一种薄膜沉积装置制造方法及图纸

一种利用反应源气体G1、G2将薄膜沉积到衬底113的表面的装置101被公开。所述装置101包括：i）被配置为容纳所述衬底的支撑设备111；和ii）被放置为与所述支撑装置相邻的旋转器105。具体地，旋转器105包括用于连接到发动机的轴毂106，一个或多个连接到轴毂106的叶片201。特殊地，所述一个或多个叶片201是运行着的以在一个平面上围绕轴毂旋转以便驱动反应源气体G1、G2的流体流动，以便将所述反应源气体G1、G2分布在衬底113的表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜沉积装置,其中反应源气体(precursor gases)被引入所述装置以便将薄膜沉积到衬底的表面上。
技术介绍
薄膜沉积技术通常被用于将半导体材料沉积到衬底上以制造集成电路设备或者光电设备。例如，MOCVD是一种将半导体材料如氮化镓(GaN)沉积到衬底上的方法。MOCVD方法在具有温度控制的环境的反应室中执行以激发反应源气体沉积到一个放置在所述反应室中的加热衬底上，同时减少反应源气体寄生沉积到不想要的区域，如更凉一些的室壁。第一反应源气体包括一种第III族元素例如镓(Ga)，第二反应源气体包括一种第V族元素例如氮(N)。这些反应源气体被引入所述反应室以将化合物半导体如GaN沉积到所述加热衬底的表平面上。净化气体如氮气(N2)和氢气(H2)同样被引入所述反应室以最小化在所 述反应室内不想要区域上的反应源气体沉积。载气如N2和H2在MOCVD操作中被使用以将所述反应源气体移向所述加热衬底。通常，所述反应源气体被沿着垂直或平行于所述加热衬底的表平面的方向引入所述反应室。为了确保反应源气体在所述加热衬底的主表平面上发生化学反应以形成化合物半导体，这些反应源气体必须在所述衬底表面之上彼此靠近。当那些反应源气体在被引入反应室彼此靠近时，出现的一个问题是不希望的相互气相反应发生了，这将折损反应源的效果并因此影响沉积在衬底上的化合物半导体的质量。因此，本专利技术的目的是解决薄膜沉积技术，尤其是在化学气相沉积(CVD chemicalvapour deposition)技术中将反应源气体引入反应室的传统方法的局限性。
技术实现思路
本专利技术第一方面是一种利用反应源气体将薄膜沉积到衬底表面的装置。所述装置包括i) 一个支撑装置被配置为支撑所述衬底；和ii) 一个旋转器(spinner)被设置在邻近所述支撑设备。具体地，所述旋转器有一个用于连接到发动机的轴毂(hub)，一个或多个叶片(blades)连接到所述轴毂。特别地，所述一个或多个叶片在一个平面上运行围绕所述轴毂旋转驱动所述反应源气体的流体流动，以便将所述反应源气体分布到所述衬底表面。通过提供所述带有一个或多个运行着的围绕所述轴毂旋转的叶片的旋转器，所述反应源气体被均匀分布在所述衬底表面。否则，所述反应源气体的分布可能会局部化在衬底表面的特定区域。有利地因此，本专利技术第一方面的实施例可以保证沉积在衬底表面的薄膜的相当高的质量。本专利技术一些可选的特征在从属权利要求中限定。例如，所述旋转器的叶片可以具有一个与所述平面以一个倾斜角度倾斜的驱动面用于驱动所述反应源气体在衬底表面的分布。这可以协助加速沉积过程。此外，所述旋转器的轴毂可以包括一个轴毂入口，其中一种反应源气体通过该入口被引入所述轴毂的内部，所述一个或多个叶片中的每一个也有一个叶片出口，通过该出口所述反应源气体被从对应的叶片内部分配(dispensed)，其中，轴毂和叶片内部相互流体连通。通过这种方式，旋转器可以进一步作为气体分配器以将反应源气体指引到衬底表面。可选地，所述一个或多个叶片中的每个是一个螺旋桨以产生额外的力将反应源气体驱向所述衬底表面。本专利技术的第二方面是一种利用反应源气体将薄膜沉积到衬底表面的装置，具体地，所述装置包括i) 一个支撑装置被配置为支撑所述衬底；ii)多套(set)气体供应源，每套气体供应源被配置用于供应反应源气体；和iii) 一个气体分配器被配置用于将反应源气体引导至所述衬底表面。具体地，所述气体分配器有多套隔室，每套隔室均配置用于接收来自于对应套的气体供应源的反应源气体，并且每个隔室有孔，接收的反应源气体通过所述孔从所述气体分配器流向所述支撑装置。特别地，所述多套气体供应源运行以便以可控流速提供反应源气体中的至少一种。更进一步，气体分配器的每个隔室的孔是均匀分布的。多套隔室中的一个与相应的其他套隔室相比，在气体分配器中心具有较大的体积，而 在气体分配器的边缘具有较小的体积。通过控制第一套和第二套隔室之间相对的气体流速，沉积的薄膜厚度均匀度被协调和改善。本专利技术的第三个方面是一种与本专利技术第二个方面类似的装置。然而，与之相反的是，所述气体分配器的多套隔室的体积相同。多套隔室中的一个与相应的其他套隔室相比，在气体分配器中心具有较多的孔，而在气体分配器的边缘有较少的孔。通过控制第一套和第二套隔室之间相对的气体流速，沉积的薄膜厚度均匀度被协调和改善。通过改善沉积在衬底上的薄膜的厚度均匀度，本专利技术第二方面的实施例可以保证沉积到衬底表面的薄膜的相当高的质量。附图说明本专利技术实施例将被描述，仅仅通过示例的方式，参考以下附图 图I显示的是根据本专利技术第一实施例的具有气体分配器和旋转器的MOCVD反应室； 图2是第一实施例中使用中的旋转器的立体示意 图3a和图3b分别是图2中的旋转器顶视图和底视 图4是图2中的旋转器的叶片的横截面视图，并且显示了叶片周围的气流； 图5显示的是图2的旋转器中具有内部分隔的叶片； 图6显示的是图2中具有水槽的旋转器； 图7a和图7b分别是图6的旋转器的顶视图和底视 图8是根据本专利技术第二实施例的旋转器的立体示意 图9a和图9b分别是图8的旋转器的顶视图和底视 图IOa和图IOb分别是根据本专利技术第三实施例的旋转器的顶视图和底视 图11显示的是图2的旋转器的叶片的不同配置； 图12显示的是根据本专利技术第一实施例的气体分配器； 图13显示的是根据本专利技术第二实施例的气体分配器； 图14显示的是在图I的MOCVD反应室中使用的支撑衬底的承受器(susc印tors)。具体实施例方式附图I显示了 MOCVD反应室101，包括连接到一个或多个气体供应源的气体分配器103，根据第一实施例的用于将一种或多种气体引入MOCVD反应室101的旋转器105，连接到一个或多个气体供应源的气体入口 107，将气体入口 107连接到旋转器105的串通件(feedthrough) 109，和将衬底放置在其上的承受器111. 具体地，串通件109被连接到旋转器105的轴毂106。在旋转器105、气体入口 107和串通件109内还包括多种提供相互流体连通的通道，因此，气体可以从气体入口 107流经串通件109到达旋转器105，随后从旋转器105进入MOCVD反应室101。气体入口 107还包括驱动串通件109的发动机。当发动起被运行驱动串通件109时，串通件109进而驱动旋转器105的轴毂106使得旋转器105转动。在MOCVD反应室101运行期间，衬底113被加热器加热并随着承受器111旋转。第一反应源气体Gl经由旋转器105引入MOCVD反应室101，而第二反应源气体G2和净化气体(purging gases) G3经由气体分配器103引入。特别地，反应源气体G1、G2和净化气体G3 在通常垂直于衬底113的表平面的下行方向上被引入MOCVD反应室101。第一反应源气体Gl是包括第III族元素如镓(Ga)的有机金属气体。第一反应源气体Gl的例子有三甲基镓(TMG)、三甲基铟(TMI)、三甲基铝(TMA)以及它们的混合物。第二反应源气体G2是包括第V族元素如氮(N)的有机金属气体。第二反应源气体G2的一个例子是氨气(NH3)。净化气体G3协助第一和第二反应源气体Gl、G2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用反应源气体将薄膜沉积到衬底表面的装置，所述装置包括：支撑装置被配置为容纳所述衬底；和旋转器被放置于与所述支撑装置相邻，所述旋转器包括：连接到发动机的轴毂；和一个或多个连接到所述轴毂的叶片，其中，所述一个或多个叶片是运行着的以在一个平面上围绕所述轴毂旋转驱动所述反应源气体流体流动，以便将所述反应源气体分布在所述衬底表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柯定福，黎子兰，丁佳培，拉加万德拉·拉温德拉，
申请(专利权)人：先进科技新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：