超常壓化學(xué)氣相沉積裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種超常壓化學(xué)氣相沉積裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)集精密機(jī)械、半導(dǎo)體材料、真空電子、流體力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)多學(xué)科為一體，是一種自動(dòng)化程度高、價(jià)格昂貴、技術(shù)集成度高的高端半導(dǎo)體材料、光電子器件制造專用設(shè)備?；瘜W(xué)氣相沉積設(shè)備作為化合物半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)的理想方法，具有質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、工藝靈活、能規(guī)模化量產(chǎn)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為業(yè)界生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件的關(guān)鍵核心設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。
[0003]三族氮化物半導(dǎo)體材料(如AIN、GaN, InN)由于其寬頻譜范圍可調(diào)節(jié)、多功能等優(yōu)良光電性能，在新型半導(dǎo)體器件上廣泛應(yīng)用，基于(Ga1^AlyInx)N異質(zhì)結(jié)構(gòu)和相關(guān)合金的器件結(jié)構(gòu)用于制造高效、單片集成的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(如多結(jié)疊層太陽(yáng)能電池、激光器(LDs)和照明用發(fā)光二極管(LEDs))以及用于光纖通信的高速光電器件等。目前，三族氮化物主要由低壓沉積技術(shù)如分子束外延(MBE)或者金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備(MOCVD)制造，然而低壓沉積工藝中，反應(yīng)氣體組分之間分壓的壓差不大，在非平衡反應(yīng)工藝條件下分解過(guò)程會(huì)反向進(jìn)行，由于生長(zhǎng)InN以及富In相關(guān)的三族氮化物材料化學(xué)不穩(wěn)定性以及較低的分解溫度，導(dǎo)致這些材料生長(zhǎng)在低壓沉積工藝中也極具挑戰(zhàn)性。有實(shí)驗(yàn)和理論證據(jù)證明在聞壓(超常壓)工藝條件下可以提聞InN以及富In相關(guān)的二族氣化物材料中的In含量,進(jìn)而提聞相關(guān)器件如LEDs和LDs的性能。
[0004]目前人們對(duì)超常壓化學(xué)氣相沉積(Superatmospheric Chemical VaporDeposit1n)裝置的研究較少,而且其制造難度較大,如何設(shè)計(jì)一種制造簡(jiǎn)單、可靠性高的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置對(duì)提高三族氮化物半導(dǎo)體性能、研究新型材料具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種超常壓化學(xué)氣相沉積裝置，主要包括:保壓外殼、保壓腔體、氣體導(dǎo)入部件、反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體外殼、載片盤、襯底、載片盤支撐、加熱部件、加熱部件支撐、底座、尾氣出口、外部接口。所述保壓腔體位于保壓外殼和反應(yīng)腔體外殼之間，設(shè)置保壓腔體的工作壓力高于反應(yīng)腔體外殼內(nèi)反應(yīng)腔體的工作壓力，以保證反應(yīng)腔體相對(duì)于保壓腔體為負(fù)壓的“真空”狀態(tài)；氣體導(dǎo)入部件用于將反應(yīng)氣體及其載氣、吹掃氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔體；載片盤位于所述反應(yīng)腔體內(nèi)，由載片盤支撐提供支撐，在所述載片盤上能裝載單個(gè)或兩個(gè)以上襯底；加熱部件位于所述載片盤下方，用于對(duì)載片盤進(jìn)行加熱，以使上述物理化學(xué)反應(yīng)在所需溫度條件下順利進(jìn)行，由加熱部件支撐提供支撐；尾氣出口設(shè)置在反應(yīng)腔體底部用于反應(yīng)尾氣的排出；在保壓外殼或底座上根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)以上用于冷卻水、檢測(cè)或調(diào)節(jié)信號(hào)、電、反應(yīng)氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口，所述外部接口使用時(shí)須保證保壓腔體良好的密封性。
[0006]可選的，在保壓外殼上設(shè)置觀察窗口，方便觀察保壓腔體內(nèi)的情況。
[0007]本發(fā)明采用設(shè)置保壓腔體和反應(yīng)腔體的雙腔體結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)壓力調(diào)節(jié)和設(shè)置使反應(yīng)腔體相對(duì)保壓腔體處于負(fù)壓狀態(tài)，即使反應(yīng)腔體相對(duì)于保壓腔體成為真空腔體，這樣可以保留現(xiàn)有氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體的真空密封設(shè)計(jì)，主要對(duì)保壓腔體和保壓外殼進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)，極大簡(jiǎn)化超常壓氣相沉積裝置設(shè)計(jì)，另外壓力外殼和保壓腔體的設(shè)置也在一定程度給反應(yīng)腔體增加了一道保護(hù)屏障，而且保壓腔體中的氣體可以使用相對(duì)反應(yīng)氣體更為安全的氣體，提高了設(shè)備安全性能。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置示意圖。
[0009]圖2為在圖1基礎(chǔ)上增加觀察窗口的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置的示意性剖視圖。應(yīng)理解，本發(fā)明公開(kāi)的圖1重點(diǎn)示意了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置的元部件，也就是說(shuō)，這些附圖并不意在示意出超常壓化學(xué)氣相沉積裝置中的每一個(gè)單獨(dú)的元部件。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明超常壓化學(xué)氣相沉積裝置主要包括:保壓外殼1、保壓腔體2、氣體導(dǎo)入部件3、反應(yīng)腔體4、反應(yīng)腔體外殼5、載片盤6、襯底7、載片盤支撐8、加熱部件9、加熱部件支撐10、底座11、尾氣出口 12、外部接口 13。所述保壓腔體2位于保壓外殼I和反應(yīng)腔體外殼5之間，設(shè)置保壓腔體2的工作壓力高于反應(yīng)腔體外殼5內(nèi)反應(yīng)腔體4的工作壓力，以保證反應(yīng)腔體4相對(duì)于保壓腔體2為負(fù)壓的“真空”狀態(tài)；氣體導(dǎo)入部件3用于將反應(yīng)氣體及其載氣、吹掃氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔體4 ;載片盤6位于所述反應(yīng)腔體4內(nèi)，由載片盤支撐8提供支撐，在所述載片盤6上能裝載單個(gè)或兩個(gè)以上襯底7 ;加熱部件9位于所述載片盤6下方，用于對(duì)載片盤6進(jìn)行加熱，以使上述物理化學(xué)反應(yīng)在所需溫度條件下順利進(jìn)行，由加熱部件支撐10提供支撐；尾氣出口 12設(shè)置在反應(yīng)腔體4底部用于反應(yīng)尾氣的排出；在保壓外殼I或底座11上根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)以上用于冷卻水、檢測(cè)或調(diào)節(jié)信號(hào)、電、反應(yīng)氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口 13，所述外部接口 13使用時(shí)須保證保壓腔體2良好的密封性。
[0012]裝置工作過(guò)程中，超常壓化學(xué)氣相沉積裝置的反應(yīng)腔體4的工作壓力在大氣壓(常壓)以上時(shí)，設(shè)置保壓腔體2壓力與反應(yīng)腔體4的工作壓力保持一定的正壓力差，或者設(shè)置一定的保壓腔體2壓力，該壓力大于反應(yīng)腔體4的工作壓力最大值。這樣，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)和設(shè)置使反應(yīng)腔體4相對(duì)保壓腔體2處于負(fù)壓狀態(tài)，即使反應(yīng)腔體4相對(duì)于保壓腔體2成為真空腔體。
[0013]圖2是在圖1的基礎(chǔ)上增加了觀察窗口 14的設(shè)置，方便觀察保壓腔體2內(nèi)的情況。
[0014]以上說(shuō)明對(duì)本發(fā)明而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可根據(jù)上述揭示內(nèi)容做出變更、修飾或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超常壓化學(xué)氣相沉積裝置，主要包括:保壓外殼(I)、保壓腔體(2)、氣體導(dǎo)入部件(3)、反應(yīng)腔體(4)、反應(yīng)腔體外殼(5)、載片盤(6)、襯底(7)、載片盤支撐(8)、加熱部件(9)、加熱部件支撐(10)、底座(11)、尾氣出口(12)、外部接口(13)，其特征在于所述保壓腔體(2)位于保壓外殼(I)和反應(yīng)腔體外殼(5)之間，設(shè)置保壓腔體(2)的工作壓力高于反應(yīng)腔體外殼(5)內(nèi)反應(yīng)腔體(4)的工作壓力，以保證反應(yīng)腔體(4)相對(duì)于保壓腔體(2)為負(fù)壓狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于所述保壓外殼(I)或底座(11)上根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)以上用于冷卻水、檢測(cè)或調(diào)節(jié)信號(hào)、電、反應(yīng)氣體及其載氣等輸入輸出的外部接口(13)，所述外部接口(13)使用時(shí)須保證保壓腔體(2)良好的密封性。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超常壓化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于所述保壓外殼(I)上設(shè)置有觀察窗口(14)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超常壓化學(xué)氣相沉積裝置，主要包括外殼、保壓腔體、反應(yīng)腔體外殼、反應(yīng)腔體。本發(fā)明采用設(shè)置保壓腔體和反應(yīng)腔體的雙腔體結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)壓力調(diào)節(jié)和設(shè)置使反應(yīng)腔體相對(duì)保壓腔體處于負(fù)壓狀態(tài)，即使反應(yīng)腔體相對(duì)于保壓腔體成為真空腔體，這樣可以保留現(xiàn)有氣相沉積裝置反應(yīng)腔體的真空密封設(shè)計(jì)，主要對(duì)保壓腔體和保壓外殼進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)，極大簡(jiǎn)化超常壓化學(xué)氣相沉積裝置設(shè)計(jì)，另外壓力外殼和保壓腔體的設(shè)置也在一定程度給反應(yīng)腔體增加了一道保護(hù)屏障，而且保壓腔體中的氣體可以使用相對(duì)反應(yīng)氣體更為安全的氣體，提高了設(shè)備安全性能。
【IPC分類】C23C16/34, C23C16/52
【公開(kāi)號(hào)】CN104947087
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410122524
【發(fā)明人】甘志銀, 胡少林
【申請(qǐng)人】甘志銀
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2014年3月31日