[发明专利]喷淋头以及气相沉积反应腔

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别是一种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族材料薄膜。

在现有的技术中，采用图1所示的喷淋头10向化学气相沉积反应腔通入反应气体。所述喷淋头10包括依次层叠的V族源气体腔11、冷却腔12和III族源气体腔13，所述III族源气体腔13设置有第一气管1301，所述第一气管1301贯穿所述冷却腔12和V族源气体腔11，所述III族源气体腔13内的气体经过第一气管1301传递至反应区域，所述V族源气体腔11内的气体经过第二气体管1101传递至反应区域。

但是在反应进行时，由于所述V族源气体腔11直接受到反应区域的热辐照，而处于较高的温度，如在GaN外延沉积的反应中，V族源气体腔11下表面的温度可能达到800℃，而在所述冷却腔12中通常通入冷却水从而使得所述III族源气体腔的温度控制在100℃以下，这就使得第一气管1301的温度在穿过冷却腔12进入V族源气体腔11后温度突然升高，严重影响了第一气管1301的机械性能和强度，使得整个喷淋头的可靠性降低。

因此，如何提供一种喷淋头，能够有效避免反应环境对其的影响，保证喷淋头的可靠性并延长使用寿命，已成为本领域技术人员需要解决的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷淋头和气相沉积反应腔，以解决现有技术中喷淋头由于内部温差较高而导致可靠性差的问题。

为解决上述技术问题，一种应用于沉积III-V族材料反应腔的喷淋头，所述反应腔包括气体反应区域，所述喷淋头邻近所述反应区域设置，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，所述喷淋头包括相互隔离的III族源气体腔和V族源气体腔，所述V族源气体腔邻近所述反应区域设置，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族源气体腔和V族源气体腔之间至少具有两个相互隔离、层叠设置的冷却腔，所述的至少两个冷却腔用于对从所述V族源气体腔一侧传来的热量进行冷却。

本发明还提供一种气相沉积反应腔，其包括腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述反应区域输出反应气体，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。

本发明提供的喷淋头以及气相沉积反应腔中，所述V族源气体腔邻近所述反应区域设置，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，所述至少两个冷却腔层叠设置在所述III族源气体腔和V族源气体腔之间，与现有技术相比，在进行气体反应时，既能够借助反应区域的较高温环境，用来加热所述V族源气体腔，以使得所述V族源气体腔中的所述V族源气体产生预热效果，有助V族源气体的热分解，又由于具有至少两个冷却腔，能够对从所述V族源气体腔一侧传来的热量进行冷却，可以使得从V族源气体腔到III族源气体腔的温度变化能够得到较缓和的过渡，避免了直接由高温降为低温而对所述III族源气体腔的第一气管的机械性能产生影响，从而提高了喷淋头整体的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的喷淋头的结构示意图；

图2为本发明一实施例的喷淋头的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的喷淋头的结构示意图；

图4为本发明一实施例的气相沉积反应腔的结构示意图。

具体实施方式