用于化学气相沉积工艺的喷淋头制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于在衬底上进行化学气相沉积工艺的喷淋头，包括：金属主体层，在进行化学沉积工艺时的温度低于300摄氏度；外表面层，位于所述金属主体层的靠近衬底一侧的表面，所述外表面层在进行化学气相沉积工艺时的温度高于所述金属主体层的温度。本实用新型专利技术提高了化学气相沉积工艺形成的外延材料层的质量，也提高了化学气相沉积设备的产能和效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及化学气相沉积(CVD)
，特别涉及用于化学气相沉积エ艺的喷淋头。
技术介绍
MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的ー种新型气相外延沉积エ艺。它以III族、II族元素的有机化合物和V、 VI族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料，以热分解反应方式在基座上进行沉积エ艺，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。下面对现有的化学气相沉积エ艺的原理进行说明。具体地，以MOCVD为例，请參考图I所示的现有的化学气相沉积设备的结构示意图。手套箱10内形成有相对设置的喷淋头11和基座12。所述喷淋头11内可以设置多个喷淋头通孔，所述喷淋头11用于提供源气体。所述基座12上通常放置多片衬底121，所述衬底121的材质通常为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或InP。所述基座12的下方还形成有加热单元13，所述加热単元13对所述衬底121进行加热，使得所述衬底121表面的温度达到化学气相沉积エ艺需要的温度。所述喷淋头11内通常设置有冷却単元，在加热单元13对衬底121加热时，该冷却単元持续工作，使得所述喷淋头11的温度小于200摄氏度。在进行MOCVDエ艺时，源气体自喷淋头11的喷淋头通孔进入基座12上方的反应区域(靠近衬底121的表面的位置)，所述衬底121由于加热単元13的热辐射作用而具有一定的温度，从而该温度使得源气体之间进行化学反应，从而在衬底121表面沉积外延材料层。在实际中发现，现有的化学气相沉积エ艺形成的外延材料层的质量不高，化学气相沉积设备的产能和效率也无法满足应用的要求。
技术实现思路
本技术实施例解决的问题是提供了一种新的喷淋头，提高了化学气相沉积エ艺形成的外延材料层的质量，也提高了化学气相沉积设备的产能和效率。为了解决上述问题，本技术提供一种用于在衬底上进行化学气相沉积エ艺的喷淋头，包括金属主体层，在进行化学沉积エ艺时的温度低于300摄氏度；外表面层，位于所述金属主体层的靠近衬底ー侧的表面，所述外表面层在进行化学气相沉积エ艺时的温度高于所述金属主体层的温度。可选地，所述金属主体层中具有冷却介质流动，该冷却介质用于对所述金属主体层进行冷却，使得所述金属主体层的温度低于300摄氏度。可选地，所述外表面层上设置有温控装置，用于控制外表面层的温度，使得所述外表面层的靠近衬底ー侧的温度范围为300 800摄氏度。可选地，所述外表面层的厚度范围为10微米到5毫米。可选地，所述外表面层通过机械方式与所述金属主体层结合，使得所述外表面层可以从所述金属主体层上移除。可选地，所述外表面层的靠近衬底ー侧的表面为粗糙表面。可选地，所述外表面层的靠近衬底ー侧的表面的粗糙度范围为200纳米 100微米。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术提供的喷淋头包括金属主体层和位于所述金属主体层的靠近衬底ー侧的表面的外表面层，在进行化学气相沉积エ艺时的温度高于金属主体层的温度，这样在进行化学气相沉积时，外表面层的靠近衬底ー侧的表面形成的沉积层较为致密，減少了化学气相沉积エ艺过程中沉积在外表面上材料脱落的可能性和脱落的量，減少了由此产生的对衬底上形成的外延材料层的沾污，提高了化学气相沉积エ艺的质量，并减少了对喷淋头的清洗和维护，提高了化学气相沉积设备的产能和效率，由于外表面层的温度高于金属主体层的温度，从而减少了喷淋头与衬底之间的温度差，减轻喷淋头与衬底之间的涡流，提高衬底上形成的外延材料层的均匀性；进ー步优化地，所述外表面层通过机械方式与所述喷淋头主体結合，使得外表面层可以从所述金属主体层上移除，从而该外表面层可以作为常用备件(spare parts)，在使用一段时间后，可以灵活更换，无需多余的维护工作；进ー步优化地，所述外表面层的温度范围为300 800摄氏度之间，该温度范围能保证在外表面层上形成的沉积层结构致密、不易脱落，并有利于改善气体分布的均匀度，同时节省源气体的用量；进ー步优化地，所述外表面层的靠近衬底ー侧的表面为粗糙的表面，从而在化学气相沉积エ艺过程中在所述外表面层的靠近衬底ー侧的表面形成的的沉积层不容易脱落，从而进一步减少了对衬底上形成的外延材料层的沾污，提高了化学气相沉积エ艺的质量。附图说明图I是现有技术的化学气相沉积设备的结构示意图；图2是本技术第一实施例的喷淋头的结构示意图；图3是本技术第二实施例的喷淋头的结构示意图；图4是本技术第三实施例的喷淋头的结构示意图。具体实施方式现有的喷淋头通常是由不锈钢制作的，并且喷淋头的靠近衬底ー侧的表面的温度通常低于200摄氏度。在化学气相沉积エ艺的过程中，喷淋头的靠近衬底ー侧的表面上也会形成沉积层，但是由于喷淋头的靠近衬底ー侧的表面材质为不锈钢，再加上该表面的温度很低，导致在该表面上形成的沉积层的质地较为稀疏和松散，在化学气相沉积エ艺过程中，喷淋头的靠近衬底ー侧的表面的形成的沉积层容易从该表面脱落，形成粉尘颗粒，对在衬底上生长的外延材料层造成污染，产生杂质缺陷。因此，在每ー炉化学气相沉积エ艺完成后，都要进行大量的清理、清洁工作。这样做不仅会影响化学气相沉积エ艺的质量，还会影响化学气相沉积设备的产能和效率。为了解决上述问题，本技术提供一种用于在衬底上进行化学气相沉积エ艺的喷淋头，所述喷淋头包括金属主体层和位于所述金属主体层的靠近衬底ー侧的外表面层，在进行化学气相沉积エ艺时，所述金属主体层的温度不超过300摄氏度，所述外表面层的温度大于所述金属主体层的温度，通过提高所述外表面层靠近衬底 ー侧的表面温度，使得在所述外表面层的靠近衬底ー侧的表面形成的沉积层变得较为致密，不易脱落，因此能够減少在化学气相沉积エ艺过程中的喷淋头的表面的沉积层的脱落，从而减少对衬底上形成的外延材料层的污染，提高化学气相沉积エ艺的质量，减少对喷淋头的清洗维护工作，因而提高了化学气相沉积设备的产能和良率，并且由于提高了外表面层的温度，也使得衬底与喷淋头之间的温差减小，有利于消除衬底和喷淋头之间的涡流，使得衬底上的源气体的分布更为均匀，提高衬底上的外延材料层的均匀度。下面结合实施例对本技术的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本技术的技术方案，请參考图2所示的本技术第一实施例的喷淋头的结构示意图。所述喷淋头包括金属主体层100和外表面层102,所述外表面层102位于所述金属主体层100的靠近衬底的ー侧。所述金属主体层100的材质通常为金属，比如，所述金属主体层100的材质可以为不锈钢，也可以为铝。本实施例中，所述金属主体层100的材质为不锈钢。所述金属主体层100作为喷淋头的主体，其内部可以有冷却介质流动，这样可以对金属主体层100进行冷却，防止金属主体层100的温度过高。所述金属主体层100内形成有金属主体层通孔101，用于使得源气体均匀分散通过。以化学气相沉积エ艺为例，所述金属层主体通孔101可以包括交叉排布的第一通孔和第二通孔，其中第一通孔用于流过III族气体，第二通孔用于流过V族气体。本技术实施例所述的外表面层102位于所述金属主体层100的靠近衬底(未图不)和基座(未图不)的表面。如在图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于化学气相沉积エ艺的喷淋头，其特征在于，包括 金属主体层，在进行化学沉积エ艺时的温度低于300摄氏度； 外表面层，位于所述金属主体层的靠近衬底ー侧的表面，所述外表面层在进行化学气相沉积エ艺时的温度高于所述金属主体层的温度。2.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在于，所述金属主体层中具有冷却介质流动，该冷却介质用于对所述金属主体层进行冷却，使得所述金属主体层的温度低于200摄氏度。3.如权利要求I所述的喷淋头，其特征在于，所述外表面层上设置有温控装置，用于控制外表面层...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁秉文，陈勇，叶芷飞，
申请(专利权)人：光达光电设备科技嘉兴有限公司，
类型：实用新型
国别省市：