[發明專利]噴淋頭以及反應腔

無效

• 申請號: 201310347662.1
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103397310A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 黃允文;譚華強;喬徽;林翔;蘇育家
• 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;C23C16/34
• 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技術領域，特別是一種噴淋頭以及反應腔。

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族源腔和V族源腔，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。但是，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，此外，反應氣體在到達襯底時并不能完全在所述襯底表面反應，一部分會與所述襯底發生碰撞后反彈，而在噴淋頭和襯底之間的反應區域中也會有一部分反應氣體由于相互之間的碰撞等也會改變運動方向，這就導致噴淋頭的下表面時刻都在生長疏松的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噴淋頭和反應腔，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，本發明提供一種應用于沉積III-V族材料反應腔的噴淋頭，所述反應腔包括氣體反應區域，所述噴淋頭鄰近所述反應區域設置，所述噴淋頭用于向所述反應區域輸出反應氣體；所述噴淋頭設置有一磁性材料層，使得噴淋頭朝向所述反應區域的出氣面至反應區域之間形成磁場，所述磁場使得反應區域中向出氣面運動的反應氣體發生偏轉。

本發明還提供一種反應腔，其包括腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設置于所述腔體的底部，所述噴淋頭設置在所述腔體的頂部并與所述托盤相對設置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應區域，所述噴淋頭用于向所述反應區域輸出反應氣體，所述噴淋頭為如上所述的噴淋頭。

本發明還提供另一種反應腔，其包括腔體、用于裝載襯底的托盤和噴淋頭，所述托盤設置于所述腔體中的底部，所述噴淋頭設置在所述腔體中的頂部并與所述托盤相對設置，所述托盤與所述噴淋頭之間限定氣體反應區域，所述噴淋頭用于向所述反應區域輸出反應氣體，還包括一磁性材料層，所述磁性材料層設置于所述腔體外的頂部，且正對所述噴淋頭的區域。

與現有技術相比，本發明提供的噴淋頭以及反應腔中，所述噴淋頭中或反應腔外設置有一磁性材料層，使得噴淋頭的出氣面下方的反應區域中形成磁場，所述磁場使得從襯底托盤方向反彈的反應氣體的離子發生偏轉，從而減少到達噴淋頭出氣面表面的反應氣體的離子量，從而減少在出氣面的沉積。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例的噴淋頭的結構示意圖；

圖2為本發明第一實施例的噴淋頭中磁性材料層的結構示意圖；

圖3為本發明實施例的噴淋頭的作用原理圖；

圖4為本發明第二實施例的噴淋頭的結構示意圖；

圖5為本發明第三實施例的反應腔的結構示意圖；

圖6為本發明第四實施例的反應腔的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發明的噴淋頭以及反應腔進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。

為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。