[發明專利]反應腔

無效

• 申請號: 201310250511.4
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103320769A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 林翔;丁大鵬
• 申請（專利權）人: 光壘光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/452;C23C16/34
• 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

本發明涉及半導體設備，特別是一種用于MOCVD工藝的反應腔。

背景技術

化學氣相沉積例如有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）工藝的基本生長過程是，將反應氣體從氣源引入反應腔室，利用以加熱器加熱的襯底引發化學反應，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過程中，薄膜生長所需要的反應物依靠氣體運輸（例如流動和擴散）到達生長表面，在運輸過程的同時還發生著化學反應，最終生長粒子通過吸附和表面反應，結合進薄膜晶格。而MOCVD腔室是用來完成MOCVD工藝主要設備。

現有GaN薄膜的外延沉積通常在MOCVD設備中，通過MOCVD工藝完成。在現有的GaN外延沉積工藝中，通常是由MOCVD設備的噴淋頭（showerhead）來提供相應的反應氣體。噴淋頭具有III族源氣體擴散腔和V族源氣體擴散腔，用于分別向MOCVD設備的反應腔中提供鎵源氣體（如：TMG）和氮源氣體（如：氨氣）。所述鎵源氣體和氮源氣體進入反應腔后，在所述噴淋頭下方的加熱襯底表面發生反應，并在襯底上形成GaN薄膜。在襯底上形成GaN薄膜的同時，鎵源氣體和氮源氣體也會在所述噴淋頭的下表面（即出氣表面）反應，從而在噴淋頭的下表面附著疏松的GaN材料。附著在所述噴淋頭的下表面的GaN對于在腔內的襯底上生長的GaN是一種潛在威脅：噴淋頭的下表面的GaN會掉落至襯底上，就會造成襯底上的GaN膜產生缺陷。

因此，需要對現有的技術進行改進，以避免在襯底上形成缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反應腔，以緩解或解決現有技術中容易在襯底上形成缺陷的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種反應腔，適用于III-V族材料外延沉積的MOCVD工藝，所述反應腔包括位于所述反應腔頂部的噴淋頭和位于所述反應腔底部且正對所述噴淋頭的基座；所述噴淋頭上加載電勢后作為正極，所述反應腔中低于所述噴淋頭的位置還設置有一負極。

本發明提供的反應腔，在噴淋頭上加載電勢后作為正極，在所述噴淋頭下方設置有一負極，從而施加電勢后形成一電場，這能夠有助于減少甚至杜絕III族源分解出來的帶正電III族源離子或激子向著噴淋頭擴散，使得在噴淋頭的下表面缺少參加反應的III族源離子或激子，從而減少反應氣體在噴淋頭的下表面反應沉積的發生，有效的減少了附著在噴淋頭的下表面上的微粒的數量，乃至不會形成微粒附著，降低了對生長膜層的影響，提高了成膜質量。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的反應腔的結構示意圖；

圖2為本發明另一實施例的反應腔的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提供的半導體結構的形成方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

由背景技術中所記載的內容可知，現有技術的反應腔存在容易在襯底上形成雜質殘留的問題。本發明的核心思想在于，考慮到進行氣相沉積過程中的反應氣體將會先分解成帶電的離子或激子，反應氣體的離子或激子反應形成沉積物，因此，若能使得參加反應的一種反應氣體的帶電的離子或激子遠離所述噴淋頭的下表面，就能夠有效的避免甚至杜絕在噴淋頭的下表面發生反應的情況發生，那么就不會形成顆粒，也就避免了襯底上形成雜質。

請參考圖1，本發明提供一種反應腔40，用于III-V族材料外延沉積的MOCVD工藝，所述反應腔40包括位于所述反應腔40內部頂部的噴淋頭10和位于所述反應腔40內部底部且正對所述噴淋頭10的基座20，具體的，所述基座20可以位于所述噴淋頭10的正下方。所述噴淋頭10至少向所述噴淋頭10與所述基座20之間的區域引入III族源和V族源反應氣體。所述基座20用于承載襯底。其中，所述基座20中設置有加熱器，從而能夠加熱襯底，以利于沉積膜層，為了使得沉積過程更為均勻，所述基座20還可以圍繞垂直于噴淋頭10和基座20的軸線自轉。

在圖1所示的實施例中，所述噴淋頭10為有金屬材料制成的噴淋頭，將所述噴淋頭10上加載電勢，使其作為正極，在所述噴淋頭10和基座20之間還設置有一電極環30，在所述電極環30上加載電勢使其作為負極，則所述噴淋頭20和電極環30之間便可形成電場50，其方向為由噴淋頭10指向電極環30，那么，由于電場50的存在，會使得外延沉積反應中的III族源氣體分解得到的帶正電的III族離子或激子遠離噴淋頭10的下表面，那么就能夠有效的避免在噴淋頭10的下表面附著顆粒。