[發(fā)明專利]MOCVD腔體結(jié)構(gòu)的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110665454.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113403609B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏建;黃勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州矩陣光電有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455;C23C16/458;C23C16/46;C23C16/52
• 代理公司: 北京律和信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 謝清萍;劉興

本申請(qǐng)涉及一種MOCVD腔體結(jié)構(gòu)及其控制方法和MOCVD反應(yīng)室。MOCVD腔體結(jié)構(gòu)包括：天棚；石墨基座，位于天棚的下方，天棚與石墨基座之間形成氣體流道，石墨基座的上表面設(shè)有多個(gè)凹槽，凹槽的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口；多個(gè)石墨盤(pán)，分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，進(jìn)氣口位于石墨盤(pán)上方；多個(gè)蓋板，分別可開(kāi)閉的設(shè)置于對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)上方，蓋板關(guān)閉時(shí)遮蓋對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)；第一氣路，穿過(guò)天棚連通氣體流道；第二氣路，穿過(guò)天棚連通凹槽側(cè)壁上的進(jìn)氣口。本申請(qǐng)的MOCVD腔體結(jié)構(gòu)可用于在一次生長(zhǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多種外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，提高研發(fā)的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種MOCVD腔體結(jié)構(gòu)及其控制方法和MOCVD反應(yīng)室。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(簡(jiǎn)稱MOCVD)設(shè)備是目前生產(chǎn)半導(dǎo)體外延材料的主要設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

傳統(tǒng)的行星式MOCVD反應(yīng)室，石墨基座中的每個(gè)圓形凹陷區(qū)域均放置一個(gè)石墨盤(pán)，在一次生長(zhǎng)流程中，所有石墨盤(pán)上的襯底都只能生長(zhǎng)出同樣的外延結(jié)構(gòu)。對(duì)于包含多層不同材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在研發(fā)階段，需要進(jìn)行多次生長(zhǎng)流程，生長(zhǎng)不同單層材料或者簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行性能表征。利用傳統(tǒng)的行星式MOCVD反應(yīng)室進(jìn)行研究階段材料的制備，既浪費(fèi)研發(fā)經(jīng)費(fèi)又缺乏效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NMOCVD腔體結(jié)構(gòu)及其控制方法和MOCVD反應(yīng)室，實(shí)現(xiàn)在不同的石墨盤(pán)上生長(zhǎng)出不同的外延結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供一種MOCVD腔體結(jié)構(gòu)，包括：天棚；石墨基座，位于所述天棚的下方，所述天棚與所述石墨基座之間形成氣體流道，所述石墨基座的上表面設(shè)有多個(gè)凹槽，所述凹槽的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口；多個(gè)石墨盤(pán)，分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，所述進(jìn)氣口位于所述石墨盤(pán)上方；多個(gè)蓋板，分別可開(kāi)閉的設(shè)置于對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)上方，所述蓋板關(guān)閉時(shí)遮蓋所述對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)；第一氣路，穿過(guò)所述天棚連通所述氣體流道；第二氣路，穿過(guò)所述天棚連通所述凹槽側(cè)壁上的進(jìn)氣口。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述凹槽的深度為30mm～60mm。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述的MOCVD腔體結(jié)構(gòu)還包括石墨基座覆蓋板，所述石墨基座覆蓋板位于所述石墨基座中心的上方，所述第二氣路穿過(guò)所述石墨基座覆蓋板連通所述凹槽側(cè)壁上的進(jìn)氣口。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述石墨基座覆蓋板為石英材質(zhì)或石墨材質(zhì)。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述石墨基座的下方設(shè)有加熱器。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述凹槽側(cè)壁上的進(jìn)氣口的中心線與所述石墨盤(pán)上表面的距離為：5～10mm。

本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供一種如上所述的MOCVD腔體結(jié)構(gòu)的控制方法，包括：?jiǎn)?dòng)所述石墨基座和石墨盤(pán)的旋轉(zhuǎn)；向所述第一氣路中通入第一原料氣，所述第一原料氣進(jìn)入所述氣體流道，向所述第二氣路通入第二原料氣，所述第二原料氣經(jīng)過(guò)所述凹槽側(cè)壁上的進(jìn)氣口進(jìn)入所述凹槽；選擇性地控制所述蓋板打開(kāi)，以暴露對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)，從而使所述第一原料氣進(jìn)入所述凹槽，所述第一原料氣中的第一原料和所述第二原料氣第二原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后在暴露的石墨盤(pán)上的襯底上進(jìn)行沉積；選擇性地控制所述蓋板關(guān)閉，以使所述蓋板遮蓋對(duì)應(yīng)的石墨盤(pán)。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述石墨基座的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為100～500r/min，所述石墨盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為100～300r/min。

本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供一種MOCVD反應(yīng)室，包括如上所述的MOCVD腔體結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)的MOCVD腔體結(jié)構(gòu)，在石墨基座的凹槽側(cè)壁上開(kāi)設(shè)進(jìn)氣口，以使第二原料可由進(jìn)氣口進(jìn)入凹槽，在石墨盤(pán)的上方設(shè)置可開(kāi)閉的蓋板，蓋板打開(kāi)時(shí)第一原料進(jìn)入凹槽，第一原料和第二原料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后在石墨盤(pán)上的襯底上進(jìn)行沉積，蓋板關(guān)閉時(shí)第一原料不能進(jìn)入凹槽，從而限制沉積的進(jìn)行；對(duì)多個(gè)凹槽的蓋板分別進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)在一次生長(zhǎng)流程中生長(zhǎng)多種不同外延結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本，提高研發(fā)效率。

附圖說(shuō)明