[发明专利]反应腔

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备，特别是一种用于MOCVD工艺的反应腔。

背景技术

化学气相沉积例如有机金属化学气相沉积（MOCVD）工艺的基本生长过程是，将反应气体从气源引入反应腔室，利用以加热器加热的衬底引发化学反应，从而在基片上生成单晶或多晶薄膜。在MOCVD过程中，薄膜生长所需要的反应物依靠气体运输（例如流动和扩散）到达生长表面，在运输过程的同时还发生着化学反应，最终生长粒子通过吸附和表面反应，结合进薄膜晶格。而MOCVD腔室是用来完成MOCVD工艺主要设备。

现有GaN薄膜的外延沉积通常在MOCVD设备中，通过MOCVD工艺完成。在现有的GaN外延沉积工艺中，通常是由MOCVD设备的喷淋头（showerhead）来提供相应的反应气体。喷淋头具有III族源气体扩散腔和V族源气体扩散腔，用于分别向MOCVD设备的反应腔中提供镓源气体（如：TMG）和氮源气体（如：氨气）。所述镓源气体和氮源气体进入反应腔后，在所述喷淋头下方的加热衬底表面发生反应，并在衬底上形成GaN薄膜。在衬底上形成GaN薄膜的同时，镓源气体和氮源气体也会在所述喷淋头的下表面（即出气表面）反应，从而在喷淋头的下表面附着疏松的GaN材料。附着在所述喷淋头的下表面的GaN对于在腔内的衬底上生长的GaN是一种潜在威胁：喷淋头的下表面的GaN会掉落至衬底上，就会造成衬底上的GaN膜产生缺陷。

因此，需要对现有的技术进行改进，以避免在衬底上形成缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应腔，以缓解或解决现有技术中容易在衬底上形成缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种反应腔，适用于III-V族材料外延沉积的MOCVD工艺，所述反应腔包括位于所述反应腔顶部的喷淋头和位于所述反应腔底部且正对所述喷淋头的基座；所述喷淋头上加载电势后作为正极，所述反应腔中低于所述喷淋头的位置还设置有一负极。

本发明提供的反应腔，在喷淋头上加载电势后作为正极，在所述喷淋头下方设置有一负极，从而施加电势后形成一电场，这能够有助于减少甚至杜绝III族源分解出来的带正电III族源离子或激子向着喷淋头扩散，使得在喷淋头的下表面缺少参加反应的III族源离子或激子，从而减少反应气体在喷淋头的下表面反应沉积的发生，有效的减少了附着在喷淋头的下表面上的微粒的数量，乃至不会形成微粒附着，降低了对生长膜层的影响，提高了成膜质量。

附图说明

图1为本发明一实施例的反应腔的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的反应腔的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的半导体结构的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

由背景技术中所记载的内容可知，现有技术的反应腔存在容易在衬底上形成杂质残留的问题。本发明的核心思想在于，考虑到进行气相沉积过程中的反应气体将会先分解成带电的离子或激子，反应气体的离子或激子反应形成沉积物，因此，若能使得参加反应的一种反应气体的带电的离子或激子远离所述喷淋头的下表面，就能够有效的避免甚至杜绝在喷淋头的下表面发生反应的情况发生，那么就不会形成颗粒，也就避免了衬底上形成杂质。

请参考图1，本发明提供一种反应腔40，用于III-V族材料外延沉积的MOCVD工艺，所述反应腔40包括位于所述反应腔40内部顶部的喷淋头10和位于所述反应腔40内部底部且正对所述喷淋头10的基座20，具体的，所述基座20可以位于所述喷淋头10的正下方。所述喷淋头10至少向所述喷淋头10与所述基座20之间的区域引入III族源和V族源反应气体。所述基座20用于承载衬底。其中，所述基座20中设置有加热器，从而能够加热衬底，以利于沉积膜层，为了使得沉积过程更为均匀，所述基座20还可以围绕垂直于喷淋头10和基座20的轴线自转。

在图1所示的实施例中，所述喷淋头10为有金属材料制成的喷淋头，将所述喷淋头10上加载电势，使其作为正极，在所述喷淋头10和基座20之间还设置有一电极环30，在所述电极环30上加载电势使其作为负极，则所述喷淋头20和电极环30之间便可形成电场50，其方向为由喷淋头10指向电极环30，那么，由于电场50的存在，会使得外延沉积反应中的III族源气体分解得到的带正电的III族离子或激子远离喷淋头10的下表面，那么就能够有效的避免在喷淋头10的下表面附着颗粒。