一種mocvd設(shè)備的噴淋頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬化學(xué)氣相淀積設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種裝置于MOCVD設(shè)備上的新型噴淋頭。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，即MOCVD (Metal-organic Chemical VaporDeposit1n),是制備化合物半導(dǎo)體薄膜的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。它利用較易揮發(fā)的有機(jī)物如(C2H5) 2Zn等作為較難揮發(fā)的金屬原子的源反應(yīng)物，通過載氣攜帶到反應(yīng)器內(nèi)，與02、H20等輔助氣體發(fā)生反應(yīng)，在加熱的基片上生成ZnO薄膜，用于微電子或光電器件。
[0003]其中，制備薄膜的重要指標(biāo)之一，就是其厚度和組分的均勻性。在MOCVD技術(shù)中，要生產(chǎn)出厚度和組分均勻的大面積薄膜材料，就需要基片表面各處的生產(chǎn)速度，以及到達(dá)基片的反應(yīng)物濃度應(yīng)盡量均勻一致。要滿足上述要求，則需要反應(yīng)物在到達(dá)基片表面各處前混合均勻。而周邊的流場、溫度場和濃度場也應(yīng)均勻分布，基片上方應(yīng)處于層流區(qū)，無任何形式的渦流，新鮮的反應(yīng)物才能同時抵達(dá)基片的上方各處。
[0004]MOCVD設(shè)備是采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積的工藝來生產(chǎn)半導(dǎo)體的設(shè)備。該設(shè)備可運(yùn)用于生產(chǎn)ZnO薄膜，也可生產(chǎn)GaN、GaAs薄膜。MOCVD機(jī)器一般包括:(I)源供給系統(tǒng)；⑵氣體輸運(yùn)系統(tǒng)；⑶反應(yīng)腔；⑷加熱系統(tǒng)；(5)尾氣處理系統(tǒng)；(6)控制系統(tǒng)；(7)晶片取放系統(tǒng)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的MOCVD設(shè)備，其噴淋頭均采用多層濾網(wǎng)的層架式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)下的MOCVD機(jī)濾網(wǎng)容易發(fā)生阻塞，影響反應(yīng)效果。濾網(wǎng)容易阻塞的原因是由于濾網(wǎng)靠近反應(yīng)內(nèi)腔所導(dǎo)致的，反應(yīng)內(nèi)腔溫度較高，反應(yīng)氣體過早地在噴淋頭設(shè)置的濾網(wǎng)與噴淋頭頂部圍繞而成的腔室中混合，發(fā)生反應(yīng)，從而造成濾網(wǎng)阻塞，影響薄膜生產(chǎn)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種新型MOCVD設(shè)備的噴淋頭，解決現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭，反應(yīng)物過早地受熱反應(yīng)，造成濾網(wǎng)阻塞的問題，并從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)送氣管道系統(tǒng)，讓氣體輸送到基片表面前氣流均勻無湍流，減少寄生反應(yīng)和高溫寄生沉積，提高薄膜生產(chǎn)效果。
[0007]為了達(dá)到上述目的，給出一種MOCVD設(shè)備的噴淋頭，包括將Zn源直接送進(jìn)反應(yīng)腔的Zn源管道，觀察器以及輔助氣體入口，所述噴淋頭內(nèi)腔頂部設(shè)有將所述輔助氣體入口送入的氣體進(jìn)行折流過濾的折流機(jī)構(gòu)，折流機(jī)構(gòu)下設(shè)有若干漏斗形的送氣管，各條送氣管之間還包括冷卻水管道。
[0008]本發(fā)明MOCVD設(shè)備的噴淋頭，針對行業(yè)上MOCVD設(shè)備現(xiàn)存的缺陷，以及半導(dǎo)體行業(yè)對于MOCVD的需求，改進(jìn)噴淋頭的結(jié)構(gòu)，拋棄了現(xiàn)有技術(shù)使用多層濾網(wǎng)的層架式結(jié)構(gòu)，通過在噴淋頭內(nèi)腔頂部設(shè)有的折流機(jī)構(gòu)，將送入的輔助氣體進(jìn)行折流過濾，再經(jīng)過由冷卻水管道環(huán)繞的漏斗形送氣管，進(jìn)行溫度控制后，再讓輔助氣體進(jìn)入反應(yīng)腔與Zn源氣體進(jìn)行均勻混合，在到達(dá)基片上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明的噴淋頭，讓輔助氣體輸送到基片表面前，氣流均勻無湍流，同時減少寄生反應(yīng)和高溫寄生沉積，解決現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭，反應(yīng)物過早地受熱反應(yīng)，造成濾網(wǎng)阻塞問題，從而提高薄膜生產(chǎn)效果。
[0009]作為本發(fā)明噴淋頭的一種改進(jìn)，所述折流機(jī)構(gòu)為設(shè)于噴淋頭內(nèi)腔頂部向內(nèi)水平延伸的折流環(huán)，折流環(huán)表面設(shè)有若干連續(xù)的凸環(huán)。輔助氣體進(jìn)入噴淋頭后，經(jīng)過折流環(huán)表面的凸環(huán)進(jìn)行折流過濾、調(diào)整均勻后，再進(jìn)入送氣管。所述凸環(huán)的數(shù)量及大小，可根據(jù)實(shí)際輔助氣體的流速，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0010]在上述的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述折流環(huán)為可拆卸式，以便調(diào)節(jié)及清潔之用，拆卸或更換。
[0011]作為本發(fā)明噴淋頭的一種改進(jìn)，所述噴淋頭內(nèi)腔頂壁也設(shè)有若干向內(nèi)連續(xù)的凸環(huán)。使噴淋頭內(nèi)腔頂壁與上述折流環(huán)二者的連續(xù)凸環(huán)，形成上下折流的通道，加強(qiáng)對輔助氣體的折流過濾效果。
[0012]作為本發(fā)明噴淋頭的一種改進(jìn)，所述送氣管的兩端為喇叭形開口設(shè)計(jì)，增強(qiáng)送氣效果。開口大小可根據(jù)輔助氣體流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]在上述的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述送氣管設(shè)有單向閥門，以便對進(jìn)入送氣管的輔助氣體進(jìn)行溫度的控制。具體地，所述輔助氣體進(jìn)入送氣管道后，如輔助氣體溫度過高，可先閉合單向閥門，讓輔助氣體在送氣管道內(nèi)，送氣管外的冷卻水管道對輔助氣體充分降溫后，再打開單向閥門，向反應(yīng)腔送入降溫后的輔助氣體，從而避免輔助氣體由于溫度過高，過早發(fā)生反應(yīng)，造成阻塞。
[0014]在上述的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述送氣管形成為若干層連續(xù)的輸氣管道，并分布于噴淋頭內(nèi)腔側(cè)壁，讓輔助氣體輸送到基片表面前，做好充分均勻過濾。
[0015]在上述的基礎(chǔ)上改進(jìn)，所述送氣管由金屬材料制成，可優(yōu)選采用鋼質(zhì)材料，讓冷卻效果更佳。
[0016]作為本發(fā)明噴淋頭的一種改進(jìn)，所述冷卻水管道設(shè)于各條所述送氣管之間形成的間隙內(nèi)，并形成冷卻水流循環(huán)的管道系統(tǒng)。一方面，在送氣管之間形成的間隙內(nèi)設(shè)置冷卻水管道，增強(qiáng)噴淋頭結(jié)構(gòu)的緊湊性；另一方面，冷卻水管道給送氣管內(nèi)的輔助氣體，進(jìn)行持續(xù)的溫度控制，保持低溫，避免輔助氣體過早受熱發(fā)生反應(yīng)，造成阻塞。
[0017]作為本發(fā)明噴淋頭的實(shí)際應(yīng)用，可應(yīng)用于各種MOCVD設(shè)備。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種MOCVD設(shè)備的噴淋頭應(yīng)用于MOCVD設(shè)備上的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一種MOCVD設(shè)備噴淋頭的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0020]圖3為本發(fā)明一種MOCVD設(shè)備噴淋頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的一種MOCVD設(shè)備的噴淋頭。
[0022]如圖1所示MOCVD設(shè)備，包括噴淋頭1、反應(yīng)腔2、安裝基片的操作盤3以及廢氣排出口 4，其中，該噴淋頭I包括將Zn源直接送進(jìn)反應(yīng)腔2的Zn源管道11，觀察器12以及輔助氣體入口 13，所述噴淋頭I內(nèi)腔頂部設(shè)有將所述輔助氣體入口 13送入的氣體進(jìn)行折流過濾的折流機(jī)構(gòu)，折