MOCVD处理装置以及用于MOCVD的气体供应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种MOCVD处理装置以及用于MOCVD的气体供应装置，用以改善气体浪费和颗粒污染。其中的气体供应装置包括气体喷淋头(14)，气体喷淋头内设置有：第一气体扩散区(15)、第二气体扩散区(17)，第一气体扩散区包括相互气体隔离的两个扩散室(A1与A2)，第二气体扩散区包括相互气体隔离的两个扩散室(B1与B2)；多个气体通道，分别与第一气体扩散区的两个扩散室、第二气体扩散区的两个扩散室相连通，用于将各扩散室内的气体导入反应腔内；所述第一气体扩散区的两个扩散室中的至少一个以及第二气体扩散区的两个扩散室中的至少一个所容纳的气体种类能够在第一气体与第二气体之间切换。

【技术实现步骤摘要】
MOCVD处理装置以及用于MOCVD的气体供应装置
本专利技术涉及MOCVD(金属有机化学气相沉积)处理装置，还涉及可应用于上述装置的气体供应装置。
技术介绍
作为III-V族薄膜中的一种，氮化镓(GaN)是一种广泛应用于制造蓝光、紫光和白光二极管、紫外线检测器和高功率微波晶体管的材料。由于GaN在制造适用于大量用途的低能耗装置(如，LED)中具有实际和潜在的用途，GaN薄膜的生长受到极大的关注。包括GaN薄膜在内的III-V族薄膜能以多种不同的方式生长，包括分子束外延(MBE)法、氢化物蒸气阶段外延(HVPE)法、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)法等。目前，MOCVD法是用于为生产LED得到足够质量的薄膜的优选的沉积方法。MOCVD是金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organicChemicalVaporDeposition)的英文缩写。MOCVD工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应室或反应室内进行。通常，由包含第III-V族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体和一含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))被通入反应室内反应以在基片上形成GaN薄膜。一载流气体(carriergas)也可以被用于协助运输前体气体至基片上方。这些前体气体在被加热的基片表面混合反应，进而形成第III-V族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉积在基片表面。但是，现有的MOCVD工艺及装置仍有改善空间，特别是在气体供应方面。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔(10)内参与反应并在基片表面生成膜层；气体管路，与第一、二气体源相连，用于传输第一、二气体；气体喷淋头(14)，与气体管路相连，用于将第一、二气体送入反应腔内，所述气体喷淋头内设置有：第一气体扩散区(15)、第二气体扩散区(17)，所述第一气体扩散区位于所述第二气体扩散区的上方，所述第一气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(A1与A2)，所述第二气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(B1与B2)；多个气体通道，分别与所述第一气体扩散区的两个扩散室、第二气体扩散区的两个扩散室相连通，用于将各扩散室内的气体导入反应腔内；所述第一气体扩散区的两个扩散室中的至少一个以及第二气体扩散区的两个扩散室中的至少一个所容纳的气体种类能够在第一气体与第二气体之间切换。可选的，所述气体管路包括一阀组(30)，通过所述阀组内阀的开关切换可实现某一个或某一些扩散室通入的气体在第一气体与第二气体之间转换。可选的，用于连接第一气体源的气体管路包括两路，一路(211)直接连接于第一气体扩散区的一个扩散室(A2)，另一路(212、31)通过所述阀组(30)连接于第一气体扩散区的另一个扩散室(A1)；用于连接第二气体源的气体管路包括两路，一路(221)直接连接于第二气体扩散区的一个扩散室(B1)，另一路(222、32)通过所述阀组(30)连接于第二气体扩散区的另一个扩散室(B2)。可选的，所述阀组包括四个阀(V1，V3，V4与V2)，该四个阀由气体管连接成一个首尾相通的圆环，相邻阀之间的气体管上设置有接口；其中，阀(V1)与阀(V2)之间的接口与所述第一气体源相连通，阀(V2)与阀(V4)之间的接口与所述第一气体扩散区的一扩散室(A1)相连通，阀(V4)与阀(V3)之间的接口与所述第二气体源相连通，阀(V3)与阀(V1)之间的接口与所述第二气体扩散区的一扩散室(B2)相连通。可选的，所述气体供应装置还包括第三气体源，用于提供第三气体，所述第三气体被通入反应腔后并不参与反应。可选的，所述气体喷淋头内还设置有第三气体扩散区，用于容纳所述第三气体。可选的，所述第一气体扩散区内扩散室的数目大于2，所述第二气体扩散区内扩散室的数目大于2。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔内参与反应并在基片表面生成膜层；气体喷淋头，设置于MOCVD反应腔的上方，所述气体喷淋头内设置有：气体扩散区，所述气体扩散区被隔离而形成至少两个扩散室，其中的至少一个扩散室通过开关装置既与第一气体源相连也与第二气体源相连，使得该扩散室既可充满第一气体也可充满第二气体；与每一扩散室相连通的多个气体通道，所述气体通道的一端与气体扩散室连通，另一端通过所述气体喷淋头的底面连通至反应腔，用于将第一、二气体源内的气体依次经气体扩散室、气体通道传输至反应腔内。可选的，同一扩散室内要么只被通入第一气体要么只被通入第二气体。可选的，所述开关装置包括第一阀与第二阀，该扩散室通过第一阀与第一气体源连接，通过第二阀与第二气体源连接。可选的，所述气体喷淋头内设置有至少两层气体扩散区：第一气体扩散区、第二气体扩散区，所述第一气体扩散区位于所述第二气体扩散区的上方，每一气体扩散区内均设置有相互气体隔离的至少两个扩散室。可选的，所述气体供应装置还包括用于连接第一、二气体源与每一扩散室的气体管路；所述气体管路包括一阀组，通过所述阀组内阀的开关切换可实现某一个或某一些扩散室通入的气体在第一气体与第二气体之间转换；用于连接第一气体源的气体管路包括两路，一路直接连接于第一气体扩散区的一个扩散室，另一路通过所述阀组连接于第一气体扩散区的另一个扩散室；用于连接第二气体源的气体管路包括两路，一路直接连接于第二气体扩散区的一个扩散室，另一路通过所述阀组连接于第二气体扩散区的另一个扩散室。根据本专利技术的又一个方面，提供一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔内参与反应并在基片表面生成膜层；气体管路，与第一、二气体源相连，用于传输第一、二气体；气体喷淋头，与气体管路相连，用于将第一、二气体送入反应腔内，所述气体喷淋头内设置有：第一气体扩散区、第二气体扩散区，所述第一气体扩散区位于所述第二气体扩散区的上方，所述第一气体扩散区包括相互气体隔离的两个扩散室，所述第二气体扩散区包括相互气体隔离的两个扩散室，第二气体扩散区的扩散室位于第一气体扩散区的扩散室正下方；多个气体通道，分别与所述第一气体扩散区的两个扩散室、第二气体扩散区的两个扩散室相连通，用于将各扩散室内的气体导入反应腔内；所述第一气体扩散区的两个扩散室中的至少一个以及第二气体扩散区的两个扩散室中的至少一个所容纳的气体种类能够在第一气体与第二气体之间切换。可选的，所述第一、二气体扩散区呈圆形，所述第一或第二气体扩散区内的扩散室呈环形或呈扇形。根据本专利技术的再一个方面，提供一种具有如前所述气体供应装置的MOCVD处理装置。附图说明图1是一典型的MOCVD处理装置的结构示意图；图2至图4是本专利技术一个实施例的示意图；图5是图2实施例的变更例；图6是图2实施例的又一变更例。具体实施方式图1示出一典型的MOCVD处理装置，其包括反应腔100，反应腔100上方设置一气体喷淋头120(也可称为气体注入装置)。图1中，反应腔100包括一外壳105，外壳105通过真空泵110使反应腔100保持真空。基座111支撑一个或多个待加工的基片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔(10)内参与反应并在基片表面生成膜层；气体管路，与第一、二气体源相连，用于传输第一、二气体；气体喷淋头(14)，与气体管路相连，用于将第一、二气体送入反应腔内，所述气体喷淋头内设置有：第一气体扩散区(15)、第二气体扩散区(17)，所述第一气体扩散区位于所述第二气体扩散区的上方，所述第一气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(A1与A2)，所述第二气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(B1与B2)；多个气体通道，分别与所述第一气体扩散区的所述两个扩散室、第二气体扩散区的所述两个扩散室相连通，用于将各扩散室内的气体导入反应腔内；所述第一气体扩散区的两个扩散室中的至少一个以及第二气体扩散区的两个扩散室中的至少一个所容纳的气体种类能够在第一气体与第二气体之间切换。

【技术特征摘要】
1.一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔(10)内参与反应并在基片表面生成膜层；气体管路，与第一、二气体源相连，用于传输第一、二气体；气体喷淋头(14)，与气体管路相连，用于将第一、二气体送入反应腔内，所述气体喷淋头内设置有：第一气体扩散区(15)、第二气体扩散区(17)，所述第一气体扩散区位于所述第二气体扩散区的上方，所述第一气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(A1与A2)，所述第二气体扩散区至少包括相互气体隔离的两个扩散室(B1与B2)；多个气体通道，分别与所述第一气体扩散区的所述两个扩散室、第二气体扩散区的所述两个扩散室相连通，用于将各扩散室内的气体导入反应腔内；所述第一气体扩散区的两个扩散室中的至少一个以及第二气体扩散区的两个扩散室中的至少一个所容纳的气体种类能够在第一气体与第二气体之间切换。2.如权利要求1所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，所述气体管路包括一阀组(30)，通过所述阀组内阀的开关切换可实现某一个或某一些扩散室通入的气体在第一气体与第二气体之间转换。3.如权利要求2所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，用于连接第一气体源的气体管路包括两路，一路(211)直接连接于第一气体扩散区的一个扩散室(A2)，另一路(212、31)通过所述阀组(30)连接于第一气体扩散区的另一个扩散室(A1)；用于连接第二气体源的气体管路包括两路，一路(221)直接连接于第二气体扩散区的一个扩散室(B1)，另一路(222、32)通过所述阀组(30)连接于第二气体扩散区的另一个扩散室(B2)。4.如权利要求3所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，所述阀组包括四个阀(V1，V3，V4与V2)，该四个阀由气体管连接成一个首尾相通的圆环，相邻阀之间的气体管上设置有接口；其中，阀(V1)与阀(V2)之间的接口与所述第一气体源相连通，阀(V2)与阀(V4)之间的接口与所述第一气体扩散区的一扩散室(A1)相连通，阀(V4)与阀(V3)之间的接口与所述第二气体源相连通，阀(V3)与阀(V1)之间的接口与所述第二气体扩散区的一扩散室(B2)相连通。5.如权利要求1所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，所述气体供应装置还包括第三气体源，用于提供第三气体，所述第三气体被通入反应腔后并不参与反应。6.如权利要求5所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，所述气体喷淋头内还设置有第三气体扩散区，用于容纳所述第三气体。7.如权利要求5所述的用于MOCVD的气体供应装置，其特征在于，所述第一气体扩散区内扩散室的数目大于2，所述第二气体扩散区内扩散室的数目大于2。8.一种用于MOCVD的气体供应装置，包括：第一气体源与第二气体源，分别用于供应第一气体与第二气体，第一、二气体在反应腔内参与反应并在基片表面生成膜层；气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭世平，杜志游，姜勇，范文远，陈耀，何乃明，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31