[发明专利]气体喷淋头以及气相沉积反应腔

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在半导体衬底上形成薄层的设备，特别是涉及一种气体喷淋头以及气相沉积反应腔。

背景技术

自GaN(氮化镓)基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED(发光二极管)研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注。

现有技术的白光LED的制造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，将III族源气体和V族源气体分别通入化学气相沉积反应腔内，III族源气体和V族源气体在反应腔内反应以在衬底上形成III-V族化合物晶体材料薄膜。

在现有的技术中，采用图1所示的气体喷淋头100向化学气相沉积反应腔的反应腔通入反应气体。所述气体喷淋头100包括依次层叠的III族源气体腔140、V族源气体腔150以及冷却腔160，所述III族源气体腔140内的气体经过第一气体通道142排出，所述V族源气体腔150内的气体经过第二气体管152排出，由于所述冷却腔160设置在所述III族源气体腔140和V族源气体腔150下方，所以，所述冷却腔160遮挡住了所述III族源气体腔140和V族源气体腔150，使得所述III族源气体腔140和V族源气体腔150中的气体不被气相沉积反应腔中反应区域中的高温加热。当所述III族源气体和V族源气体从所述气体喷淋头100排出后，再被化学气相沉积工艺腔内的托盘加热，如此可防止所述III族源气体和V族源气体过早的混合，从而避免过早发生反应。

但是，由于在现有技术中，所述冷却腔160遮挡住了气相沉积反应腔中反应区域对V族源气体腔150的热辐射，使得进入到反应腔的V族源气体的温度不高，然而，由于V族源气体需要高的分解温度才能分解以与III族源气体发生反应，从而，上述气体喷淋头100导致沉积效率低，并且，III族源气体腔和V族源气体腔的出气通道(第一气体通道142和第二气体管152)都需要通过所述冷却腔160，因此需要在所述气体喷淋头100上加工制作上万个直径为0.5毫米-5毫米的小孔，这就使得所述气体喷淋头100结构复杂，制造困难，成本很高。

并且，在现有的技术的气体喷淋头100中，由于所述冷却腔160的设置，所述气体喷淋头100朝向衬底和托盘的一侧的表面(下表面)为冷却表面，使得下表面的温度不超过200℃。下表面距离托盘和衬底非常近，在化学气相沉积工艺过程中，部分反应气体在被衬底和托盘的高温作用下分解后，在低温的下表面发生沉积。并且，由于下表面温度较低，在下表面上沉积的沉积物的结构较为疏松，在化学气相沉积工艺过程中可能会以颗粒粉尘的形式脱落，若脱落在衬底上，则可能会造成外延材料层的颗粒污染，对工艺的良率产生不利影响。在化学气相沉积工艺完成后，需要利用手动方式对气体喷淋头的下表面形成的沉积物，或者以化学清洗或等离子体的方式对气体喷淋头的表面进行清洗。手动方式清洗气体喷淋头由于需要等待设备降温，因此需要花费时间降温，会占用原本用于生产的时间，而化学清洗或等离子体清洗可能会破坏气体喷淋头内部的小孔以及反应腔室的侧壁。可见，现有的技术的气体喷淋头具有诸多问题需要解决。

因此，如何提供一种进气装置，能够提高沉积效率，并降低进气装置内的复杂程度，方便加工制造，已成为本领域技术人员需要解决的技术。

发明内容

现有技术的进气装置存在沉积效率低，内部构造复杂，加工不便的问题，本发明提供一种能解决上述问题的进气装置。

本发明提供一种应用于III-V族化合物材料沉积反应腔的气体喷淋头，所述反应腔包括气体反应区域，所述气体喷淋头邻近所述反应区域设置，所述气体喷淋头用于向所述反应区域输运反应气体，所述气体喷淋头包括III族源气体腔和V族源气体腔，所述V族源气体腔设置于所述反应区域的一侧，所述V族源气体腔与所述反应区域之间未设置冷却腔，所述III族源气体腔设置于所述V族源气体腔背离所述反应区域的一侧，所述III族源气体腔与所述V族源气体腔之间未设置冷却腔。

进一步的，在所述气体喷淋头中，所述气体喷淋头进一步包括第一气体通道，所述第一气体通道穿过所述V族源气体腔，所述第一气体通道连通所述III族源气体腔和所述反应区域，所述V族源气体腔与所述反应区域之间设置有出气部件，所述V族源气体腔与所述反应区域通过所述出气部件连通。

进一步的，在所述气体喷淋头中，所述气体喷淋头具有顶盖、侧壁以及底板，所述顶盖设置于所述气体喷淋头背离所述反应区域的一侧，所述底板设置于所述气体喷淋头邻近所述反应区域的一侧，所述侧壁用于连接所述顶盖和侧壁；