双喷头MOCVD反应室制造技术

本发明专利技术公开了一种金属有机气象化学沉积反应室，所述反应室包括：腔体，所述腔体包括顶板、底板和侧壁，所述顶板底板和侧壁围成基本封闭的腔室；上进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的上部与气源连通；下进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的下部与气源连通；托盘组件，固定设置在所述反应腔体内的中部，所述托盘组件包括上基底托盘和下基底托盘，所述上基底托盘和下基底托盘相背对设置，所述上基底托盘与所述上进气喷淋头相对；所述下基底托盘与所述下进气喷淋头相对；加热器，位于上基底托盘和下基底托盘之间。通过这种反应室能够有效提高空间利用率、气体利用率及热能的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体薄膜沉积设备，特别涉及到制备氮化镓基半导体的有机金属化学气相沉积(MOCVD)设备的反应室结构。
技术介绍
金属有机气象化学沉积(MetalOrganic Chemical Vapor Deposit1n，简称MOCVD)设备，用于化合物半导体氮化镓、砷化镓、磷化铟、氧化锌等功能结构材料的制备，尤其适合规模化工业生产，因此成为目前化合物半导体外延材料生产和研宄的关键设备，是当前生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，应用领域广泛。MOCVD生长是一种非平衡生长技术，利用带有金属原子的如烷基类有机源反应物(MO源)和氢化物(如册13等)通过氮气或氢气载气携带到反应室内，在一定压力、温度条件下，在基底上沉积外延生成化合物半导体薄膜。为了金属有机气象化学沉积设备的产能，现有技术中通常采用扩大基底托盘面积的方式来实现，然而随着基底托盘面积的增大，反应室的尺寸也越来越大，这增加了设备的成本和技术的复杂性。
技术实现思路
本专利技术正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利技术要解决的技术问题包括提供一种金属有机气象化学沉积设备，该设备能够提高金属有机气象化学沉积设备的产能和效率。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面提供了一种金属有机气象化学沉积反应室，所述反应室包括:腔体，所述腔体包括顶板、底板和侧壁，所述顶板底板和侧壁围成基本封闭的腔室；上进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的上部与气源连通；下进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的下部与气源连通；托盘组件，位于所述反应腔体内的中部，所述托盘组件包括上基底托盘和下基底托盘，所述上基底托盘和下基底托盘相背对设置，所述上基底托盘与所述上进气喷淋头相对；所述下基底托盘与所述下进气喷淋头相对；加热器，位于上基底托盘和下基底托盘之间。优选地，所述上基底托盘的上表面和所述下基底托盘的下表面上形成有多个晶片承载槽。优选地，所述上基底托盘和下基底托盘上下对称设置。优选地，所述加热体包括电阻加热体，同一电阻加热体与所述上基底托盘和下基底托盘之间的距离相等。优选地，所述反应室还包括晶片卡持装置，所述晶片卡持装置设置在所述下基底托盘上；所述晶片卡持装置包括位于所述晶片承载槽的开口内侧的柔性突出部，所述柔性突出部向所述晶片承载槽开口的中部突出预定的距离。优选地，所述腔室的形状为圆筒形。优选地，所述托盘组件还包括设置旋转装置，所述旋转装置与所述上基底托盘和下基底托盘驱动连接。优选地，在反应室腔体侧壁分别设有独立的上尾气排气口和下尾气排气口，所述上尾气排气口与上基底托盘的侧部相对；所述下尾气排气口与所述下基底托盘相对。优选地，所述上进气喷淋头和下进气喷淋头共用气源。根据本专利技术的另一个方面提供了一种金属有机气象化学沉积反应室设备，包括一个或多个反应室，其中所述反应室中的至少一个采用如上述任一项所述的反应室。本专利中一个反应腔室配备有两个喷头，产能效率比目前现有技术的单喷头反应室显著提高。在设备制造成本上，即同样产量的MOCVD设备，采用本技术设备制造成本大大降低。此外，在设备使用成本上，由于两个喷头共用一个腔体，气体总耗用量降低，两个基底托盘公用一个加热器，电能利用效率提高一倍，同时也保证加热的温度一致性。【附图说明】以下参考附图是对具体实施例的详细描述，将会更好地理解本专利技术的内容和特点，其中:图1是本专利技术具体实施例中金属有机气象化学沉积设备的反应室结构示意图。图2是本专利技术具体实施例中上进气喷淋头与上基底托盘的结构示意图。图3是本专利技术具体实施例中下基底托盘局部结构示意图。图4是本专利技术具体实施例中晶片卡持装置局部结构示意图。【具体实施方式】为了更好地理解本专利技术的实质，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的说明。然而该【具体实施方式】仅仅是对本专利技术优选技术方案的举例，并不能理解为对本专利技术保护范围的限制。图1是本专利技术【具体实施方式】的结构示意图，应理解，本公开的附图重点示出根据本专利技术的一个实施方式的构成特征，这些附图并不意在示出设备中的每一个单个部件。图1示出了本专利技术具体实施例中的一种金属有机气象化学沉积反应室。其中，所述反应室包括:一反应室腔体10，所述反应室腔体用于提供反应的场所以及承载其它用于反应的部件。在所述腔体中进行金属有机气象化学沉积反应时，该腔体适于保持预先设定的温度和压力等反应所需要的环境条件。具体而言，所述反应室包括顶板、底板和侧壁，依靠所述顶板底板和侧壁围成基本封闭的腔室。优选地，该反应室腔体10为圆筒状；圆筒状的腔体便于封闭而且能够减小反应气体在腔体中产生的气流扰乱。上进气喷淋头21，设置于所述反应室腔体内的上部。优选地，所述上进气喷淋头固定设置于所述反应室腔体的所述顶板上，所述上喷淋头与气源连通，所述气源提供金属有机气象化学沉积反应气体，例如MO源和氢化物NH3，在所述喷淋头内实现混气、勾气，以利于有效反应。下进气喷淋头22，设置于所述反应室腔体内的下部，优选地，所述下进气喷淋头固定设置于所述反应室腔体的所述底板上，所述下喷淋头也与气源连通，实现对气源提供的金属有机气象化学沉积反应气体的混气、匀气。优选地，两个喷淋头共用MOCVD系统中的气体输运模块，在到达反应腔室前一分为二分别进入上进气喷淋头21和下进气喷淋头22。这样可保证气体压力流量等参数的一致性，有利于保证上下托盘上形成外延材料的一致性。一托盘组件，固定设置在所述反应腔体内的中部，所述托盘组件包括上基底托盘31和下基底托盘32，所述上基底托盘和下基底托盘相对设置。所述上基底托盘31与所述上进气喷淋头相对，用于承载上喷淋头21喷射出来的气体反应而生成的晶片。所述下基底托盘32与所述下进气喷淋头相对，用于承载下喷淋头22喷射出来的气体反应而生成的晶片。进气喷淋头21与上基底托盘31的结构位置如图2所示，气体从喷淋头进气管211进入喷淋头，经过喷淋头混气匀气后喷射到下方正对应的基底托盘31上，MO源和氢化物见13在基底上反应沉积生成氮化物材料。同理，可以理解下进气喷淋头22与下基底托盘32的结构位置及工艺过程。通过这种方式能够有效地利用现有的反应腔体内部空间。因为在两个方向上具有喷淋头和基底托盘，所以在同样的反应腔体空间内的产能效率比目前现有技术的反应室显著提高。此外由于多个喷淋头共用一个腔体，使得在所述腔体内气体总耗用量降低，能够节省材料。优选地，如图2所示，所述上基底托盘和所述下基底托盘上形成有多个晶片承载槽，所述多个晶片承载槽均匀分布在所述上基底托盘和所述下基底托盘上。反应气体从喷淋头直接喷射到对应的基底托盘上后，在基底托盘的晶片承载槽中外延形成半导体材料。通过晶片承载槽的设计，能够有效地成型预定形状与尺寸的晶片，提高生产的质量。优选地，所述托盘组件中的上基底托盘和下基底托盘呈上下对称设置，基于对称的设置可以使得托盘组件整体上能够更高地利用上方空间和下方空间。上基底托盘31与下基底托盘32相背对，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属有机气象化学沉积反应室，其特征在于，所述反应室包括：腔体，所述腔体包括顶板、底板和侧壁，所述顶板底板和侧壁围成基本封闭的腔室；上进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的上部与气源连通；下进气喷淋头，设置于所述反应室腔室内的下部与气源连通；托盘组件，位于所述反应腔体内的中部；所述托盘组件包括上基底托盘和下基底托盘，所述上基底托盘和下基底托盘相背对设置，所述上基底托盘与所述上进气喷淋头相对；所述下基底托盘与所述下进气喷淋头相对；加热器，位于上基底托盘和下基底托盘之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冉军学，胡国新，李晋闽，王军喜，段瑞飞，曾一平，
申请(专利权)人：新泰中科优唯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37