[發明專利]半導體薄膜生長控制設備及控制半導體薄膜生長的方法

無效

• 申請號: 201110130744.1
• 申請日: 2011-05-19
• 公開（公告）號: CN102206814A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 甘志銀;嚴晗;朱海科;王亮
• 申請（專利權）人: 廣東昭信半導體裝備制造有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 賀紅星

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技術領域

本發明涉及一種半導體生長設備，具體涉及一種控制半導體薄膜生長的設備及利用該設備控制半導體薄膜生長的方法，用于半導體制造設備反應源的精確輸運，尤其是金屬有機物化學氣相沉積設備（MOCVD）的源輸送控制系統。

背景技術

半導體薄膜材料的研究主要依賴于半導體薄膜的制備手段，高質量的半導體薄膜材料有利于薄膜器件物理的研究和薄膜器件應用的發展。在氣相薄膜制造設備中，尤其是在生長過程中常常需要多次切換生長源氣體的濃度及成分比來制備多層薄膜結構，如金屬有機物化學氣相沉積（MOCVD）在生長LED的過程中，通常在主輸送管道進行生長反應源的切換。由于薄膜器件中常常需要一個陡峭的膜層界面，例如LED器件中的多量子阱結構；常規反應源切換方法由于切換閥門位置距離反應腔體較遠，使得實際腔體氣氛切換要延遲于閥門切換，在閥門關閉之后，進氣管道中還殘留的反應源氣體，這些氣體隨之進入到反應腔中，導致半導體材料薄膜的厚度無法控制；并且切換或者改變反應源之后反應源在管路中會有一段反應源物質的濃度稀釋梯度，切換后的反應源到達生長腔體的時候濃度已經發生變化，使得兩個薄膜之間產生過渡層，從而影響器件的性能。

發明內容

為克服現有技術的不足以解決上述問題，本發明的目的在于提供一種半導體薄膜生長的控制設備，有效提高反應源的切換效率，減小過渡層生長，提高半導體薄膜材料的性能。

本發明的另一目的在于利用本發明的半導體薄膜生長的控制設備控制半導體薄膜生長的方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種半導體薄膜生長的控制設備，包括反應源管路和半導體薄膜生長反應腔，所述反應源管路包括第一路進氣管、分別與半導體薄膜生長反應腔連接的第二路進氣管和第三路進氣管；所述第一路進氣管連接第一尾氣管道，其上往第一尾氣管道方向依次設有第一流量控制器、第一閥門和第一壓力控制器；所述第二路進氣管連通半導體薄膜生長反應腔，第二路進氣管上往半導體薄膜生長反應腔方向依次設有第二流量控制器及第二閥門，所述第一路進氣管和第二路進氣管之間設有第一支路和第二支路，所述第一支路一端連接在第一閥門和第一壓力控制器之間，另一端連接在第二流量控制器及第二閥門之間，其上設有第一支路閥門；所述第二支路一端連接在第一閥門和第一流量控制器之間，另一端連接在第二閥門和半導體薄膜生長反應腔之間，其上設有第二支路閥門；所述第三路進氣管與半導體薄膜生長反應腔之間設有第三流量控制器。

所述壓力控制器為閉環壓力控制器，針閥壓力控制器或單向閥壓力控制器中的一種。

所述第一支路閥門和第一閥門的開關狀態相反，并且由同一個控制驅動信號控制，所述第二支路閥門和第二閥門的開關狀態相反，也是由同一個控制驅動信號控制。

所述第一支路閥門、第一閥門、第二支路閥門以及第二閥門安裝在貼近半導體薄膜生長反應腔處，閥門離半導體薄膜生長反應腔的足夠近，盡量貼近半導體薄膜生長反應腔并方便工作人員的操作為最佳，該目的在于減少反應源在各路管道中損耗量或殘留量，精確控制薄膜生長的速度及厚度。

優選的，本發明所述的半導體薄膜生長的控制設備，其還包括第四路進氣管，所述第四路進氣管連接第二尾氣管道，其上往第二尾氣管道方向依次設有第四流量控制器、第四閥門和第二壓力控制器，所述第三路上第三流量控制器與半導體薄膜生長反應腔之間設有第三閥門；所述第三路進氣管和第四進氣管之間設有第三支路和第四支路，所述第三支路一端連接在第三閥門和第三流量控制器之間，另一端連接在第二壓力控制器及第四閥門之間，其上設有第三支路閥門；所述第四支路一端連接在第四閥門和第四流量控制器之間，另一端連接在第三閥門和半導體薄膜生長反應腔之間。

所述第三閥門、第三支路閥門、第四閥門以及第四支路閥門安裝在貼近半導體薄膜生長反應腔的位置處，這些閥門離半導體薄膜生長反應腔的位置越近越好，同時要兼顧方便操作。

一種利用半導體薄膜生長的控制設備控制半導體薄膜生長的方法,包括以下步驟：

第一個工藝階段:?第一路進氣管通入一種載氣氣體，第二路進氣管通入第一種反應源，第三路進氣管通入第二種反應源氣體；設置第一流量控制器的流量，設置第二流量控制器的流量，設置第三流量控制器的流量；關閉第一支路閥門，開啟第二閥門，關閉第二支路閥門，開啟第一閥門；第一種反應源和第二種反應源進入半導體薄膜生長反應腔，載氣氣體進入第一尾氣管道，進行半導體薄膜材料的生長;