[發明專利]應用于化學氣相沉積裝置的氣體分流噴頭

在審

• 申請號: 201611154916.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN107313026A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 林伯融;陳哲霖;蔡長達;鐘步青
• 申請（專利權）人: 漢民科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司11019
• 代理人: 壽寧,張華輝

技術領域

本發明相關于一種應用于化學氣相沉積裝置的氣體分流噴頭，特別是有關一種其內每一單層都具有氣體分流與側向注氣功能的氣體分流噴頭。

背景技術

在電子元件與光電元件的制造過程中，經常需要以有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)技術于基板或晶圓上制作薄膜，通常借由噴頭(injector)將Ⅲ族氣體與Ⅴ族氣體通入行星式有機金屬化學氣相沉積反應器(planetary MOCVD reactor)中，而制作Ⅲ族-Ⅴ族化合物半導體薄膜(例如GaN、AlN等)。在進行此Ⅲ族-Ⅴ族化合物半導體薄膜制作時，行星式有機金屬化學氣相沉積反應器(planetary MOCVD reactor)所使用的氣體噴頭通常采用三重噴頭(triple injector)的設計。參照圖1，其為現有習知采用三重噴頭(triple injector)設計的噴頭10的側視圖。噴頭10主要由上管12、中管14、以及下管16等三個不同水平的氣體管道由上至下排列而組成，氫氣(H₂)或氮氣(N₂)為三個通道的運載氣體(carrier gas)。其中，Ⅴ族氣體(例如氨氣(NH₃))由上管12與下管16射出，Ⅲ族氣體(例如三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl))則由中管14射出，Ⅲ族氣體與Ⅴ族氣體則在基板(或晶圓)18放置的區域相遇并產生化學反應，而沉積出Ⅲ族-Ⅴ族化合物半導體薄膜于基板(或晶圓)18的表面上。

由于現有習知噴頭10由于要對不同的氣體進行分流，所以必需要采取將上管12、中管14、以及下管16垂直堆疊的多層結構設計，才能將不同的氣體進行縱向的分流，而由不同高度的水平面噴入有機金屬化學氣相沉積反應器(MOCVD reactor)中，所以在體積上無法進一步縮減，并且由于不同的反應氣體由不同的高度(或水平面)噴出，導致各種反應氣體除了需要經過一定時間橫向擴散之外，同時還需要經過一定時間的縱向擴散，才能使各個反應氣體均勻地分布于反應室中而產生反應，而沉積形成均勻的Ⅲ族-Ⅴ族化合物半導體薄膜。

有鑒于此，亟需要一種可以在單層結構內進行氣體分流而讓各種反應氣體由同一水平面噴出并擴散混合的噴頭，而可以縮減噴頭體積與反應氣體擴散的時間。

發明內容

本發明的目的為解決機金屬化學氣相沉積(MOCVD)反應器的現有習知噴頭的缺點，而提供一種應用于化學氣相沉積裝置的氣體分流噴頭，該氣體分流噴頭經由單層結構即可以對各種不同的反應氣體進行分流，而由同一水平面側向噴出，而縮短各種反應氣體在反應室內均勻擴散所需的時間，并進一步縮減噴頭的體積，特別是縮減縱向的長度或體積。

根據本發明的目的，本發明提供一種應用于化學氣相沉積裝置的氣體分流噴頭，該氣體分流噴頭由單層的氣體分流層所組成，而該氣體分流層用以分流不同的氣體而將其由同一水平面側向噴出，該氣體分流層包含圓盤狀主體、多條第一氣體通道、多條第二氣體通道、以及多條第三氣體通道。圓盤狀主體的中心位置具有圓形開孔而做為中央供氣道，用以容置布氣裝置以及供氣體通行，經由該布氣裝置將不同的(反應)氣體分別分配到第一氣體通道、第二氣體通道、以及第三氣體通道中以進行氣體分流。無論是第一(反應)氣體、第二(反應)氣體、第三(反應)氣體都可以采取適當的運載氣體，例如氫氣(H₂)、氮氣(N₂)等等，而運載不同的(反應)氣體通行第一氣體通道、第二氣體通道、及第三氣體通道而進入反應室中。第一氣體通道由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊(或圓周方向)延伸而呈放射狀排列，用以將第一氣體(即Ⅲ族氣體)由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊輸送，而橫向噴出。第二氣體通道由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊(或圓周方向)延伸而呈放射狀排列，用以將第二氣體(即Ⅴ族氣體)由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊輸送，而橫向噴出。第三氣體通道由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊(或圓周方向)延伸而呈放射狀排列，用以將第三氣體(即Ⅴ族氣體)由圓盤狀主體的中心位置向圓盤狀主體的周邊輸送，而橫向噴出。所述第一氣體通道、所述第二氣體通道、以及所述第三氣體通道皆對稱分布于圓盤狀主體內的同一水平面上。借由第一氣體通道、所述第二氣體通道、以及所述第三氣體通道，可以單層結構取代現有習知的多層結構(即三重噴頭的設計)而對不同的(反應)氣體進行分流，即可以經由不同氣體通道在同一水平面上輸送不同的(反應)氣體而橫向由噴頭(或氣體分流層)噴出，以縮短各種反應氣體于反應室內均勻擴散所需的時間以及噴頭的體積(特別是縮減縱向的長度或體積)。