[發明專利]源輸送混合比可調氣路裝置

有效

• 申請號: 201410092524.8
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103882409A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王曉亮;肖紅領;陳竑;殷海波;馮春;姜麗娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及半導體設備制造技術領域，尤其涉及一種應用于薄膜沉積裝置中的源輸送混合比可調氣路裝置。

背景技術

MOCVD(Metal?Organic?Chemical?Vapor?Deposition，金屬有機物化學氣相沉積)設備，是化合物半導體外延材料研究和生產的關鍵設備，特別適合化合物半導體功能結構材料的規模化工業生產，是其它半導體設備所無法替代的核心半導體設備，是當今世界上生產半導體光電器件和微波器件材料的主要手段，是當今信息產業發展、國防高新技術突破不可缺少的戰略性高技術半導體設備。

用MOCVD設備生長薄膜材料，通常需要各種源材料以及載氣體。源材料包括金屬有機物(MO)和氣體源，是參與化學反應并且在生成物中含有本源料成分的材料，載氣體包括氮氣、氫氣及惰性氣體等，這些氣體只攜帶源材料進入反應室中，本身并不參加化學反應。

通常反應源材料及載氣體都是通過管路傳輸的，其流量由質量流量計(MFC)控制，氣體的通斷由閥門的開閉來控制，這些氣體經過一定的工序進入反應室，實現不同材料的外延生長。傳統的MOCVD設備的源輸送氣路將不同的源氣體通過同一組生長/排空多路組合閥混合后輸送到生長室前端質量流量計，再通過氣動閥門的開閉將源氣體輸送到生長室。

而在實現本發明的過程中，申請人發現現有的MOCVD設備中，不同的源氣及其摻雜氣體均通過同一源載氣混合管路進入MOCVD腔中，而在先后沉積兩種不同薄膜的過程中，前期殘留的氣體可能對后期的源氣體產生影響，從而難以實現高均勻性、高質量多元合金材料的外延生長。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發明提供了一種源輸送混合比可調氣路裝置，以克服前期殘留的氣體可能對后期的源氣體產生影響的問題。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種源輸送混合比可調氣路裝置，包括：載氣主管路，其入口連接至載氣源；M個氣動閥門，其出口分別連接至薄膜沉積腔室中的M個生長位置；以及N路的源載氣混合管路，對于該N路源載氣混合管路中的每一路而言，其入口連接至載氣主管路和一種有機源氣體及針對該有機源氣體的摻雜源氣體的入口，其M個出口分別連接至M個氣動閥門中相應氣動閥門的入口。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明源輸送混合比可調氣路裝置具有以下有益效果：

(1)該源輸送混合比可調氣路裝置包括多路的源載氣混合管路，每條入腔管路均包括相應的生長管線和排空管線，將不同的反應源材料通過各自的生長管線分別送入反應室，避免了前后兩次反應源材料的污染；

(2)在每路的源載氣混合管路的生長管線中，可以實現源氣體出口各支路管線源氣體混合比例可調，使注入到生長室內不同區域的源氣體組分可獨立調整、精確控制，從而實現高均勻性、高質量多元合金材料的外延生長；

(3)通過對生長/排空多路組合閥的快速切換，可用于生長界面陡峭的多層異質結構材料，可用于MOCVD外延的所有氣體。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例源輸送混合比可調氣路裝置的示意圖；

圖2為本發明第二實施例源輸送混合比可調氣路裝置的示意圖。

【本發明主要元件符號說明】

01、06-補償氣體質量流量計；

02、03、07、08-帶流量顯示的壓力控制器；

04、09-差壓計；

05/11～15/10/16～20-生長/排空多路組合閥；

21～30-質量流量計；

31～35-氣動閥門；

36～37-波紋管調節閥；

38～42氣動閥門。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。

本發明提供了一種源輸送混合比可調氣路裝置，可以實現進入生長室的各源氣體出口支路管線中源氣體組分的獨立可控性，滿足外延材料對組分精細控制關鍵參數的苛刻要求，從而實現高均勻性、高質量多元合金材料的外延生長。