[發(fā)明專利]金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積裝置及其氣體輸送方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110287036.9
• 申請(qǐng)日: 2011-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN103014665A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奚明;馬悅;薩爾瓦多;黃占超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 理想能源設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積裝置及其氣體輸送方法。

背景技術(shù)

化學(xué)氣相沉積(Chemical?vapor?deposition，簡(jiǎn)稱CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)，其通過化學(xué)氣相沉積裝置得以實(shí)現(xiàn)。具體地，CVD裝置通過進(jìn)氣裝置將反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室中，并控制反應(yīng)室的壓強(qiáng)、溫度等反應(yīng)條件，使得反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，從而完成沉積工藝步驟。為了沉積所需薄膜，一般需要向反應(yīng)室中通入多種不同的反應(yīng)氣體，且還需要向反應(yīng)室中通入載氣或吹掃氣體等其他非反應(yīng)氣體，因此在CVD裝置中需要設(shè)置多個(gè)進(jìn)氣裝置。

金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition，MOCVD)裝置主要用于氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、氧化鋅等III-V族，II-VI族化合物及合金的薄層單晶功能結(jié)構(gòu)材料的制備，隨著上述功能結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，MOCVD裝置已經(jīng)成為化學(xué)氣相沉積裝置的重要裝置之一。MOCVD一般以II族或III族金屬有機(jī)源和VI族或V族氫化物源等作為反應(yīng)氣體，用氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣，以熱分解反應(yīng)方式在基板上進(jìn)行氣相外延生長(zhǎng)，從而生長(zhǎng)各種II-VI化合物半導(dǎo)體、III-V族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。由于II族或III族金屬有機(jī)源和VI族或V族氫化物源的傳輸條件不同，因此需要通過不同的進(jìn)氣裝置分別將II族或III族金屬有機(jī)源和VI族或V族氫化物源傳輸至基板上方。

現(xiàn)有技術(shù)中的MOCVD裝置一般包括：

反應(yīng)腔；

位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件包括兩個(gè)進(jìn)氣裝置，所述兩個(gè)進(jìn)氣裝置分別將II族或III族金屬有機(jī)源和VI族或V族氫化物源傳輸至基板上方；

與所述噴淋組件相對(duì)設(shè)置的基座，所述基座具有加熱單元，所述基座用于支撐和加熱基板。

所述噴淋組件根據(jù)所提供的反應(yīng)氣體的氣流相對(duì)基板的流動(dòng)方向的不同，分為垂直式和水平式。水平式噴淋組件是指所述噴淋組件使得反應(yīng)氣體的氣流沿平行于基板的水平方向流動(dòng)；垂直式噴淋組件是指所述噴淋組件使得反應(yīng)氣體的氣流沿垂直基板的豎直方向流動(dòng)。與水平式噴淋組件相比，垂直式噴淋組件能產(chǎn)生二維軸對(duì)稱流動(dòng)，抑制熱對(duì)流渦旋，分別在基板上方形成較均勻的速度、溫度和濃度邊界層，從而獲得更好的薄膜沉積。

參見中國(guó)專利公開號(hào)為：CN101122012A，該專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N噴淋組件，其可實(shí)現(xiàn)III族金屬有機(jī)物和V族氫化物氣體分別從噴淋組件整體結(jié)構(gòu)兩側(cè)獨(dú)立送氣，并在反應(yīng)腔的襯底上方均勻噴射，其實(shí)現(xiàn)的方法為：包括兩組梳狀噴淋頭，第一組梳狀噴淋頭由裝有進(jìn)氣接頭1的氣體A總管2和多根平行排列的氣體A通氣支管3組成，所述氣體A通氣支管3的一端同所述氣體A總管2連通而另一端為封閉端，第二組梳狀噴淋頭由裝有進(jìn)氣接頭4的氣體B總管5和多根平行排列的氣體B通氣支管6組成，所述各氣體B通氣支管6的一端同所述氣體B總管5連通而另一端為封閉端，具體如圖1所示。

參見美國(guó)專利公開號(hào)為：US2009/0098276A1，其提供了目前MOCVD裝置最通用的噴淋頭形式，III族金屬有機(jī)源和V族氫化物源氣體分別從兩個(gè)進(jìn)氣口進(jìn)入噴淋頭裝置的第一進(jìn)氣總通道和第二進(jìn)氣總通道，并通過第一支路通道和第二支路通道，最終進(jìn)入混合通道，出氣后向基板噴射。III族金屬有機(jī)源氣體和V族氫化物源氣體分別在加熱的基板上發(fā)生熱分解反應(yīng)，并外延生長(zhǎng)成III-V族化合物半導(dǎo)體。

現(xiàn)有技術(shù)中，CVD裝置中噴淋組件中每個(gè)進(jìn)氣裝置與基座的距離均相等，且每個(gè)進(jìn)氣裝置一般采用相同的材料，即每個(gè)進(jìn)氣裝置的熱傳導(dǎo)系數(shù)相同，因此同一反應(yīng)腔中的每個(gè)進(jìn)氣裝置的溫度相同，最終使得所有反應(yīng)氣體的溫度相同。但是不同反應(yīng)氣體的分解溫度可能不同，如III族金屬有機(jī)源的分解溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于V族氫化物源的分解溫度。