[發明專利]用于化學氣相沉積工藝的噴淋頭

無效

• 申請號: 201210019415.4
• 申請日: 2012-01-21
• 公開（公告）號: CN103074601A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 梁秉文;陳勇;葉芷飛
• 申請（專利權）人: 光達光電設備科技（嘉興）有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及化學氣相沉積(CVD)技術領域，特別涉及用于化學氣相沉積工藝的噴淋頭。

背景技術

MOCVD(Metal-Organic?Chemical?Vapor?Deposition)是在氣相外延生長(VPE)的基礎上發展起來的一種新型氣相外延沉積工藝。它以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長的源材料，以熱分解反應方式在基座上進行沉積工藝，生長各種III-V族、II-VI族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。

下面對現有的化學氣相沉積工藝的原理進行說明。具體地，以MOCVD為例，請參考圖1所示的現有的化學氣相沉積設備的結構示意圖。

手套箱10內形成有相對設置的噴淋頭11和基座12。所述噴淋頭11內可以設置多個噴淋頭通孔，所述噴淋頭11用于提供源氣體。所述基座12上通常放置多片襯底121，所述襯底121的材質通常為藍寶石、Si、SiC、GaAs或InP。所述基座12的下方還形成有加熱單元13，所述加熱單元13對所述襯底121進行加熱，使得所述襯底121表面的溫度達到化學氣相沉積工藝需要的溫度。

所述噴淋頭11內通常設置有冷卻單元，在加熱單元13對襯底121加熱時，該冷卻單元持續工作，使得所述噴淋頭11的溫度小于200攝氏度。

在進行MOCVD工藝時，源氣體自噴淋頭11的噴淋頭通孔進入基座12上方的反應區域(靠近襯底121的表面的位置)，所述襯底121由于加熱單元13的熱輻射作用而具有一定的溫度，從而該溫度使得源氣體之間進行化學反應，從而在襯底121表面沉積外延材料層。

在實際中發現，現有的化學氣相沉積工藝形成的外延材料層的質量不高，化學氣相沉積設備的產能和效率也無法滿足應用的要求。

發明內容

本發明實施例解決的問題是提供了一種新的噴淋頭，提高了化學氣相沉積工藝形成的外延材料層的質量，也提高了化學氣相沉積設備的產能和效率。

為了解決上述問題，本發明提供一種用于在襯底上進行化學氣相沉積工藝的噴淋頭，包括：

金屬主體層，在進行化學沉積工藝時的溫度低于300攝氏度；

外表面層，位于所述金屬主體層的靠近襯底一側的表面，所述外表面層在進行化學氣相沉積工藝時的溫度高于所述金屬主體層的溫度。

可選地，所述金屬主體層中具有冷卻介質流動，該冷卻介質用于對所述金屬主體層進行冷卻，使得所述金屬主體層的溫度低于300攝氏度。

可選地，所述外表面層上設置有溫控裝置，用于控制外表面層的溫度，使得所述外表面層的靠近襯底一側的溫度范圍為300～800攝氏度。

可選地，所述外表面層的厚度范圍為10微米到5毫米。

可選地，所述外表面層材料為耐熱材質。

可選地，所述外表面層的材質為石墨、碳化硅、硅、氮化硼、碳纖維、石英中的一種或其中的組合。

可選地，所述外表面層通過機械方式與所述金屬主體層結合，使得所述外表面層可以從所述金屬主體層上移除。

可選地，所述外表面層的靠近襯底一側的表面為粗糙表面。

可選地，所述外表面層的靠近襯底一側的表面的粗糙度范圍為200納米～100微米。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明提供的噴淋頭包括金屬主體層和位于所述金屬主體層的靠近襯底一側的表面的外表面層，在進行化學氣相沉積工藝時的溫度高于金屬主體層的溫度，這樣在進行化學氣相沉積時，外表面層的靠近襯底一側的表面形成的沉積層較為致密，減少了化學氣相沉積工藝過程中沉積在外表面上材料脫落的可能性和脫落的量，減少了由此產生的對襯底上形成的外延材料層的沾污，提高了化學氣相沉積工藝的質量，并減少了對噴淋頭的清洗和維護，提高了化學氣相沉積設備的產能和效率，由于外表面層的溫度高于金屬主體層的溫度，從而減少了噴淋頭與襯底之間的溫度差，減輕噴淋頭與襯底之間的渦流，提高襯底上形成的外延材料層的均勻性；

進一步優化地，所述外表面層通過機械方式與所述噴淋頭主體結合，使得外表面層可以從所述金屬主體層上移除，從而該外表面層可以作為常用備件(spare?parts)，在使用一段時間后，可以靈活更換，無需多余的維護工作；

進一步優化地，所述外表面層的溫度范圍為300～800攝氏度之間，該溫度范圍能保證在外表面層上形成的沉積層結構致密、不易脫落，并有利于改善氣體分布的均勻度，同時節省源氣體的用量；