[实用新型]一种MOCVD设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体薄膜生长装置，尤其涉及一种MOCVD设备。 

背景技术

用于发光的晶体结构的GaN（氮化镓）材料必须在一定的温度，压力，化学气体组分条件下生长，MOCVD（金属有机化学气相沉积）反应器提供了这个生长过程所有必须满足的条件。 

目前比较通用的商业化的MOCVD设备主要有三种。 

如图1所示，是一种采用平行气流输送结构的MOCVD设备。MO源（即金属有机化合物）和其他化学气体（例如是氨气）分成两路，在图1中分别以实线（气体A）和虚线（气体B）的箭头表示，被平行地输送到外延衬底片130（例如蓝宝石外延片）的表面上，进行外延生长。若干衬底片130放在托盘121上，若干个托盘121环状分布在主盘120上。加热元件位于托盘121的下部。为了保证衬底片130上气体的均匀性以及托盘121加热的均匀性，主盘120沿着自己的轴心旋转，同时每个衬底片托盘121还沿着各自的轴心旋转。这种结构的主盘120和托盘121的旋转速度都比较低，一般小于100rpm（转/分钟），衬底片130上面的空间也比较小，以保证气体流场能够适合外延生长的条件，但是这种结构很难实现自动化操作。 

如图2所示，是一种采用垂直气流喷淋头结构的MOCVD设备。MO源和其他化学气体垂直地通过喷淋头210上开设的两组喷孔211和212，分别输送到外延衬底片230的表面上，进行外延生长。为了有效地将气体输送到外延生长的表面，喷淋头210距离外延衬底片230非常近，一般小于15mm（毫米）。若干衬底片230按照一定的规律放置在托盘220上，若干加热元件240位于托盘220的下部。为了保证衬底片230上气体的均匀性以及托盘220加热的均匀性，托盘220沿着自己的轴心旋转。这种结构的旋转速度比较低，一般小于200rpm。喷淋头210结构的气体输送保证了气体输送的一致性，也有效地的保证了两种气体在外延衬底片230表面的充分混合。由于喷淋头210和托盘220距离近，一方面，气体可以有效地输送到衬底片230的表面，提高了气体的利用率。但另一方面，机械化传送托盘220变得很难实现，无法满足自动化生产的要求。 

配合参见图3、图4所示，是一种采用垂直气流输送以及高速托盘旋转结构的MOCVD设备。MO源和其他化学气体通过喷淋头310上两组若干平行交替分布的狭缝状通道311和312（为便于区分，在图4中对通道311和312用不同的填充效果来表示）送入反应区域内，垂直地输送到外延衬底片330的表面上，进行外延生长。为了有效地将气体输送到外延生长的表面，装载外延衬底片330的托盘320高速旋转，一般大于600rpm。若干衬底片330按照一定的规律放在托盘320上，加热元件340位于托盘320的下部，来加热托盘320。为了保证衬底片330上气体的均匀性以及托盘320加热的均匀性，托盘320沿着自己的轴心旋转。这种条件下喷淋头310下表面和外延生长表面有较大的距离（一般大于60mm），这个比较大的距离可以方便的实现机械化传送托盘320，实现了自动化生产。由于距离比较大，托盘转速比较高，气体的消耗量也随之增大，提高了相应的生产成本。 

随着大规模生产的发展，MOCVD设备的反应腔体尺寸越来越大，每次生长的衬底片数量越来越多或者衬底片尺寸越来越大。如何适应这种发展趋势，提供一种合适的MOCVD设备已经成为业界的一种挑战。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效控制气体输送及混合的MOCVD设备。 

为了实现上述目的，本实用新型一个实施例中提供的MOCVD设备， 包括：反应腔体、托盘、旋转轴和进气装置，其中所述托盘位于反应腔体内，该托盘用于放置至少一个衬底片；所述旋转轴与托盘直接接触，用以支撑托盘以及带动托盘旋转；所述进气装置位于托盘上方，该进气装置底面设有多个均匀分布的喷孔，用以输出至少两路反应气体至所述托盘的上表面，所述喷孔至少包括第一喷孔和第二喷孔，所述第一喷孔用以输出第一反应气体，所述第二喷孔用以输出第二反应气体 。 

优选的实施例中，所述进气装置底面和托盘上表面之间的距离为30-70毫米。 

优选的实施例中，在进行衬底片表面的薄膜外延反应时，所述托盘处于旋转状态，转速为100-1200转/分钟。 

进一步优选的实施例中，托盘的转速为600-1200转/分钟。 

优选的实施例中，相邻喷孔之间的距离为5-20毫米。