[發明專利]氣體噴淋頭、其制造方法及薄膜生長反應器

有效

• 申請號: 201210147710.8
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN103388132A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 姜勇;周寧;何乃明;杜志游
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及將氣體注入反應腔技術領域，尤其涉及一種將反應氣體均勻注入反應腔后混合的裝置。

背景技術

目前，已有多種反應腔應用于半導體器件、平板、太陽能電池等的制造，例如：化學氣相沉淀（CVD）、等離子體增強化學氣相沉淀（PECVD），金屬有機化合物化學氣相沉淀（MOCVD）、氣相外延生長（VPE）等。在實際應用中，反應氣體進入反應腔的流速不能過快，反應氣體在進入反應腔前不能混合，同時，進入反應腔的反應氣體要盡量均勻，因此人們提出各種各樣的噴淋頭設計來保證反應氣體在進入反應腔前滿足上述要求。此外，有效地對噴淋頭進行冷卻對反應效果也有很好地幫助，在很多應用中采用包括水在內的流體進行冷卻。

然而，現有技術設計復雜，且氣體進入反應腔的均勻度不夠，由于兩種或以上的反應氣體在進入反應腔前需要保持相互隔離，這就要求噴淋頭有多個層板和復雜的管路設計，此外，冷卻系統必須能有效地阻止上升的溫度以防止造成任何滲漏，這導致了噴淋頭設計的復雜和制造成本的增加，尤為重要的是，為了保證待處理工件在反應腔內的加工均勻，反應氣體需要均勻地注入反應腔，因此，在滿足多種反應氣體相互隔離、有冷卻系統且氣體均勻注入的前提下，需要設計一種簡單且制造成本較低的噴淋頭。

發明內容

為了解決反應氣體進入反應腔的濃度不均勻、冷卻通道內的冷卻液易發生泄漏、以及反應氣體容易在噴淋頭表面形成沉積等技術問題，本發明提供一種氣體噴淋頭。

本發明的目的是這樣實現的，一種氣體噴淋頭，用于將第一反應氣體和第二反應氣體注入到等離子體反應腔中，該氣體噴淋頭包括：

氣體分布擴散板，包括連接第一反應氣體源的若干列第一氣體擴散通道和連接第二反應氣體源的若干列第二氣體擴散通道，所述若干列第一氣體擴散通道和所述若干列第二氣體擴散通道列與列之間交替排布；所述每一列第一氣體擴散通道和第二氣體擴散通道均包括若干個分立的氣體擴散路徑；

水冷板，位于所述氣體分布擴散板的下方，包括若干列冷卻液通道，以及配合所述第一氣體擴散通道內反應氣體流出的第一出氣通道和配合所述第二氣體擴散通道內的反應氣體流出的第二出氣通道；

所述若干個分立的氣體擴散路徑包括若干個導管或孔；所述若干個分立的氣體擴散路徑均勻地或按一定規律非均勻地分布于所述氣體分布擴散板上。所述若干個分立的氣體擴散路徑包括若干個導管或若干個孔；所述若干個分立的氣體擴散路徑均勻地或按一定規律非均勻地分布于所述氣體分布擴散板上。

所述氣體分布擴散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的第一導管；所述第二氣體擴散通道為若干列貫穿所述下層板的第二導管，所述第二導管的上端管口低于所述上層板的下表面，所述第一導管的上端管口高于或平于所述上層板的上表面。

進一步的，所述氣體分布擴散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的導管，所述第二氣體擴散通道為若干列貫穿所述下層板的孔。

進一步的，所述氣體分布擴散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的導管，所述下層板上均勻分布有若干列凸臺，所述凸臺的上表面高于所述下層板的上表面，所述第二氣體擴散通道為若干列貫穿所述凸臺及所述下層板的孔。

所述導管與所述上層板和所述下層板間的接觸面焊接密封。

進一步的，所述氣體分布擴散板為具有一定厚度的平板，所述第一氣體擴散通道為貫穿所述平板上下表面的若干個分立的第一鉆孔，在所述平板內部設置有若干列與所述平板的上下表面大致相平行的氣體通道，所述第二氣體擴散通道為若干個分立的第二鉆孔，所述第二鉆孔由所述氣體通道貫穿至所述平板的下表面。

進一步的，所述的水冷板為具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出氣通道和所述第二出氣通道為貫穿所述水冷板上下表面的縱長型的槽，所述冷卻液通道介于所述第一出氣通道和所述第二出氣通道之間。

進一步的，所述水冷板為具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出氣通道和所述第二出氣通道包括貫穿所述水冷板的上表面具有一定深度的孔和貫穿所述下表面并與所述孔連通的縱長形的槽，所述冷卻液通道介于所述第一出氣通道和所述第二出氣通道之間。

進一步的，所述第一出氣通道在所述水冷板的下表面構成互相連通的第一回路結構，所述第二出氣通道在所述水冷板的下表面構成互相連通的第二回路結構，所述第一回路結構和所述第二回路結構相互交替排布或相互套嵌。