雙噴頭mocvd反應(yīng)室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備，特別涉及到制備氮化鎵基半導(dǎo)體的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積(MetalOrganic Chemical Vapor Deposit1n，簡(jiǎn)稱MOCVD)設(shè)備，用于化合物半導(dǎo)體氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、氧化鋅等功能結(jié)構(gòu)材料的制備，尤其適合規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，因此成為目前化合物半導(dǎo)體外延材料生產(chǎn)和研宄的關(guān)鍵設(shè)備，是當(dāng)前生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件材料的主要手段，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。MOCVD生長(zhǎng)是一種非平衡生長(zhǎng)技術(shù)，利用帶有金屬原子的如烷基類有機(jī)源反應(yīng)物(MO源)和氫化物(如冊(cè)13等)通過(guò)氮?dú)饣驓錃廨d氣攜帶到反應(yīng)室內(nèi)，在一定壓力、溫度條件下，在基底上沉積外延生成化合物半導(dǎo)體薄膜。
[0003]為了金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積設(shè)備的產(chǎn)能，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用擴(kuò)大基底托盤面積的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而隨著基底托盤面積的增大，反應(yīng)室的尺寸也越來(lái)越大，這增加了設(shè)備的成本和技術(shù)的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是基于現(xiàn)有技術(shù)的上述需求而提出的，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題包括提供一種金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積設(shè)備，該設(shè)備能夠提高金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積設(shè)備的產(chǎn)能和效率。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)室，所述反應(yīng)室包括:腔體，所述腔體包括頂板、底板和側(cè)壁，所述頂板底板和側(cè)壁圍成基本封閉的腔室；上進(jìn)氣噴淋頭，設(shè)置于所述反應(yīng)室腔室內(nèi)的上部與氣源連通；下進(jìn)氣噴淋頭，設(shè)置于所述反應(yīng)室腔室內(nèi)的下部與氣源連通；托盤組件，位于所述反應(yīng)腔體內(nèi)的中部，所述托盤組件包括上基底托盤和下基底托盤，所述上基底托盤和下基底托盤相背對(duì)設(shè)置，所述上基底托盤與所述上進(jìn)氣噴淋頭相對(duì)；所述下基底托盤與所述下進(jìn)氣噴淋頭相對(duì)；加熱器，位于上基底托盤和下基底托盤之間。
[0006]優(yōu)選地，所述上基底托盤的上表面和所述下基底托盤的下表面上形成有多個(gè)晶片承載槽。
[0007]優(yōu)選地，所述上基底托盤和下基底托盤上下對(duì)稱設(shè)置。
[0008]優(yōu)選地，所述加熱體包括電阻加熱體，同一電阻加熱體與所述上基底托盤和下基底托盤之間的距離相等。
[0009]優(yōu)選地，所述反應(yīng)室還包括晶片卡持裝置，所述晶片卡持裝置設(shè)置在所述下基底托盤上；所述晶片卡持裝置包括位于所述晶片承載槽的開口內(nèi)側(cè)的柔性突出部，所述柔性突出部向所述晶片承載槽開口的中部突出預(yù)定的距離。
[0010]優(yōu)選地，所述腔室的形狀為圓筒形。
[0011]優(yōu)選地，所述托盤組件還包括設(shè)置旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置與所述上基底托盤和下基底托盤驅(qū)動(dòng)連接。
[0012]優(yōu)選地，在反應(yīng)室腔體側(cè)壁分別設(shè)有獨(dú)立的上尾氣排氣口和下尾氣排氣口，所述上尾氣排氣口與上基底托盤的側(cè)部相對(duì)；所述下尾氣排氣口與所述下基底托盤相對(duì)。
[0013]優(yōu)選地，所述上進(jìn)氣噴淋頭和下進(jìn)氣噴淋頭共用氣源。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)室設(shè)備，包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)室，其中所述反應(yīng)室中的至少一個(gè)采用如上述任一項(xiàng)所述的反應(yīng)室。
[0015]本專利中一個(gè)反應(yīng)腔室配備有兩個(gè)噴頭，產(chǎn)能效率比目前現(xiàn)有技術(shù)的單噴頭反應(yīng)室顯著提高。在設(shè)備制造成本上，即同樣產(chǎn)量的MOCVD設(shè)備，采用本技術(shù)設(shè)備制造成本大大降低。此外，在設(shè)備使用成本上，由于兩個(gè)噴頭共用一個(gè)腔體，氣體總耗用量降低，兩個(gè)基底托盤公用一個(gè)加熱器，電能利用效率提高一倍，同時(shí)也保證加熱的溫度一致性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]以下參考附圖是對(duì)具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，將會(huì)更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容和特點(diǎn)，其中:
[0017]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例中金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積設(shè)備的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中上進(jìn)氣噴淋頭與上基底托盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中下基底托盤局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例中晶片卡持裝置局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。然而該【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是對(duì)本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案的舉例，并不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0022]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖，應(yīng)理解，本公開的附圖重點(diǎn)示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成特征，這些附圖并不意在示出設(shè)備中的每一個(gè)單個(gè)部件。
[0023]圖1示出了本發(fā)明具體實(shí)施例中的一種金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)室。其中，所述反應(yīng)室包括:一反應(yīng)室腔體10，所述反應(yīng)室腔體用于提供反應(yīng)的場(chǎng)所以及承載其它用于反應(yīng)的部件。在所述腔體中進(jìn)行金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)時(shí)，該腔體適于保持預(yù)先設(shè)定的溫度和壓力等反應(yīng)所需要的環(huán)境條件。具體而言，所述反應(yīng)室包括頂板、底板和側(cè)壁，依靠所述頂板底板和側(cè)壁圍成基本封閉的腔室。優(yōu)選地，該反應(yīng)室腔體10為圓筒狀；圓筒狀的腔體便于封閉而且能夠減小反應(yīng)氣體在腔體中產(chǎn)生的氣流擾亂。
[0024]上進(jìn)氣噴淋頭21，設(shè)置于所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的上部。優(yōu)選地，所述上進(jìn)氣噴淋頭固定設(shè)置于所述反應(yīng)室腔體的所述頂板上，所述上噴淋頭與氣源連通，所述氣源提供金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)氣體，例如MO源和氫化物NH3，在所述噴淋頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)混氣、勾氣，以利于有效反應(yīng)。
[0025]下進(jìn)氣噴淋頭22，設(shè)置于所述反應(yīng)室腔體內(nèi)的下部，優(yōu)選地，所述下進(jìn)氣噴淋頭固定設(shè)置于所述反應(yīng)室腔體的所述底板上，所述下噴淋頭也與氣源連通，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣源提供的金屬有機(jī)氣象化學(xué)沉積反應(yīng)氣體的混氣、勻氣。
[0026]優(yōu)選地，兩個(gè)噴淋頭共用MOCVD系統(tǒng)中的氣體輸運(yùn)模塊，在到達(dá)反應(yīng)腔室前一分為二分別進(jìn)入上進(jìn)氣噴淋頭21和下進(jìn)氣噴淋頭22。這樣可保證氣體壓力流量等參數(shù)的一致性，有利于保證上下托盤上形成外延材料的一致性。
[0027]一托盤組件，固定設(shè)置在所述反應(yīng)腔體內(nèi)的中部，所述托盤組件包括上基底托盤31和下基底托盤32，所述上基底托盤和下基底托盤相對(duì)設(shè)置。所述上基底托盤31與所述上進(jìn)氣噴淋頭相對(duì)，用于承載上噴淋頭21噴射出來(lái)的氣體反應(yīng)而生成的晶片。所述下基底托盤32與所述下進(jìn)氣噴淋頭相對(duì)，用于承載下噴淋頭22噴射出來(lái)的氣體反應(yīng)而生成的晶片。
[0028]進(jìn)氣噴淋頭21與上基底托盤31的結(jié)構(gòu)位置如圖2所示，氣體從噴淋頭進(jìn)氣管211進(jìn)入噴淋頭，經(jīng)過(guò)噴淋頭混氣勻氣后噴射到下方正對(duì)應(yīng)的基底托盤31上，MO源和氫化物見13在基底上反應(yīng)沉積生成氮化物材料。同理，可以理解下進(jìn)氣噴淋頭22與下基底托盤32的結(jié)構(gòu)位置及工藝過(guò)程。
[0029]通過(guò)這種方式能夠有效地利用現(xiàn)有的反應(yīng)腔體內(nèi)部空間。因?yàn)樵趦蓚€(gè)方向上具有噴淋頭和基底托盤，所以在同樣的反應(yīng)腔體空間內(nèi)的產(chǎn)能效率比目前現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)室顯著提高。此外由于多個(gè)噴淋頭共用一個(gè)腔體，使得在所述腔體內(nèi)氣體總耗用量降低，能夠節(jié)省材料。
[0030]優(yōu)選地，如圖2所示，所述上基底托盤和所述下基底托盤上形成有多個(gè)晶片承載槽，所述多個(gè)晶片承載槽均勻分布在所述上基底托盤和所述下基底托盤上。反應(yīng)氣體從噴淋頭直接噴射到對(duì)應(yīng)的基底托盤上后，在基底托盤的晶片承載槽中外延形成半導(dǎo)體材料。通過(guò)晶片承載槽的設(shè)計(jì)，能夠有效地成型預(yù)定形狀與尺寸的晶片，提高生產(chǎn)的質(zhì)量。
[0031]優(yōu)選地，所述托盤組件中的上基底托盤和下基底托盤呈上下對(duì)稱設(shè)置，基于對(duì)稱的設(shè)置可以使得托盤組件整體上能夠更高地利用上方空間和下方空間。
[0032]上基底托盤31與下基底托盤32相背對(duì)，