[实用新型]用于化学气相沉积工艺的喷淋头

说明书

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，特别涉及用于化学气相沉积工艺的喷淋头。

背景技术

MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延沉积工艺。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料，以热分解反应方式在基座上进行沉积工艺，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

下面对现有的化学气相沉积工艺的原理进行说明。具体地，以MOCVD为例，请参考图1所示的现有的化学气相沉积设备的结构示意图。

手套箱10内形成有相对设置的喷淋头11和基座12。所述喷淋头11内可以设置多个喷淋头通孔，所述喷淋头11用于提供源气体。所述基座12上通常放置多片衬底121，所述衬底121的材质通常为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或InP。所述基座12的下方还形成有加热单元13，所述加热单元13对所述衬底121进行加热，使得所述衬底121表面的温度达到化学气相沉积工艺需要的温度。

所述喷淋头11内通常设置有冷却单元，在加热单元13对衬底121加热时，该冷却单元持续工作，使得所述喷淋头11的温度小于200摄氏度。

在进行MOCVD工艺时，源气体自喷淋头11的喷淋头通孔进入基座12上方的反应区域(靠近衬底121的表面的位置)，所述衬底121由于加热单元13的热辐射作用而具有一定的温度，从而该温度使得源气体之间进行化学反应，从而在衬底121表面沉积外延材料层。

在实际中发现，现有的化学气相沉积工艺形成的外延材料层的质量不高，化学气相沉积设备的产能和效率也无法满足应用的要求。

实用新型内容

本实用新型实施例解决的问题是提供了一种新的喷淋头，提高了化学气相沉积工艺形成的外延材料层的质量，也提高了化学气相沉积设备的产能和效率。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于在衬底上进行化学气相沉积工艺的喷淋头，包括：

金属主体层，在进行化学沉积工艺时的温度低于300摄氏度；

外表面层，位于所述金属主体层的靠近衬底一侧的表面，所述外表面层在进行化学气相沉积工艺时的温度高于所述金属主体层的温度。

可选地，所述金属主体层中具有冷却介质流动，该冷却介质用于对所述金属主体层进行冷却，使得所述金属主体层的温度低于300摄氏度。

可选地，所述外表面层上设置有温控装置，用于控制外表面层的温度，使得所述外表面层的靠近衬底一侧的温度范围为300～800摄氏度。

可选地，所述外表面层的厚度范围为10微米到5毫米。

可选地，所述外表面层通过机械方式与所述金属主体层结合，使得所述外表面层可以从所述金属主体层上移除。

可选地，所述外表面层的靠近衬底一侧的表面为粗糙表面。

可选地，所述外表面层的靠近衬底一侧的表面的粗糙度范围为200纳米～100微米。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的喷淋头包括金属主体层和位于所述金属主体层的靠近衬底一侧的表面的外表面层，在进行化学气相沉积工艺时的温度高于金属主体层的温度，这样在进行化学气相沉积时，外表面层的靠近衬底一侧的表面形成的沉积层较为致密，减少了化学气相沉积工艺过程中沉积在外表面上材料脱落的可能性和脱落的量，减少了由此产生的对衬底上形成的外延材料层的沾污，提高了化学气相沉积工艺的质量，并减少了对喷淋头的清洗和维护，提高了化学气相沉积设备的产能和效率，由于外表面层的温度高于金属主体层的温度，从而减少了喷淋头与衬底之间的温度差，减轻喷淋头与衬底之间的涡流，提高衬底上形成的外延材料层的均匀性；

进一步优化地，所述外表面层通过机械方式与所述喷淋头主体结合，使得外表面层可以从所述金属主体层上移除，从而该外表面层可以作为常用备件(spare parts)，在使用一段时间后，可以灵活更换，无需多余的维护工作；

进一步优化地，所述外表面层的温度范围为300～800摄氏度之间，该温度范围能保证在外表面层上形成的沉积层结构致密、不易脱落，并有利于改善气体分布的均匀度，同时节省源气体的用量；