本发明专利技术公开了一种ＭＯＣＶＤ设备新型喷淋头装置，该装置包括一气体分配单元和一喷射室围设形成一密闭空间，该气体分配单元包括一进气端面和若干进气分组隔板，进气端面包括若干气体通过区和若干气体阻挡区，进气分组隔板将所述进气端面按照不同进气组相互隔断；喷射室包括一出气端面和若干出气隔板，出气端面上开设若干贯通出气孔，出气隔板分隔喷射室；气体分配单元的气体通过区和所述喷射室的出气孔构成若干垂直分隔气路单元，同一进气分组隔板内的若干垂直分隔气路单元构成一组垂直分隔气路。本发明专利技术采用气路垂直分隔设计思想，气流分隔完成后不同气体按各自通道交替间隔进气，实现了不同气体的隔离输送并最终在同一空间实现均匀混合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属有机化学气相沉积设备，尤其是一种M0CVD设备新型喷淋头直o
技术介绍
金属有机化学气相沉积设备(Metal Organic Chemical VaporD印osition，简称 MOCVD)是制备高亮度发光二极管、大功率激光器和高电子迁移率晶体管等薄膜器件的关键 工艺设备。组份均勻、厚度均勻、界面陡峭是薄膜生长的基本要求，提高薄膜生长的均勻性 是M0CVD反应器持续改进的核心任务。一种主流的垂直式反应器采用喷淋头近距离喷射以 达到提高均勻性，多片生长的目的。提高均勻性的一个主要方法就是改进喷淋头的结构，以 实现多组份气体独立送气，接近衬底前充分混合，同时最大限度的减少寄生反应和喷淋头 上的高温寄生沉积的目的。一专利技术名称为《用于金属有机物化学气相淀积设备的大面积梳状喷淋头》(中国申 请号CN200710035447. 2A，公开日2008年2月13日)，介绍了一种大面积梳状形式的喷淋 头，可实现III族与V族源气体分别从喷淋头整体结构两侧独立送气，并在反应腔衬底上方 均勻喷射，其实现的方法采用总管1、4进气，支管送气，两类气源支管3交错排列，并在同 侧加工均勻布置的喷淋孔，这类装置可采用长方形整体结构，也可采用圆形整体结构，如图 1所示。该专利技术的优点是基本实现了送入两种源气体且使其在喷入反应室之前相互隔离， 到达衬底上方反应时混合均勻；其缺点是(1)以上专利技术尽管实现独立送气，但气体从总管 接头处到达每个支管末端可能存在压力不均，使得从各支管小孔喷出气体的流速不均，最 终导致衬底表面气流不均影响外延效果。(2)喷淋头要求气体喷出方向必须垂直于衬底表 面，上述专利技术仅通过管壁钻孔的结构很难保证做到这一点。⑶尽管当前所有M0CVD喷淋头 整体结构上均为两路气体分隔进气再混合，但不排除某些特殊方式下可能需要增加第三种 甚至更多种独立进气气路，上述专利技术显然不支持这种情况。另一篇专利技术名称为《Multi-GAS Straight Channel Showerhead》的美国专利(申 请号US2009/0098276A1，公开日2009年4月16日)是目前M0CVD设备最通用的喷淋头 形式，图2表达了它的结构特点，III族与V族源气体分别从进气口 131和132进入喷淋头 装置104的第一进气总通道144和第二进气总通道145，通过第一支路通道142和第二支路 通道143，最终进入混合通道150，出气后向衬底喷射。该装置的特点是(1)气体分配通道 为水平分层直通道，与喷射室连接采用金属空心管，空心管与进气通道的连接处采用焊接， 保证两路反应气体的独立输运；(2)喷射室内气路通道之间相间有与之平行的水冷通道， 用以冷气喷射气体，提高温度均勻性。(3)喷淋装置底部的喷射孔相间水冷通道交错密集 排列，其方案中提及在靠近反应壁处，喷射孔采用大孔或密集孔以防止边界流场不稳定，影 响周边基片沉积的质量。(4)该专利还提出在喷淋装置底部打孔时分区域完成，即一个区 域内只完成一种气体的喷射，区域划分的方法可采用径向分割或同心圆式分割。以上专利技术 的优缺点在于优点基本实现了送入两种源气体且使其在喷入反应室之前相互隔离，到达衬底上方反应时混合均勻；缺点(1)装置受水平式分层进气通道的限制，通道之间的连 通只能采用金属空心管焊接，但喷射室的小孔成千上万，且数量随面积增加而迅速增加，要 求穿管焊接的点太多，太密集，现有的焊接工艺很难保证其不变形且不漏气。一旦有漏气整 体就报废。(2)水冷通道与气体通道相互平行，势必占据装置垂直于气流方向的喷射有效面 积，降低了整个区域气流喷射的均勻性。(3)利用靠近反应壁处的大孔或密集孔提高喷射气 体的流速，这部分气体包含有反应气体，势必造成反应气体耗气量增加，同时相间的水冷通 道，难于保证周边流场的稳定性和均勻性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术采用气路垂直分隔的设计思想，气流分隔完成后不同气体 按各自通道交替间隔进气，实现了不同气体的隔离输送并最终在同一空间实现均勻混合， 避免了焊接成千上万个密集金属空心管，采用简单加工工艺即可实现。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案—种M0CVD设备新型喷淋头装置，其特征在于，所述喷淋头装置包括一气体分配 单元和一喷射室围设形成一密闭空间，其中所述气体分配单元包括一进气端面和若干进气分组隔板，所述进气端面包括若干 气体通过区和若干气体阻挡区，所述进气分组隔板将所述进气端面按照不同进气组相互隔 断；所述喷射室包括一出气端面和若干出气隔板，所述出气端面上开设若干贯通出气 孔，所述出气隔板分隔所述喷射室；其中，所述气体分配单元的气体通过区和所述喷射室的出气孔构成若干垂直分隔 气路单元，所述同一进气分组隔板内的若干垂直分隔气路单元构成一组垂直分隔气路。比较好的是，所述气体分配单元和所述喷射室分别包括周边闭合的第一环形部和 第二环形部，所述进气端面、出气端面分别为所述第一、第二环形部的一封闭端面。比较好的是，所述进气端面上有交替的若干开口，所述开口部分形成所述气体通 过区，所述未开口部分形成所述气体阻挡区，所述进气分组隔板和所述出气隔板均为直板。比较好的是，以所述进气端面中心点为圆心的若干扇形区内划分若干环形区域， 在所述环形区域内有交替的若干开口，所述开口部分形成所述气体通过区，所述未开口部 分形成所述气体阻挡区，所述进气分隔板为以进气端面中心点为圆心的环形隔板，所述出 气隔板为以所述出气端面中心点为圆心的径向隔板。比较好的是，以所述进气端面中心点为圆心的若干同一圆环区域内，分别有开口 部分和未开口部分，所述开口部分形成所述气体通过区，所述未开口部分形成气体阻挡区， 所述出气隔板为以所述出气端面中心点为圆心的环形隔板。比较好的是，所述喷射室的出气端面中心设置一第三环形部，所述出气隔板自第 三环形部外周壁辐射状延伸至所述第二环形部的内壁。比较好的是，所述出气隔板包括直板，锯齿形板或者的波浪状板。比较好的是，所述喷射室包括一裙边气帘，所述裙边气帘嵌设在所述第二环形部 内外侧之间的若干裙边孔。比较好的是，所述喷射室的所述出气孔两两之间设置一水冷通道。附图说明下面，参照附图，对于熟悉本
的人员而言，从对本专利技术方法的详细描述 中，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。图1是现有技术中一中国专利技术专利申请案的结构示意图；图2是现有技术中一美国专利技术专利申请案的结构示意图；图3a 3c是本专利技术喷淋头装置第一实施例结构示意图，其中3a是其气体分配单 元的下部结构示意图，图3b是喷射室的结构图，图3c是图3a、3b组合后的喷淋头装置示意 图；图4a 4c是本专利技术喷淋头装置第二实施例结构示意图，其中图4a是气体分配单 元的下部结构示意图，图4b是喷射室的结构图，图4c是图4a、4b组合后的喷淋头装置示意 图；图5a 5b是前述第二实施例应用在两种不同场合时由气体分配单元入气的示意 图；图6a 6c是图5a和5b的一种变形的结构，其中，图6c是图4b的一种变形结构， 图6a和6b是该结构应用在两种不同场合时的气体分配单元入气示意图；图7a 7b是本专利技术喷淋头装置第三实施例的结构示意图8是图3b的一种变形结构示意图9是图6c的一种变形结构示意图10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＭＯＣＶＤ设备新型喷淋头装置，其特征在于，所述喷淋头装置包括一气体分配单元和一喷射室围设形成一密闭空间，其中： 所述气体分配单元包括一进气端面和若干进气分组隔板，所述进气端面包括若干气体通过区和若干气体阻挡区，所述进气分组隔板将所述进气端面按照不同进气组相互隔断； 所述喷射室包括一出气端面和若干出气隔板，所述出气端面上开设若干贯通出气孔，所述出气隔板分隔所述喷射室； 其中，所述气体分配单元的气体通过区和所述喷射室的出气孔构成若干垂直分隔气路单元，所述同一进气分组隔板内的若干垂直分隔气路单元构成一组垂直分隔气路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭继忠，
申请(专利权)人：彭继忠，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。