[發(fā)明專利]一種MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)組件及反應(yīng)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011339339.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112281142A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱金華;宋濤;李輝;周國(guó)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西中科潞安紫外光電科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455;C23C16/458;C23C16/18
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張永輝

本發(fā)明涉及一種MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)組件及反應(yīng)裝置，包括：頂盤(pán)、勻氣網(wǎng)和勻氣水冷盤(pán)；所述勻氣網(wǎng)設(shè)置在頂盤(pán)與勻氣水冷盤(pán)之間；所述頂盤(pán)與勻氣網(wǎng)之間構(gòu)成混合空腔，所述頂盤(pán)頂部設(shè)置有與混合空腔連通的第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路；所述勻氣網(wǎng)下表面與勻氣水冷盤(pán)上表面直接接觸；所述勻氣水冷盤(pán)的上表面布滿多條平行排列的水道，所述水道首尾相連構(gòu)成水冷槽，所述水冷槽外周及水道間隙布滿勻氣孔。本發(fā)明在勻氣水冷盤(pán)中針對(duì)水冷槽進(jìn)行了大圓弧度設(shè)計(jì)，使經(jīng)過(guò)水冷盤(pán)后的工藝氣體能夠冷卻，降低工藝氣體之間預(yù)反應(yīng)，增加MOCVD設(shè)備外延片生長(zhǎng)中的薄膜質(zhì)量和均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)組件及反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)是一種新型的氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)，MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機(jī)化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體生長(zhǎng)源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)各種Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。

MOVCD技術(shù)是生長(zhǎng)發(fā)光二極管(LED)用半導(dǎo)體發(fā)光材料的先進(jìn)技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于生長(zhǎng)發(fā)光二極管(LED)用的半導(dǎo)體發(fā)光材料，比如目前的氮化銦、氮化鎵、氮化鋁等材料都可以用MOCVD設(shè)備制造，MOCVD技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)從深紫外到紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的LED發(fā)光二極管具有絕對(duì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

頂盤(pán)組件是MOCVD設(shè)備的核心部件，直接決定了外延片生長(zhǎng)的質(zhì)量。目前主流的MOCVD生產(chǎn)商對(duì)反應(yīng)室進(jìn)氣的頂盤(pán)組件做了大量研發(fā)工作，頂盤(pán)組件直接決定了工藝氣體的進(jìn)氣、混氣、冷卻方式，以及工藝氣體的氣流狀態(tài)。進(jìn)而決定薄膜外延生長(zhǎng)的質(zhì)量及均勻性。在現(xiàn)有技術(shù)中，MOCVD頂盤(pán)進(jìn)氣管路布局無(wú)法使工藝氣體充分混合，頂盤(pán)組件中水冷盤(pán)的設(shè)計(jì)無(wú)法最大限度降低工藝氣體的溫度，以減少工藝氣體之間的預(yù)反應(yīng)。工藝氣體混合不充分、冷卻不充分進(jìn)而影響外延片生長(zhǎng)的質(zhì)量與均勻性。基于以上背景，本發(fā)明提出了一種新型的MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)結(jié)構(gòu)組件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供了一種MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)組件及反應(yīng)裝置，通過(guò)對(duì)MOCVD設(shè)備頂盤(pán)組件的改進(jìn)和創(chuàng)新，提高了工藝氣體的混氣均勻性，有效抑制了工藝氣體之間的預(yù)反應(yīng)，提高了薄膜的質(zhì)量和均勻性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種MOCVD設(shè)備混氣頂盤(pán)組件，包括：頂盤(pán)、勻氣網(wǎng)和勻氣水冷盤(pán)；所述勻氣網(wǎng)設(shè)置在頂盤(pán)與勻氣水冷盤(pán)之間；所述頂盤(pán)與勻氣網(wǎng)之間構(gòu)成混合空腔，所述頂盤(pán)頂部設(shè)置有與混合空腔連通的第一進(jìn)氣管路和第二進(jìn)氣管路；所述勻氣網(wǎng)下表面與勻氣水冷盤(pán)上表面直接接觸；所述勻氣水冷盤(pán)的上表面布滿多條平行排列的水道，所述水道首尾相連構(gòu)成水冷槽，所述水冷槽外周及水道間隙布滿勻氣孔。

這里的水道每條長(zhǎng)短不同，中間水道接近直徑長(zhǎng)度，越往兩側(cè)水道越短，使得水冷槽整體形狀與尺寸與勻氣水冷盤(pán)相當(dāng)。。

第一氣體與第二氣體在混合空腔中實(shí)現(xiàn)第一次預(yù)混氣，在勻氣網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)二次混氣，在水冷盤(pán)內(nèi)實(shí)現(xiàn)第三次混氣，勻氣水冷盤(pán)的設(shè)計(jì)使得水冷槽與勻氣孔在同一層結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)兩種功能，結(jié)構(gòu)尺寸薄，冷卻水含量最大，既實(shí)現(xiàn)了勻氣又保證了更加直接參與工藝氣體的冷卻。水冷槽進(jìn)行了大圓弧度設(shè)計(jì)，使經(jīng)過(guò)水冷盤(pán)后的工藝氣體能夠冷卻，降低工藝氣體之間預(yù)反應(yīng)，增加MOCVD設(shè)備外延片生長(zhǎng)中的薄膜質(zhì)量和均勻性。

本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述頂盤(pán)的下表面排布有第一噴頭組和第二噴頭組，所述第一進(jìn)氣管路與第一噴頭組連通，第二進(jìn)氣管路與第二噴頭組連通；所述第一噴頭組沿頂盤(pán)的直徑排列，噴嘴方向?yàn)榇怪庇谒鲋睆降淖笥曳较颍凰龅诙婎^組沿著頂盤(pán)內(nèi)與頂盤(pán)外周至少一個(gè)同心圓的圓周排列布置，噴嘴方向?yàn)檠厮鐾膱A相應(yīng)位置的法線的前后方向。。