喷淋头以及气相沉积反应腔制造技术

本发明专利技术揭示了一种喷淋头，所述喷淋头用于向气相沉积的反应腔中气体反应区域输出反应气体，所述喷淋头至少包括第一源气体腔、冷却腔和离子化腔，所述第一源气体腔用于向所述气体反应区域输出第一源气体，所述离子化腔用于向所述气体反应区域输出离子化的第二源气体。本发明专利技术还提供一种包含上述喷淋头的气相沉积反应腔。本发明专利技术提供的喷淋头的所述离子化腔将所述第二源气体进行离子化，提高所述第二源气体的离子化效率，可以降低所述气体反应区域的温度，使得衬底的温度降低，从而提高气相沉积的效率、降低制造成本、提高LED芯片的良率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了一种喷淋头，所述喷淋头用于向气相沉积的反应腔中气体反应区域输出反应气体，所述喷淋头至少包括第一源气体腔、冷却腔和离子化腔，所述第一源气体腔用于向所述气体反应区域输出第一源气体，所述离子化腔用于向所述气体反应区域输出离子化的第二源气体。本专利技术还提供一种包含上述喷淋头的气相沉积反应腔。本专利技术提供的喷淋头的所述离子化腔将所述第二源气体进行离子化，提高所述第二源气体的离子化效率，可以降低所述气体反应区域的温度，使得衬底的温度降低，从而提高气相沉积的效率、降低制造成本、提高LED芯片的良率。【专利说明】喷淋头以及气相沉积反应腔
本专利技术涉及半导体设备
，特别是涉及一种喷淋头以及气相沉积反应腔。
技术介绍
自GaN(氮化镓)基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED(发光二极管)研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注。现有技术的白光LED的制造工艺通常在一个具有温度控制的环境下的反应腔内进行。通常，将III族源气体和V族源气体分别通入化学气相沉积反应腔内，III族源气体和V族源气体在反应腔内反应以在衬底上形成II1-V族材料薄膜。在现有的技术中，采用图1所示的喷淋头100向化学气相沉积反应腔10通入反应气体。请参阅图1，所述气相沉积反应腔10包括腔体11、用于装载衬底12的托盘13和所述喷淋头100。所述托盘13设置于所述腔体11的底部。所述喷淋头200设置在所述腔体11的顶部并与所述托盘13相对设置。所述托盘13与所述喷淋头100之间限定气体反应区域14。所述喷淋头100用于向所述气体反应区域14输出反应气体，在所述气体反应区域14内，V族源气体、III族源气体混合，并进行反应，以在所述衬底12上形成薄膜沉积。现有技术中的所述喷淋头100包括依次层叠的第一源气体腔140、第二源气体腔150以及冷却腔160，所述冷却腔160邻近气体的反应区域，所述第一源气体腔140通有第一源气体(III族源气体)，所述第二源气体腔150通有第二源气体(V族源气体)，当所述第一源气体和第二源气体从所述喷淋头100排出后，在反应区域14内被化学气相沉积工艺腔10内的托盘13加热分解，从而发生反应，以在衬底12上形成沉积薄膜。但是，由于所述第二源气体(V族源气体)的分解温度高，其分解温度往往在1000°C以上，所以，为了 使所述第二源气体(V族源气体)分解，反应区域14的温度一般在1000°C以上,从而需要将托盘13的温度加入到1000°C以上。然而,托盘13的高温均匀度不易控制，并且，衬底12位于高温的托盘13上，从而造成衬底12上的LED芯片波长等器件参数不均匀，使得LED芯片的良率低，LED芯片的成本高。因此，如何提供一种喷淋头，能够提高LED芯片的良率，降低LED芯片的成本，已成为本领域技术人员需要解决的技术。
技术实现思路
现有技术的喷淋头存在气体解离率低、生产成本高的问题，本专利技术提供一种能解决上述问题的喷淋头以及气相沉积反应腔。本专利技术提供一种用于气相沉积的反应腔的喷淋头，所述反应腔包括气体反应区域，所述喷淋头邻近所述气体反应区域设置，所述喷淋头用于向所述气体反应区域输出反应气体，所述喷淋头至少包括第一源气体腔和冷却腔，所述第一源气体腔内通入第一源气体；所述喷淋头还包括一离子化腔，所述离子化腔设置在所述喷淋头面向所述气体反应区域的一侧，所述第一源气体腔设置在所述喷淋头背离所述气体反应区域的一侧，所述离子化腔内通入第二源气体，以对所述第二源气体进行离子化，所述离子化腔与所述气体反应区域之间设置有出气通道，所述离子化腔与所述气体反应区域之间通过所述出气通道连通，以将离子化的所述第二源气体向所述气体反应区域导出，所述第一源气体腔至少与一第一气管连通，所述第一气管穿过所述冷却腔和离子化腔，并连通所述气体反应区域；其中，所述第二源气体的分解温度高于所述第一源气体的分解温度。进一步的，在所述喷淋头中，所述第一源气体腔和所述冷却腔之间还设置有一第二源气体腔，所述第二源气体腔内通有所述第二源气体，所述第二源气体腔与至少一第二气管连通，所述第二气管穿过所述冷却腔，并连通所述离子化腔，以向所述离子化腔内通入第二源气体，所述第一气管还穿过所述第二源气体腔。进一步的，在所述喷淋头中，所述第一源气体腔、冷却腔和离子化腔依次层叠设置，所述离子化腔还具有一气体输入管，所述第二源气体通过所述气体输入管流入所述离子化腔。进一步的，在所述喷淋头中，所述气体输入管位于所述离子化腔的侧壁。进一步的，在所述喷淋头中，所述离子化腔中具有相对设置的第一电极以及第二电极，在所述第一电极和第二电极之间施加射频信号。进一步的，在所述喷淋头中，所述第一电极为所述离子化腔的顶壁，所述第二电极为所述离子化腔的底壁，所述第一电极和第二电极之间具有一绝缘垫。进一步的，在所述喷淋头中，所述绝缘垫为所述离子化腔的侧壁。进一步的，在所述喷淋头中，所述出气通道为气体孔。 进一步的，在所述喷淋头中，所述气体孔的直径大于所述第一气管的直径，所述第一气管设置于所述气体孔中。进一步的，在所述喷淋头中，所述第一源气体为三甲基镓、三甲基铝或三甲基铟中的一种或几种的组合，所述第二源气体为磷化氢、砷化氢或氨气中的一种或几种的组合。根据本专利技术的另一面，本专利技术还提供一种气相沉积反应腔，其包括腔体、用于装载衬底的托盘和喷淋头，所述托盘设置于所述腔体的底部，所述喷淋头设置在所述腔体的顶部并与所述托盘相对设置，所述托盘与所述喷淋头之间限定气体反应区域，所述喷淋头用于向所述气体反应区域输出反应气体，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。进一步的，在所述气相沉积反应腔中，在气相沉积工艺时，所述托盘的温度为500。。?900。。。与现有技术相比，本专利技术提供的喷淋头以及气相沉积反应腔具有以下优点:本专利技术的喷淋头以及气相沉积反应腔中，所述离子化腔设置在所述喷淋头面向所述气体反应区域的一侧，所述离子化腔内通入第二源气体，以对所述第二源气体进行离子化，并将离子化的所述第二源气体向所述气体反应区域导出，与现有技术相比，在进行气体反应时，所述离子化腔将所述第二源气体进行离子化，离子化的所述第二源气体不经冷却，直接输入到所述气体反应区域，所述第二源气体的离子化效率高，提高气相沉积的效率；由于进入所述气体反应区域的所述第二源气体已经被离子化，所以，所述第二源气体不需要高温进行分解，从而可以降低所述气体反应区域的温度，使得衬底的温度降低，衬底上的LED芯片波长等器件参数均匀，从而提高LED芯片的良率，并降低生产成本；通过离子化的第二源气体，比单纯使用高温分解第二源气体，其分解率要高得多，从而在同样的薄膜沉积速率小，需要的第二源气体量会减少，使得制造成本大为降低。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术中的气相沉积反应腔的示意图；图2是本专利技术第一实施例的喷淋头的示意图；图3是本专利技术第一实施例的离子化腔的底壁的俯视图；图4是本专利技术第一实施例的气相沉积反应腔的示意图；图5是本专利技术第二实施例的喷淋头的示意图；图6是本专利技术第三实施例的喷淋头的示意图；图7是本专利技术第四实施例的喷淋头的示意图；图8是本专利技术第四实施例的离子化腔的底壁的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气相沉积的反应腔的喷淋头，所述反应腔包括气体反应区域，所述喷淋头邻近所述气体反应区域设置，所述喷淋头用于向所述气体反应区域输出反应气体，所述喷淋头至少包括第一源气体腔和冷却腔，所述第一源气体腔内通入第一源气体；其特征在于：所述喷淋头还包括一离子化腔，所述第一源气体腔设置在所述喷淋头背离所述气体反应区域的一侧，所述离子化腔设置在所述喷淋头面向所述气体反应区域的一侧，所述离子化腔内通入第二源气体，以对所述第二源气体进行离子化，所述离子化腔与所述气体反应区域之间设置有出气通道，所述离子化腔与所述气体反应区域之间通过所述出气通道连通，所述第一源气体腔至少与一第一气管连通，所述第一气管穿过所述冷却腔和离子化腔，并连通所述气体反应区域；其中，所述第二源气体的分解温度高于所述第一源气体的分解温度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁秉文，
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：