以加熱器加熱的襯底引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過(guò)程中，薄膜生長(zhǎng)所需要的反應(yīng)物依靠氣體運(yùn)輸(例如流動(dòng)和擴(kuò)散)到達(dá)生長(zhǎng)表面，在運(yùn)輸過(guò)程的同時(shí)還發(fā)生著化學(xué)反應(yīng)，最終生長(zhǎng)粒子通過(guò)吸附和表面反應(yīng)，結(jié)合進(jìn)薄膜晶格。在現(xiàn)有工藝中，通常是由噴淋頭(showerhead)來(lái)提供相應(yīng)的反應(yīng)氣體，為了防止位于噴淋頭下方的加熱器產(chǎn)生的熱量對(duì)噴淋頭及反應(yīng)氣體的影響，一般氣體噴淋頭都設(shè)有一個(gè)位于其下方的水冷卻腔。如圖1所示，噴淋頭I包括III族源腔10、氨氣腔11和水冷卻腔12這三個(gè)層疊的腔室，III族源腔10和氨氣腔11中的III族反應(yīng)氣體和氨氣氣體通過(guò)氣體管道101、111分別穿過(guò)水冷卻腔12進(jìn)入反應(yīng)腔(未圖示)中反應(yīng)。水冷卻腔12中通入冷卻水，以控制噴淋頭表面的溫度。然而，雖然所述水冷卻腔能夠起到對(duì)噴淋頭及反應(yīng)氣體進(jìn)行控溫的目的，但是由于水的沸點(diǎn)在100°c，即便考慮到反應(yīng)腔室內(nèi)的環(huán)境，也不會(huì)有太大差異，因此，噴淋頭的表面將維持在較低的溫度(相比反應(yīng)溫度)，介于此，中國(guó)專利201220248004.8公開(kāi)了一種新的噴淋頭，如圖1所示，所述噴淋頭具有噴淋頭本體1，和設(shè)置在噴淋頭本體I下方的吸熱板2，且所述吸熱板2與所述噴淋頭 本體I之間具有間隙，所述噴淋頭本體I通過(guò)水冷卻腔12冷卻而處于一個(gè)較低的溫度，如處于100°C以下，而所述吸熱板2與所述噴淋頭本體I間隔設(shè)置，所述吸熱板2吸收襯底支承座(未圖示)發(fā)出的熱量而溫度升高，所述溫度高于所述噴淋頭本體I的溫度。然而，為進(jìn)一步改進(jìn)外延沉積工藝特別是MOCVD工藝，要求所述吸熱板2的溫度可以調(diào)整控制，而現(xiàn)有技術(shù)中所述吸熱板2的溫度不能調(diào)整控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種噴淋頭，以解決現(xiàn)有技術(shù)中噴淋頭表面溫度不可控的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種噴淋頭，用于MOCVD工藝，包括:噴淋頭體，所述噴淋頭體具有至少兩個(gè)氣體腔；所述每個(gè)氣體腔皆具有多個(gè)氣體管道貫穿所述噴淋頭體的下表面；還包括一熱壁板，所述熱壁板間隔設(shè)置于所述噴淋頭體的下方，所述熱壁板具有多個(gè)通孔，至少一個(gè)氣體腔的氣體管道穿過(guò)所述通孔延伸到所述熱壁板下方；所述熱壁板至少包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層連接電源，使得所述導(dǎo)電層流通有電流。本發(fā)明還提供一種氣相沉積設(shè)備，包括如上所述的噴淋頭、與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置的襯底托盤、及加熱器，所述加熱器用于加熱所述襯底托盤。
本發(fā)明提供的噴淋頭以及氣相沉積設(shè)備，在噴淋頭體的下方設(shè)置有至少包括導(dǎo)電層的熱壁板，且所述導(dǎo)電層連接有電源，在接通電源后，電流使得導(dǎo)電層通電發(fā)熱，能夠更好的提升所述熱壁板的溫度，也即使得噴淋頭表面的溫度得到提高，同時(shí)可以使得熱壁板(噴淋頭表面)的溫度可以調(diào)控，以適應(yīng)工藝需要。因此，本發(fā)明提供的噴淋頭對(duì)氣相沉積工藝的適應(yīng)性大大增強(qiáng)，能夠很大程度上提高形成的膜層的質(zhì)量。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)中所記載的內(nèi)容可知，現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭存在溫度不可控的問(wèn)題。本發(fā)明的核心思想在于，通過(guò)引入至少導(dǎo)電層，將噴淋頭下方的熱壁板連接電源，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱壁板的溫度調(diào)控。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明提供一種噴淋頭，用于MOCVD工藝，包括噴淋頭體I，所述噴淋頭體I具有至少兩個(gè)氣體腔10、11和水冷卻腔12 ;在本實(shí)施例中，所述氣體腔至少包括III族源腔10和氨氣(見(jiàn)13)腔11，所述III族源腔10和氨氣腔11層疊設(shè)置，例如可以為圖2所示的III族源腔10位于所述氨氣腔11上方，所述水冷卻腔12位于所述氨氣腔11下方，所述每個(gè)氣體腔10、11分別具有多個(gè)氣體管道101、111貫穿所述水冷卻腔12和所述噴淋頭體I的下表面，如此便可通過(guò)水冷卻腔12使得反應(yīng)氣體在反應(yīng)前處于較低的溫度，避免提前分解等情況發(fā)生；考慮到實(shí)際需要的溫度情況，本發(fā)明在噴淋頭體I下方設(shè)置有一熱壁板2，所述熱壁板2間隔設(shè)置于所述噴淋頭體I的下方，所述熱壁板2具有多個(gè)通孔21，至少一個(gè)氣體腔的氣體管道101、111穿過(guò)所述通孔21延伸到所述熱壁板2下方；所述熱壁板2至少包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層通過(guò)導(dǎo)線6連接于電源4，當(dāng)電源接通時(shí)，所述導(dǎo)電層將流通有電流，從而使得所述導(dǎo)電層 產(chǎn)生熱量，進(jìn)而改變熱壁板2的溫度。如圖2所示，為了避免導(dǎo)電后的熱壁板2對(duì)噴淋頭體I的影響，優(yōu)選的，所述熱壁板2通過(guò)絕緣材料層3與所述噴淋頭體I相連接；其中，所述絕緣材料層3優(yōu)選的可以為陶瓷墊片。優(yōu)選的，可以將所示熱壁板2設(shè)計(jì)成由導(dǎo)電材料制成，即熱壁板2整體為導(dǎo)電材料，以便降低制作難度，同時(shí)也能夠達(dá)到所需要的效果。通常，所述導(dǎo)電材料可以為石墨、鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦或鋯中的一種或多種。所述電源4優(yōu)選為多點(diǎn)連接，具體的，如圖中所示，所述電源的一端通過(guò)導(dǎo)線6連接于所述熱壁板2的中心，而另一端包括由多個(gè)連接點(diǎn)，通過(guò)導(dǎo)線6均勻分布并連接于所述熱壁板2的四周邊沿，以便使得電源提供的電流在所述熱壁板2中均勻分布，使得所述熱壁板2能夠具有較均勻的溫度。為使得在所述熱壁板2上的電流分布足夠均勻，所述連接點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)大于等于6個(gè)，也可以根據(jù)實(shí)際需要而另行設(shè)定連接點(diǎn)的數(shù)量?？紤]到使用過(guò)程中的時(shí)間、腔內(nèi)溫度等情況，雖然電源4保持給熱壁板2直接通電，可以調(diào)節(jié)所述熱壁板2的溫度，然而，只通過(guò)直接通電也可能會(huì)使得熱壁板2的溫度不能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，不能滿足工藝對(duì)熱壁板溫度的變化要求；為此，發(fā)明人對(duì)本發(fā)明作了進(jìn)一步的改進(jìn)，發(fā)明人在電源4與熱壁板2之間設(shè)置了一個(gè)電源輸出功率控制器5，所述電源輸出功率控制器5用于控制輸出到熱壁板2上的電源功率，具體的，所述電源輸出功率控制器5可以調(diào)節(jié)輸出功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)熱壁板2的溫度，使得熱壁板2的溫度可以根據(jù)工藝需要而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)得熱壁板2的溫度滿足不同工藝過(guò)程的要求，也能夠防止持續(xù)加熱而導(dǎo)致熱壁板2的溫度持續(xù)升高的現(xiàn)象?；蛘邇?yōu)選的，所述熱壁板2由多層構(gòu)成，具體的，包括導(dǎo)電層及夾持所述導(dǎo)電層的外層，所述外層例如可以采用陶瓷等絕緣材料層制得。采用多層結(jié)構(gòu)能夠起到保護(hù)導(dǎo)電層的作用，以減少反應(yīng)氣體對(duì)導(dǎo)電層的破壞，同時(shí)也降低了對(duì)導(dǎo)電層尤其是表面的制作難度。其中，所述導(dǎo)電層的材料可以是石墨或耐高溫金屬，耐高溫金屬可以是鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦或鋯中的一種或多種。所述外層的材料可以是氧化鋯陶瓷、氧化鋁、碳化硅等。所述氣體管道101、111優(yōu)選為至少一個(gè)穿過(guò)所述通孔21，例如可以是所述III族源腔10的氣體管道101延伸至所述噴淋頭體I與所述熱壁板2之間的間隙，從而III族反應(yīng)氣體通過(guò)氣體管道101先進(jìn)入所述間隙中，再通過(guò)熱壁板2上的通孔21進(jìn)入熱壁板2下方的反應(yīng)區(qū)域；所述氨氣腔11的氣體管道111穿過(guò)所述通孔21延伸到所述熱壁板2下方，從而氨氣通過(guò)氣體管道111直接進(jìn)入到熱壁板2下方的反應(yīng)區(qū)域，能夠有效的防止III族反應(yīng)氣體和氨氣在噴淋頭體I和熱壁板2之間的間隙中發(fā)生反應(yīng)，形成微粒，乃至堵塞通孔21。優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，采用所述III族源腔10的氣體管道101穿過(guò)所述通孔21延伸到所述熱壁板2下方，從而III族反應(yīng)氣體通過(guò)氣體管道101直接進(jìn)入到熱壁板2下方的反應(yīng)區(qū)域；所述氨氣腔11的氣體管道111延伸至所述噴淋頭體I與所述熱壁板2之間的間隙，從而氨氣通過(guò)氣體管道111先進(jìn)入所述間隙中，再通過(guò)熱壁板2上的通孔21進(jìn)入熱壁板2下方的反應(yīng)區(qū)域，這至少能夠保證反應(yīng)氣體尤其是III族源腔10中的III族反應(yīng)氣體會(huì)在離開(kāi)噴淋頭后才會(huì)分 解，也能夠有效的防止III族反應(yīng)氣體和氨氣在噴淋頭體I和熱壁板2之間的間隙中發(fā)生反應(yīng)，形成微粒，乃至堵塞通孔21，同時(shí)，還可以進(jìn)一步使得氨氣在間隙中受熱而預(yù)分解，從而能夠提高沉積效率。在另一可選實(shí)施例中，對(duì)于至少包括III族源腔10和氨氣腔11的噴淋頭，所述III族源腔10和所述氨氣腔11的氣體管道101、111皆穿過(guò)所述通孔21延伸到所述熱壁板2下方，為了避免氣體反沖進(jìn)入噴淋頭體I和熱壁板2之間的間隙中，可以在所述熱壁板2與噴淋頭體I之間的間隙中通入吹掃氣體。優(yōu)選的，所述吹掃氣體為N2、H2或NH3。依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，可以獲得一種氣相沉積設(shè)備，主要包括如上所述的噴淋頭，及與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置且能夠旋轉(zhuǎn)的托盤，從而至少可以進(jìn)行MOCVD工藝。綜上所述，本發(fā)明提供的噴淋頭及氣相沉積設(shè)備，在噴淋頭體的下方設(shè)置有至少包括導(dǎo)電層的熱壁板，且所述導(dǎo)電層連接有電源，如此不僅能夠吸收由加熱器產(chǎn)生的熱量從而保證一定的溫度，在接通電源后，電流使得導(dǎo)電層通電發(fā)熱，能夠更好的提升所述熱壁板的溫度，也即使得噴淋頭表面的溫度得到提高，同時(shí)可以使得熱壁板(噴淋頭表面)的溫度可以調(diào)控，以適應(yīng)工藝需要。因此，本發(fā)明提供的噴淋頭對(duì)氣相沉積工藝的適應(yīng)性大大增強(qiáng)，能夠很大程度上提高形成的膜層的質(zhì)量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)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(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意 圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種噴淋頭，用于MOCVD工藝，包括:噴淋頭體，所述噴淋頭體具有至少兩個(gè)氣體腔；所述每個(gè)氣體腔皆具有多個(gè)氣體管道貫穿所述噴淋頭體的下表面；其特征在于，還包括一熱壁板，所述熱壁板間隔設(shè)置于所述噴淋頭體的下方，所述熱壁板具有多個(gè)通孔，至少一個(gè)氣體腔的氣體管道穿過(guò)所述通孔延伸到所述熱壁板下方；所述熱壁板至少包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層連接電源，使得所述導(dǎo)電層流通有電流。
2.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述熱壁板的材料為導(dǎo)電材料。
3.如權(quán)利要求2所述的噴淋頭，其特征在于，所述導(dǎo)電材料為石墨、鎢、鑰、鉭、鈮、釩、鉻、鈦或鋯中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求2所述的噴淋頭，其特征在于，所述電源的一端連接所述熱壁板的中心，另一端包括有多個(gè)連接點(diǎn)，所述連接點(diǎn)均勻分布并連接于所述熱壁板的四周邊沿。
5.如權(quán)利要求4所述的噴淋頭，其特征在于，還包括:輸出功率控制器，設(shè)置于所述電源與熱壁板之間，所述輸出功率控制器用于控制輸出到熱壁板上的電源功率。
6.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭體還包括水冷卻腔，所述水冷卻腔位于所述至少兩個(gè)氣體腔下方，所述多個(gè)氣體管道貫穿所述水冷卻腔達(dá)到所述噴淋頭體的下表面。
7.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述熱壁板通過(guò)絕緣材料層與所述噴淋頭體連接。
8.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述至少兩個(gè)氣體腔包括III族源腔和氨氣腔，所述III族源腔的氣體管道穿過(guò)所述通孔延伸到所述熱壁板下方，所述氨氣腔的氣體管道延伸至所述噴淋頭體與所述熱壁板之間的間隙。
9.如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述至少兩個(gè)氣體腔包括III族源腔和氨氣腔，所述III族源腔和所述 氨氣腔的氣體管道穿過(guò)所述通孔延伸到所述熱壁板下方，所述熱壁板與噴淋頭體之間的間隙中通入有吹掃氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的噴淋頭，其特征在于，所述吹掃氣體為N2、H2或NH3。
11.一種氣相沉積設(shè)備，包括噴淋頭、與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置的襯底托盤、及加熱器，所述加熱器用于加熱所述襯底托盤，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的嗔淋頭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種噴淋頭以及氣相沉積設(shè)備。所述噴淋頭包括噴淋頭體及在噴淋頭體的下方設(shè)置有至少包括導(dǎo)電層的熱壁板，且所述導(dǎo)電層連接有電源，如此不僅能夠吸收由加熱器產(chǎn)生的熱量從而保證一定的溫度，在接通電源后，電流使得導(dǎo)電層通電發(fā)熱，能夠更好的提升所述熱壁板的溫度，也即使得噴淋頭表面的溫度得到提高，同時(shí)可以使得熱壁板(噴淋頭表面)的溫度可以調(diào)控，以適應(yīng)工藝需要。因此，本發(fā)明提供的噴淋頭對(duì)氣相沉積工藝的適應(yīng)性大大增強(qiáng)，能夠很大程度上提高形成的膜層的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C23C16/455GK103243312SQ201310211809
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月30日
發(fā)明者黃允文 申請(qǐng)人:光壘光電科技(上海)有限公司