專利名稱：氣體噴淋結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡稱CVD)裝置,更具體地說，涉及一種用于化學(xué)氣相沉積裝置中的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積是制備半導(dǎo)體薄膜器件的一種關(guān)鍵工藝，包括各種微電子器件、薄膜光伏電池、發(fā)光二極管，都離不開金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(Metal-organicChemical Vapor D印osition，簡稱M0CVD)工藝。MOCVD的基本生長過程是，將反應(yīng)氣體從氣源引入反應(yīng)腔室，利用以加熱器加熱的襯底引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過程中，薄膜生長所需要的反應(yīng)物依靠氣體運輸(流動和擴(kuò)散)到達(dá)生長表面，在運輸過程的同時還發(fā)生著化學(xué)反應(yīng)，最終生長粒子通過吸附和表面反應(yīng)，結(jié)合進(jìn) 薄膜晶格。
氣體噴淋頭用于將不同的反應(yīng)氣體(比如第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體)送入反應(yīng)腔室，貼合于其下方的水冷隔熱板用于隔絕加熱器產(chǎn)生的熱量、抑制氣體流道因溫度差異引起的熱形變。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中，氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20成相互獨立型結(jié)構(gòu)設(shè)計。氣體噴淋頭10包括第二氣體腔102、至少一個第一氣體流道11以及至少一個第二氣體流道12，氣體噴淋頭10上方設(shè)有第一氣體腔(附圖未示出)；其中，第二氣體腔102用于將第二反應(yīng)氣體以與第一反應(yīng)氣體不同的流道注入反應(yīng)腔室；第一氣體流道11包括上下對接的兩個部分，即第一通道部111和第三通道部112，第一通道部111貫通氣體噴淋頭10，第三通道部112貫通冷卻隔熱板20設(shè)置；第二氣體流道12，與第一氣體流道111平行并互相間隔開，包括上下對接的兩個部分，即第二通道部121和第四通道部122，第二通道部121自第二氣體腔102向下貫通氣體噴淋頭10，第四通道部122貫通冷卻隔熱板20設(shè)置；其中，第三通道部和第四通道部為冷卻隔熱板20上的配套通孔，冷卻隔熱板20上還包括冷卻液通道203，用于注入冷卻液以抑制第一、第二氣體流道11、12因溫度引起的形變。通常，首先，由于機(jī)械加工存在精度上的誤差，氣體噴淋頭10下表面和水冷隔熱板20上表面不可能完美貼合；其次，當(dāng)加熱器工作時，冷卻隔熱板20上下表面存在溫差，容易產(chǎn)生翹曲變形。由于上述因素，氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20之間的貼合面30處產(chǎn)生了縫隙40，導(dǎo)致不同的反應(yīng)氣體，在尚未進(jìn)入反應(yīng)腔室前，在這些縫隙40處就發(fā)生混合，進(jìn)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成固體顆粒，造成在氣體噴淋頭10和反應(yīng)腔室側(cè)壁上的沉積；一方面，這會影響化學(xué)氣相沉積的效果，另一方面，需要經(jīng)常對氣體噴淋頭和反應(yīng)腔室進(jìn)行清洗，需要占用生產(chǎn)時間并帶來額外的開銷。在化學(xué)氣相沉積工藝中，引入一種可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前在氣體噴淋頭和水冷隔熱板縫隙處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，是目前該領(lǐng)域研發(fā)的一個焦點目標(biāo)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于化學(xué)氣相沉積工藝的、可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下本實用新型第一方面提供了一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于向反應(yīng)腔室導(dǎo)入反應(yīng)氣體以引起化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，包括氣體噴淋頭10、第一氣體腔和第二氣體腔102，以及冷卻隔熱板20，貼合于氣體噴淋頭10下方，包括冷卻液流道203，用于向該冷卻液流道203注入冷卻液以抑制氣體噴淋結(jié)構(gòu)因溫差產(chǎn)生的熱形變；至少一個第一氣體流道11，自第一氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將來自于第一氣體腔的第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第一通道部111和第三通道部112 ;至少一個第二氣體流道12，自第二氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，與第一氣體流道11平行并分開設(shè)置，用于將來自于第二氣體腔的第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第二通道部121和第四通道部122 ;其中，第一通道部111和第三通道部112對接的接口以及第二通道部121和第四通道部122對接的接口·偏離氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30。優(yōu)選地，第一、第二通道部111、121均為氣體管道，第一、第二通道部111、121向下越過氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部112、122。優(yōu)選地，第一、第二通道部111、121嵌入第三、第四通道部112、122的深度大于等于第三、第四通道部112、122深度的2/3。優(yōu)選地，第三、第四通道部112、122的截面直徑分別超出第一、第二通道部111、121的截面直徑，其超出的范圍為O. 5-lmm。本實用新型第二方面提供了一種真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，該真空處理裝置包括本實用新型第一方面提供的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺。本實用新型公開的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，將氣體噴淋頭10的氣體流道和水冷隔熱板20的配套通孔對接的接口設(shè)置于偏離兩者貼合面30的位置，從而可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且結(jié)構(gòu)簡單、加工便利。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中氣體噴淋頭的縱剖面示意圖；圖2為本實用新型的氣體噴淋結(jié)構(gòu)的第一實施例的縱剖面示意圖；圖3為本實用新型的氣體噴淋結(jié)構(gòu)的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖2和圖3所示，本實用新型公開的一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于MOCVD工藝中，包括氣體噴淋頭10和貼合于其下方的冷卻隔熱板20，第一氣體腔和第二氣體腔102，至少一個第一氣體流道11及至少一個第二氣體流道12，用于將第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，并利用以加熱器加熱的襯底來引發(fā)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，從而在基片上生成單晶或多晶半導(dǎo)體薄膜。本實用新型中，第二氣體腔102設(shè)置于氣體噴淋頭10內(nèi)部；第一氣體流道11，自第一氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其中，第一氣體腔(未圖示)設(shè)置于氣體噴淋頭10上方，其用于容納第一氣體；第二氣體流道12，與第一氣體流道11平行并互相間隔開，自第二氣體腔102向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將第二反應(yīng)氣體以與第一反應(yīng)氣體不同的流道導(dǎo)入反應(yīng)腔室。氣體噴淋頭10上方設(shè)有的第一氣體腔，在附圖中未示出；氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20雖然貼合在一起，但可以拆卸開來，以便更換清洗；冷卻隔熱板20上的冷卻液通道203，用于注入冷卻液以抑制第一、第二氣體流道11、12因溫度引起的形變。具體地，第一氣體流道11包括上下對接的兩部分，即第一通道部111和第三通道部112，第二氣體流道12包括上下對接的兩部分，即第二通道部121和第四通道部122。為避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30的縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，本實用新型將第一氣體流道11的第一通道部111與第三通道部112對接的接口、以及第二氣體流道12的第二通道部121與第四通道部122對接的接口設(shè)計在偏離氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30的位置。這樣一來，不論在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30處有沒有因熱形變而產(chǎn)生的縫隙40，這種技術(shù)方案均可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前就因氣體泄露等因素而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、加工便利。首先，可以采用如下的第一實施例實現(xiàn)上述技術(shù)方案第一氣體流道11的第一通道部111、第二氣體流道12的第二通道部121分別為氣體管道構(gòu)成，這些氣體管道，即第一通道部111、第二通道部121向下延伸越過氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部112、122中。這時，反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室的出口，位于氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30之下，接近于冷卻隔熱板20下表面；所以即使因機(jī)械加工誤差或熱形變而在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30處產(chǎn)生縫隙40，也不會有反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在該縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其次，還可以采用如下的第二實施例第三、第四通道部112、122由氣體管道構(gòu)成，該第三、第四通道部112、122向上延伸越過氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，并嵌入相應(yīng)的第一、第二通道部111、121中，同樣可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在前述的縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到的是，只要使氣體流道不同部分之間對接的接口偏移氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，即可確保原料氣不會在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在貼合面30的縫隙40處混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不脫離本實用新型主旨的類似設(shè)計，均落在本實用新型的范圍中。在本實用新型較佳的第一實施例中，第一通道部111、第二通道部121嵌入第三、第四通道部112、122的深度為第三、第四通道部112、122深度的10% 40%。第三、第四通道部112、122的直徑應(yīng)分別超出第一、第二通道部111、121的直徑，以便于氣體管道可以方便地嵌入第三、第四通道部112、122中并實現(xiàn)兩者之間的緊密配合；為此，本實用新型將第三、第四通道部112、122的截面直徑設(shè)置為分別超出第一、第二通道部111、121的截面直徑O. 5-lmm。相應(yīng)地，當(dāng)采用本實用新型的第二實施例時，第三、第四通道部112、122向上嵌入第一、第二通道部111、121的深度為第一、第二通道部111、121深度的10% 40%。此時，第一、第二通道部111、121的截面直徑設(shè)置為分別超出第三、第四通道部112、122的截面直徑O. 5-lmm。在上述氣體噴淋結(jié)構(gòu)的實施例中，第一、第二氣體流道11、12之間的間距為1cm。本實用新型提供的真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，該真空處理裝置包括本實用新型第一方面提供的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺。以上所述的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型·的專利保護(hù)范圍，因此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于向反應(yīng)腔室導(dǎo)入反應(yīng)氣體以引起化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，包括 氣體噴淋頭(10)、第一氣體腔和第二氣體腔(102)，其中，所述第一氣體腔設(shè)置于所述氣體噴淋頭(10)上方，以及 冷卻隔熱板(20)，貼合于所述氣體噴淋頭(10)下方，包括冷卻液流道(203)，用于向該冷卻液流道(203)注入冷卻液以抑制所述氣體噴淋結(jié)構(gòu)因溫差產(chǎn)生的熱形變； 至少一個第一氣體流道(11)，自所述第一氣體腔向下貫通至所述反應(yīng)腔室，用于將來自于所述第一氣體腔的第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第一通道部(111)和第三通道部(112)； 至少一個第二氣體流道(12)，自所述第二氣體腔向下貫通至所述反應(yīng)腔室，與所述第一氣體流道(11)平行并分開設(shè)置，用于將來自于所述第二氣體腔的第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第二通道部(121)和第四通道部(122)； 其特征在于，所述第一通道部(111)和第三通道部(112)對接的接口以及所述第二通道部(121)和第四通道部(122)對接的接口偏離所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)均為氣體管道，所述第一、第二通道部(111、121)向下越過所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部(112、122)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)嵌入第三、第四通道部(112、122)的深度為所述第三、第四通道部(112、122)深度的10% 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)的截面直徑分別超出所述第一、第二通道部(111、121)的截面直徑，其超出的范圍為O. 5-lmm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)均為氣體管道，所述第三、第四通道部(112、122)向上越過所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)，分別嵌入相應(yīng)的第一、第二通道部(111、121)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)嵌入第一、第二通道部(111、121)的深度為所述第一、第二通道部(111、121)深度的10% 40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)的截面直徑分別超出所述第三、第四通道部(112、122)的截面直徑，超出的范圍為O. 5-lmm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二氣體流道(11、12)之間的間距為1cm。
9.一種真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，其特征在于，所述真空處理裝置包括權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空處理裝置，其特征在于，所述真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺。
專利摘要一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，包括氣體噴淋頭、第一氣體腔、第二氣體腔、冷卻隔熱板；以及至少一個第一氣體流道，自第一氣體腔向下貫通至化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室，用于將第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第一通道部和第三通道部；至少一個第二氣體流道，自第二氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，與第一氣體流道平行并分開設(shè)置，用于將第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對接的第二通道部和第四通道部；其中，第一通道部和第三通道部對接的接口以及第二通道部和第四通道部對接的接口偏離氣體噴淋頭和冷卻隔熱板的貼合面。本實用新型可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且結(jié)構(gòu)簡單、加工便利。
文檔編號C23C16/455GK202595270SQ201220222250
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者姜勇 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司