喷淋头以及气相沉积设备制造技术

本发明专利技术公开了一种喷淋头以及气相沉积设备。所述喷淋头包括：喷淋头体及在喷淋头体的下方设置有至少包括导电层的热壁板，且所述导电层连接有电源，如此不仅能够吸收由加热器产生的热量从而保证一定的温度，在接通电源后，电流使得导电层通电发热，能够更好的提升所述热壁板的温度，也即使得喷淋头表面的温度得到提高，同时可以使得热壁板（喷淋头表面）的温度可以调控，以适应工艺需要。因此，本发明专利技术提供的喷淋头对气相沉积工艺的适应性大大增强，能够很大程度上提高形成的膜层的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体设备，特别是一种喷淋头以及气相沉积设备。
技术介绍
化学气相沉积例如有机金属化学气相沉积(MOCVD)工艺的基本生长过程是，将反应气体从气源引入反应腔室，利用以加热器加热的衬底引发化学反应，从而在基片上生成单晶或多晶薄膜。在MOCVD过程中，薄膜生长所需要的反应物依靠气体运输(例如流动和扩散)到达生长表面，在运输过程的同时还发生着化学反应，最终生长粒子通过吸附和表面反应，结合进薄膜晶格。在现有工艺中，通常是由喷淋头(showerhead)来提供相应的反应气体，为了防止位于喷淋头下方的加热器产生的热量对喷淋头及反应气体的影响，一般气体喷淋头都设有一个位于其下方的水冷却腔。如图1所示，喷淋头I包括III族源腔10、氨气腔11和水冷却腔12这三个层叠的腔室，III族源腔10和氨气腔11中的III族反应气体和氨气气体通过气体管道101、111分别穿过水冷却腔12进入反应腔(未图示)中反应。水冷却腔12中通入冷却水，以控制喷淋头表面的温度。然而，虽然所述水冷却腔能够起到对喷淋头及反应气体进行控温的目的，但是由于水的沸点在100°c，即便考虑到反应腔室内的环境，也不会有太大差异，因此，喷淋头的表面将维持在较低的温度(相比反应温度)，介于此，中国专利201220248004.8公开了一种新的喷淋头，如图1所示，所述喷淋头具有喷淋头本体1，和设置在喷淋头本体I下方的吸热板2，且所述吸热板2与所述喷淋头 本体I之间具有间隙，所述喷淋头本体I通过水冷却腔12冷却而处于一个较低的温度，如处于100°C以下，而所述吸热板2与所述喷淋头本体I间隔设置，所述吸热板2吸收衬底支承座(未图示)发出的热量而温度升高，所述温度高于所述喷淋头本体I的温度。然而，为进一步改进外延沉积工艺特别是MOCVD工艺，要求所述吸热板2的温度可以调整控制，而现有技术中所述吸热板2的温度不能调整控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种喷淋头，以解决现有技术中喷淋头表面温度不可控的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种喷淋头，用于MOCVD工艺，包括:喷淋头体，所述喷淋头体具有至少两个气体腔；所述每个气体腔皆具有多个气体管道贯穿所述喷淋头体的下表面；还包括一热壁板，所述热壁板间隔设置于所述喷淋头体的下方，所述热壁板具有多个通孔，至少一个气体腔的气体管道穿过所述通孔延伸到所述热壁板下方；所述热壁板至少包括导电层，所述导电层连接电源，使得所述导电层流通有电流。本专利技术还提供一种气相沉积设备，包括如上所述的喷淋头、与所述喷淋头相对设置的衬底托盘、及加热器，所述加热器用于加热所述衬底托盘。本专利技术提供的喷淋头以及气相沉积设备，在喷淋头体的下方设置有至少包括导电层的热壁板，且所述导电层连接有电源，在接通电源后，电流使得导电层通电发热，能够更好的提升所述热壁板的温度，也即使得喷淋头表面的温度得到提高，同时可以使得热壁板(喷淋头表面)的温度可以调控，以适应工艺需要。因此，本专利技术提供的喷淋头对气相沉积工艺的适应性大大增强，能够很大程度上提高形成的膜层的质量。附图说明图1为现有技术的喷淋头的结构示意图；图2为本专利技术实施例的喷淋头的结构示意图。具体实施例方式由
技术介绍
中所记载的内容可知，现有技术的喷淋头存在温度不可控的问题。本专利技术的核心思想在于，通过引入至少导电层，将喷淋头下方的热壁板连接电源，从而可以实现对热壁板的温度调控。请参考图2，本专利技术提供一种喷淋头，用于MOCVD工艺，包括喷淋头体I，所述喷淋头体I具有至少两个气体腔10、11和水冷却腔12 ;在本实施例中，所述气体腔至少包括III族源腔10和氨气(见13)腔11，所述III族源腔10和氨气腔11层叠设置，例如可以为图2所示的III族源腔10位于所述氨气腔11上方，所述水冷却腔12位于所述氨气腔11下方，所述每个气体腔10、11分别具有多个气体管道101、111贯穿所述水冷却腔12和所述喷淋头体I的下表面，如此便可通过水冷却腔12使得反应气体在反应前处于较低的温度，避免提前分解等情况发生；考虑到实际需要的温度情况，本专利技术在喷淋头体I下方设置有一热壁板2，所述热壁板2间隔设置于所述喷淋头体I的下方，所述热壁板2具有多个通孔21，至少一个气体腔的气体管道101、111穿过所述通孔21延伸到所述热壁板2下方；所述热壁板2至少包括导电层，所述导电层通过导线6连接于电源4，当电源接通时，所述导电层将流通有电流，从而使得所述导电层 产生热量，进而改变热壁板2的温度。如图2所示，为了避免导电后的热壁板2对喷淋头体I的影响，优选的，所述热壁板2通过绝缘材料层3与所述喷淋头体I相连接；其中，所述绝缘材料层3优选的可以为陶瓷垫片。优选的，可以将所示热壁板2设计成由导电材料制成，即热壁板2整体为导电材料，以便降低制作难度，同时也能够达到所需要的效果。通常，所述导电材料可以为石墨、钨、钥、钽、铌、钒、铬、钛或锆中的一种或多种。所述电源4优选为多点连接，具体的，如图中所示，所述电源的一端通过导线6连接于所述热壁板2的中心，而另一端包括由多个连接点，通过导线6均匀分布并连接于所述热壁板2的四周边沿，以便使得电源提供的电流在所述热壁板2中均匀分布，使得所述热壁板2能够具有较均匀的温度。为使得在所述热壁板2上的电流分布足够均匀，所述连接点的数量应大于等于6个，也可以根据实际需要而另行设定连接点的数量。考虑到使用过程中的时间、腔内温度等情况，虽然电源4保持给热壁板2直接通电，可以调节所述热壁板2的温度，然而，只通过直接通电也可能会使得热壁板2的温度不能动态调节，不能满足工艺对热壁板温度的变化要求；为此，专利技术人对本专利技术作了进一步的改进，专利技术人在电源4与热壁板2之间设置了一个电源输出功率控制器5，所述电源输出功率控制器5用于控制输出到热壁板2上的电源功率，具体的，所述电源输出功率控制器5可以调节输出功率，进而调节热壁板2的温度，使得热壁板2的温度可以根据工艺需要而动态调节，从而调节得热壁板2的温度满足不同工艺过程的要求，也能够防止持续加热而导致热壁板2的温度持续升高的现象。或者优选的，所述热壁板2由多层构成，具体的，包括导电层及夹持所述导电层的外层，所述外层例如可以采用陶瓷等绝缘材料层制得。采用多层结构能够起到保护导电层的作用，以减少反应气体对导电层的破坏，同时也降低了对导电层尤其是表面的制作难度。其中，所述导电层的材料可以是石墨或耐高温金属，耐高温金属可以是钨、钥、钽、铌、钒、铬、钛或锆中的一种或多种。所述外层的材料可以是氧化锆陶瓷、氧化铝、碳化硅等。所述气体管道101、111优选为至少一个穿过所述通孔21，例如可以是所述III族源腔10的气体管道101延伸至所述喷淋头体I与所述热壁板2之间的间隙，从而III族反应气体通过气体管道101先进入所述间隙中，再通过热壁板2上的通孔21进入热壁板2下方的反应区域；所述氨气腔11的气体管道111穿过所述通孔21延伸到所述热壁板2下方，从而氨气通过气体管道111直接进入到热壁板2下方的反应区域，能够有效的防止III族反应气体和氨气在喷淋头体I和热壁板2之间的间隙中发生反应，形成微粒，乃至堵塞通孔21。优选的，在本实施例中，采用所述III族源腔10的气体管道101穿过所述通孔21延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷淋头，用于MOCVD工艺，包括：喷淋头体，所述喷淋头体具有至少两个气体腔；所述每个气体腔皆具有多个气体管道贯穿所述喷淋头体的下表面；其特征在于，还包括一热壁板，所述热壁板间隔设置于所述喷淋头体的下方，所述热壁板具有多个通孔，至少一个气体腔的气体管道穿过所述通孔延伸到所述热壁板下方；所述热壁板至少包括导电层，所述导电层连接电源，使得所述导电层流通有电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄允文，
申请(专利权)人：光垒光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：