[发明专利]一种MOCVD设备喷淋头及包含其的MOCVD设备和进气方式有效

专利信息
申请号: 201611046665.1 申请日: 2016-11-23
公开(公告)号: CN106591805B 公开(公告)日: 2019-01-15
发明(设计)人: 王钢;李健;范冰丰;王杰;陈梓敏 申请(专利权)人: 佛山市中山大学研究院;中山大学
主分类号: C23C16/455 分类号: C23C16/455;C23C16/458
代理公司: 广州圣理华知识产权代理有限公司 44302 代理人: 顿海舟;李唐明
地址: 528222 广东省佛山市*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 输运通道 喷射格栅 可调节导流板 反应腔 喷淋头 整流器 氧源 静态混合器 进气方式 进气装置 载气入口 掺混 薄膜生长 混合气体 基片表面 旋转基座 依次设置 初始端 拐角处 起始端 入口管 预反应 喷淋 生长
【说明书】:

一种MOCVD设备喷淋头及包含其的MOCVD设备和进气方式。本发明提供一种MOCVD设备喷淋头,包括进气装置、反应腔和旋转基座,所述进气装置包括输运通道、氧源和载气入口、MO源喷射格栅、静态混合器、可调节导流板和整流器,所述整流器设置于反应腔内的顶部;所述MO源喷射格栅包括设置于输运通道中的喷射格栅和部分设置于输运通道外的MO源入口管;所述氧源和载气入口设置于输运通道的初始端;所述输运通道中,从起始端开始依次设置有喷射格栅、静态混合器和可调节导流板,所述可调节导流板位于输运通道的拐角处。本发明提供的输运通道将氧源与MO源在反应腔外掺混完成,防止了预反应的进行,提高了薄膜生长质量,且掺混后的混合气体通过整流器直接均匀喷淋至基片表面,提高生长速率。

技术领域

本发明属于半导体设备技术领域,具体涉及一种MOCVD设备喷淋头及包含其的MOCVD设备和进气方式。

背景技术

MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)即金属有机化合物化学气相沉积,是制备化合物半导体薄膜的一项关键技术。MOCVD设备生长薄膜具有外延面积大、可重复性强、组分控制精确、淀积速率高、生长规模大等优点,生长的材料和器件质量较高,成为制造芯片薄膜的主要技术。它利用载气运载金属有机源至反应腔内部,在衬底表面与氧化物发生化学反应生成薄膜先驱物,并吸附在衬底表面,在加热的衬底上外延生长形成薄膜。

MOCVD设备对生长环境要求很苛刻,薄膜生长质量与很多因素有关,为了保证薄膜生长质量,一方面,到达衬底表面的反应源气体组分和流速应该尽可能均匀,这需要反应源气体在到达衬底表面前就已经混合均匀,并且能够均匀喷淋至衬底表面;另一方面,应当抑制反应源气体预反应的进行,使得反应源气体在衬底表面才进行化学反应。

CN105420691A公开了一种MOCVD设备喷淋头及其气相反应控制方法,MOCVD设备喷淋头包括MO源通道、保护气体通道、氧源通道、观察通道、以及反应腔,MO源气体、保护气体分别通过MO源通道、保护气体通道直达反应腔内部,氧源气体通过缓冲腔分散后再通过氧源通道到达反应腔,保护气体通道设置于MO源通道和氧源通道之间,保护气体在反应腔内形成气壁,从而分隔开MO源气体以及氧源气体在反应腔内到达旋转基座前的预混合,从而提高MOCVD设备生长薄膜的质量。该发明提供的MOCVD设备喷淋头是通过保护气体在反应腔内形成气壁,从而分隔开MO源气体以及氧源气体在反应腔内到达旋转基座前的预混合得到高质量的薄膜。

为了保证薄膜生长质量,当前主流的MOCVD,进气结构都比较复杂,气体喷淋系统的成本很高,维护成本也很高;反应源气体在反应腔中进行混合,由于衬底高温,反应腔内部温度也很高,导致反应源气体由于高温,还未到达衬底表面就发生预反应,影响薄膜生长质量,效率低下,同时消耗了反应物,提高了成本,也降低了薄膜的外延速度。

发明内容

为解决上述问题本发明提供一种MOCVD设备喷淋头,包括进气装置、反应腔和旋转基座,所述进气装置包括输运通道、氧源和载气入口、MO源喷射格栅、静态混合器、可调节导流板和整流器。

所述整流器设置于反应腔内的顶部;所述MO源喷射格栅包括设置于输运通道中的喷射格栅和部分设置于输运通道外的MO源入口管;所述氧源和载气入口设置于输运通道的初始端;所述输运通道中,从起始端开始依次设置有喷射格栅、静态混合器和可调节导流板,所述可调节导流板位于输运通道的拐角处。

所述静态混合器为3层设置,每层由10-15根文丘里管组成,优选的每层文丘里管为13根,中间层文丘里管与外部两层的排列曾垂直排布。

所述可调节导流板由三层防磨弯导流板组成,为可转动设置,可根据不同的工艺参数条件作出适应性调整。

所述整流器整体为圆台状,所述整流器内部设置为逐渐向圆台底部倾斜的格栅。

所述MO源入口管设有质量流量控制器,可调控MO源气体流量速率。

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