[发明专利]源输送混合比可调气路装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造技术领域，尤其涉及一种应用于薄膜沉积装置中的源输送混合比可调气路装置。

背景技术

MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积)设备，是化合物半导体外延材料研究和生产的关键设备，特别适合化合物半导体功能结构材料的规模化工业生产，是其它半导体设备所无法替代的核心半导体设备，是当今世界上生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，是当今信息产业发展、国防高新技术突破不可缺少的战略性高技术半导体设备。

用MOCVD设备生长薄膜材料，通常需要各种源材料以及载气体。源材料包括金属有机物(MO)和气体源，是参与化学反应并且在生成物中含有本源料成分的材料，载气体包括氮气、氢气及惰性气体等，这些气体只携带源材料进入反应室中，本身并不参加化学反应。

通常反应源材料及载气体都是通过管路传输的，其流量由质量流量计(MFC)控制，气体的通断由阀门的开闭来控制，这些气体经过一定的工序进入反应室，实现不同材料的外延生长。传统的MOCVD设备的源输送气路将不同的源气体通过同一组生长/排空多路组合阀混合后输送到生长室前端质量流量计，再通过气动阀门的开闭将源气体输送到生长室。

而在实现本发明的过程中，申请人发现现有的MOCVD设备中，不同的源气及其掺杂气体均通过同一源载气混合管路进入MOCVD腔中，而在先后沉积两种不同薄膜的过程中，前期残留的气体可能对后期的源气体产生影响，从而难以实现高均匀性、高质量多元合金材料的外延生长。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种源输送混合比可调气路装置，以克服前期残留的气体可能对后期的源气体产生影响的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种源输送混合比可调气路装置，包括：载气主管路，其入口连接至载气源；M个气动阀门，其出口分别连接至薄膜沉积腔室中的M个生长位置；以及N路的源载气混合管路，对于该N路源载气混合管路中的每一路而言，其入口连接至载气主管路和一种有机源气体及针对该有机源气体的掺杂源气体的入口，其M个出口分别连接至M个气动阀门中相应气动阀门的入口。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明源输送混合比可调气路装置具有以下有益效果：

(1)该源输送混合比可调气路装置包括多路的源载气混合管路，每条入腔管路均包括相应的生长管线和排空管线，将不同的反应源材料通过各自的生长管线分别送入反应室，避免了前后两次反应源材料的污染；

(2)在每路的源载气混合管路的生长管线中，可以实现源气体出口各支路管线源气体混合比例可调，使注入到生长室内不同区域的源气体组分可独立调整、精确控制，从而实现高均匀性、高质量多元合金材料的外延生长；

(3)通过对生长/排空多路组合阀的快速切换，可用于生长界面陡峭的多层异质结构材料，可用于MOCVD外延的所有气体。

附图说明

图1为本发明第一实施例源输送混合比可调气路装置的示意图；

图2为本发明第二实施例源输送混合比可调气路装置的示意图。

【本发明主要元件符号说明】

01、06-补偿气体质量流量计；

02、03、07、08-带流量显示的压力控制器；

04、09-差压计；

05/11～15/10/16～20-生长/排空多路组合阀；

21～30-质量流量计；

31～35-气动阀门；

36～37-波纹管调节阀；

38～42气动阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

本发明提供了一种源输送混合比可调气路装置，可以实现进入生长室的各源气体出口支路管线中源气体组分的独立可控性，满足外延材料对组分精细控制关键参数的苛刻要求，从而实现高均匀性、高质量多元合金材料的外延生长。