[发明专利]用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜材料沉积设备技术领域，尤其涉及一种用于金属有机化合物化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)设备反应室的进气顶盘。

背景技术

MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)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设备外延生长化合物半导体薄膜材料，通常需要各种源材料气体以及携带气体。源材料包括III族、II族元素的有机化合物(MO源)和V、VI族元素的氢化物，是参与化学反应并且在生成物中含有本原料成分的材料；携带气体包括氮气、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。

通常的源材料MO源和氢化物之间在高温下有强烈的预反应，如三甲基铝和氨气之间在高温下预反应强烈，反应后生成不能分解的聚合物。为了减少两者之间的预反应，需要将MO源和氢化物分开进入反应室，直到反应室中衬底附近才相遇并均匀混合，之后参加化学反应，由于反应非常复杂，通常有几十个反应，只有在衬底表面上参加反应的生成物才可能形成高质量的薄膜材料。

然而，目前用于金属有机化合物化学气相沉积设备的进气顶盘设计基本上都可以将两种反应气体分别送入反应室，但在未到达衬底附近时已经相遇并混合，在高温下产生预反应，之后预反应的生成物在衬底上沉积，对生成材料的晶体质量产生不利影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘，以尽可能的避免反应气体在到达衬底之前相遇和预反应。

(二)技术方案

本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘包括：上层进气盘1和下层匀气盘2，下层匀气盘2为三层台阶盘体，在上层进气盘1和下层匀气盘2之间形成三个独立的进气腔-第一进气腔3、第二进气腔4和第三进气腔5，该三个进气腔彼此隔离密封。其中，该第一进气腔3、第二进气腔4和第三进气腔5分别具有独立的进气通道和出气通道，由第三进气腔5内通入的隔离气体将由第一进气腔3通入的第一反应气体和第二进气腔4通入的第二反应气体隔开。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘具有以下有益效果：

(1)通入隔离气体，可以降低两种反应气体在到达衬底之前就相遇并进行反应的概率，从而大大提高外延材料的晶体质量；

(2)通入气体细缝的分布更密集，可以提高外延材料的均匀性；

(3)上层进气盘和下层匀气盘之间可以采用非焊接的密封方式，方便拆卸，便于清洗。

附图说明

图1为根据本发明实施例用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘的剖视示意图；

图2为图1所示进气顶盘的A-A向剖视图；

图3为图1所示进气顶盘的B-B向剖视图。

【主要元件】

1-上层进气盘；  2-下层匀气盘

3-第一进气腔；  4-第二进气腔；  5-第三进气腔；

6-第一进气管；  7-第二进气管；  8-第三进气管；

9、10-对应第-进气腔的出气细缝；

11、12-对应第二进气腔的出气细缝；

13、14、15-对应第三进气腔的出气细缝；

16-冷却水道；     17-监测窗口。

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。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。