[實用新型]金屬有機化學氣相沉積裝置

有效

• 申請號: 201320432957.4
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN203382817U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 胡兵
• 申請（專利權）人: 胡兵
• 主分類號: C23C16/18
• 分類號: C23C16/18
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 黃海霞

技術領域

本實用新型涉及半導體外延生長設備領域，尤其涉及一種金屬有機化學氣相沉積裝置。

背景技術

金屬有機化學氣相沉積(Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition，MOCVD)通常以III族金屬有機源和V族氫化物源作為反應氣體，用氫氣、氮氣或氬氣作為載氣，以熱分解反應方式在基片上進行氣相外延生長，從而生長各種III-V族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料，如氮化鎵GaN、砷化鎵GaAs、磷化銦InP等。

現有技術中的MOCVD裝置一般包括：反應腔、位于所述反應腔頂部的氣體噴淋組件，和與所述氣體噴淋組件相對設置的基座。所述氣體噴淋組件包括兩個進氣管路和氣體分配單元，所述兩個進氣管路分別將III族金屬有機源和V族氫化物源傳輸至氣體分配單元，所述氣體分配單元具有排氣面，所述排氣面上具有排氣孔，用于排出所述III族金屬有機源和V族氫化物源。所述基座用于支撐和加熱襯底，由所述氣體噴淋組件排出的所述III族金屬有機源和V族氫化物源到達所述基片后發生反應，生成III-V族化合物半導體。

在外延生長工藝過程中，為了得到具有良好光電性質的高質量薄膜，要求對襯底溫度進行精確的控制，這又需要對所述襯底溫度進行準確測量。所述襯底溫度是通過測量所述襯底表面的熱輻射強度的方法得到的。通常在所述反應腔頂壁上設置有光學透窗，在所述反應腔外設置有熱輻射強度測量裝置，用于測量透過所述光學透窗的所述襯底表面的熱輻射的強度，從而測得所述襯底溫度。但是，所述反應腔內的所述III族金屬有機源氣體和所述V族氫化物源氣體接觸后會發生寄生反應，生成固態的加合物，所述加合物會以疏松薄膜或微顆粒的形態吸附于所述反應腔內壁或所述氣體噴淋組件上，尤其是當所述加合物向所述光學透窗運動并吸附于所述光學透窗的下表面時，會對所述光學透窗造成遮擋。隨著工藝過程的持續，所述加合物對所述光學透窗的遮擋會越來越嚴重，使得能透過所述光學透窗的熱輻射強度逐漸減少，最終造成所述襯底溫度的測量值遠小于其真實值。

在現有技術中，為了消除所述遮擋的影響，人們在所述光學透窗邊緣設置進氣通路，并通入吹掃氣體，用所述吹掃氣體分子撞擊反應氣體分子，改變其運動方向，使其不會到達所述光學透窗并在所述光學透窗下表面生成所述加合物。通常吹掃氣體由氮氣等分子量相對較大的氣體構成，氣體的分子量越大，氣體分子的動量也越大，因而在氣體分子撞擊所述反應氣體分子后能有效的改變其運動方向，使其不再向所述光學透窗下表面運動。但是以氮氣作為吹掃氣體會改變所述氣體噴淋組件下方的氣流場，使得所述氣體分布變得很不均勻，在所述襯底表面與所述光學透窗相對的位置上具有大量氮氣而缺少反應氣體，因而不能進行有效的沉積反應，形成缺陷，造成沉積得到的薄膜的厚度和性質不均，降低了產品的良率。

發明內容

現有技術利用氮氣等分子量較大的氣體作為吹掃氣體用以清除擴散到所述光學透窗下的反應氣體分子，所述氮氣會改變所述氣體噴淋組件下方均勻的反應氣體的氣流場，使得所述襯底表面與所述光學透窗相對的位置上因缺少反應氣體而不能進行有效的沉積反應，影響了沉積得到的薄膜的厚度和性質的均一性，降低了產品的良率。

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種能在所述氣體噴淋組件下方產生均勻的反應氣體的氣流場的金屬有機化學氣相沉積裝置。

一種金屬有機化學氣相沉積裝置，包括反應腔、設置于所述反應腔頂部的氣體噴淋組件，和與所述氣體噴淋組件相對設置的基座，所述反應腔的頂壁上設置有至少一個光學透窗，所述氣體噴淋組件上與所述光學透窗相對設置有通孔，所述通孔的面積遠大于所述氣體噴淋組件的排氣孔的面積，所述光學透窗的邊緣設置有進氣通路，用以向所述通孔內通入吹掃氣體，所述吹掃氣體與所述通孔相鄰的所述排氣孔排出的氣體相同。

本實用新型提供的金屬有機化學氣相沉積裝置的有益效果為：與現有技術相比，本實用新型中的吹掃氣體不是氮氣等分子量較大的氣體，而是與所述通孔相鄰的所述排氣孔排出的氣體相同，所述排氣孔和所述通孔排出的同一種氣體在所述氣體噴淋組件和所述基座之間能形成均勻的氣流場，這使得所述襯底上的沉積反應均勻穩定，不會使得所述襯底在與所述光學透窗或所述通孔相對的位置上因反應氣體不足而造成缺陷，因而能沉積得到性質和厚度均一的化合物半導體薄膜，提高了產品的良率。