[实用新型]气体输送装置及使用该气体输送装置的反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜生长的装置，尤其涉及一种用于生长第III族元素和第V族元素化合物薄膜的反应器的气体输送装置及反应器。

背景技术

氮化镓(GaN)是一种广泛应用于制造蓝光、紫光和白光二极管、紫外线检测器和高功率微波晶体管的材料。由于GaN在制造适用于大量用途的低能耗装置(如，LED)中具有实际和潜在的用途，GaN薄膜的生长受到极大的关注。

GaN薄膜能以多种不同的方式生长，包括分子束外延(MBE)法、氢化物蒸气阶段外延(HVPE)法、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)法等。目前，MOCVD法是用于为生产LED得到足够质量的薄膜的优选的沉积方法。

MOCVD工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔内进行。通常，由包含第III族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体和一含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))被通入反应腔内反应以在基片上形成晶体GaN薄膜。一载流气体(carrier gas)也可以被用于协助运输前体气体至基片上方。这些前体气体在被加热的基片表面混合反应，进而形成第III族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉积在基片表面并形成晶体外延层。

图1示出了现有技术的一种MOCVD反应腔100。反应腔100内部设置有一个气体输送装置。气体输送装置大体设置在反应腔内部的上方，其大致包括三块相互平行设置的水平板P1、P2、P3。水平板上相互间隔地设置有两种复数个气体导管C1、C2。复数个气体导管C1和一气体输送空间D1相连接，气体输送空间D1与外部的第一前体气体G1相连通，通过复数个气体导管C1向反应腔内部的基片W上输送第一前体气体G1；复数个气体导管C2和一气体输送空间D2相连接，气体输送空间D2与外部的第二前体气体G2相连通，通过复数个气体导管C2向反应腔内部的基片W上输送第二前体气体G2。通过该种设计，第一前体气体G1和第二前体气体G2分别通过不同的路径在气体输送装置内部被传输，直至从下表面102逸出，并在基片W上方相互混合、反应，从而在基片W上沉积或以外延生长的方式形成薄膜。为了控制气体输送装置的下表面102的温度，还可以设置一冷却空间D3，在其内部设置循环流动的冷却水。

为了达到较佳的反应效果，前述复数组气体导管C1、C2的底端通常需要与基片W的距离非常小(约10mm)，这样，前述的第一前体气体G1和第二前体气体G2在逸出下表面102时会发生混合反应而形成沉积反应物。这种沉积反应物会使气体导管C1、C2的出口被堵塞；同时，沉积反应物还会随着气流扩散对反应腔内部形成污染或在被加工的基片上形成杂质。

另外，现有技术的气体输送装置设计，由于气体导管C1、C2是相互分隔地设计，因而，整个气体输送装置上的气体导管分布的密度不高。

因而，业界需要一种既能实现在整个反应表面均匀供气，又能防止不同反应气体在进入反应区前预反应、或在逸出后互相反应形成沉积反应物从而产生污染的气体输送装置，而且该气体输送装置的气体导管密度高，更易于制造和维护。

实用新型内容

针对背景技术中的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种既能实现对整个基片均匀供气，又能防止不同反应气体在进入基片上方的反应区前预反应和形成杂质的气体输送装置，而且该气体输送装置要易于制造和维护、大大节省使用者的成本。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种用于生长第III族元素和第V族元素化合物薄膜的反应器的气体输送装置，包括：复数组气体通道群，其中每一组气体通道群至少包括由内而外依次套叠设置的一第一气体通道、一第二气体通道、一第三气体通道，所述复数组气体通道群中的每一个第一气体通道与一第一气体分布空间相连通，所述复数组气体通道群中的每一个第二气体通道与一第二气体分布空间相连通，所述复数组气体通道群中的每一个第三气体通道与一第三气体分布空间相连通；

其中，所述第一气体分布空间与一第一反应气体相连通，所述第二气体分布空间与一第一隔离气体相连通，所述第三气体分布空间与一第二反应气体相连通。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供了一种用于生长第III族元素和第V族元素化合物薄膜的反应器，其包括前述气体输送装置。

与现有技术相比，本实用新型所提供的气体输送装置的优点和有益效果至少包括：

1)能防止不同反应气体在进入反应区或到达基片表面前发生预反应，不会形成沉积物而堵塞反应气体的通道或气体喷口；