CN102127757A - Mocvd反应系统 - Google Patents

Mocvd反应系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102127757A
CN102127757A CN2011100088184A CN201110008818A CN102127757A CN 102127757 A CN102127757 A CN 102127757A CN 2011100088184 A CN2011100088184 A CN 2011100088184A CN 201110008818 A CN201110008818 A CN 201110008818A CN 102127757 A CN102127757 A CN 102127757A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature control
liquid
reactive system
mocvd
spray dish
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100088184A
Other languages
English (en)
Inventor
肖德元
张汝京
饶青
程蒙召
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enraytek Optoelectronics Co Ltd filed Critical Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN2011100088184A priority Critical patent/CN102127757A/zh
Publication of CN102127757A publication Critical patent/CN102127757A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种MOCVD反应系统，该反应系统包括反应腔、喷淋盘、加热基座、加热器、出气口以及温控装置，所述温控装置将所述喷淋盘的温度进行有效控制，从而有利于提高MOCVD沉积薄膜的质量，同时又减小工艺气体消耗。

Description

MOCVD反应系统
技术领域
本发明涉及半导体薄膜沉积设备，尤其涉及一种MOCVD反应系统。
背景技术
众所周知，金属有机物化学气相沉积(MOCVD，Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法已广泛应用于制备发光二极管。MOCVD是制备化合物半导体薄膜的一项关键技术，它利用较易挥发的有机物，如Ga(CH3)3等作为较难挥发的金属原子的源反应物，与NH3、AsH3等氢化物发生反应，在加热的衬底上生成GaN、GaAs等薄膜，用于微电子或光电子器件。
现有的MOCVD反应系统包括：
反应腔；
喷淋盘，设置于所述反应腔的顶部，其上设置有进气口，所述进气口用于输入反应气体；
加热基座，位于所述反应腔的底部，置于一旋转轴上；
加热器，对所述加热基座进行加热；以及
出气口，设置在所述反应腔的底部，用于排出反应副产物。
在使用时，衬底置于所述加热基座上，所述加热基座可按中心旋转，工艺气体与金属有机化学物通过喷淋盘射入反应腔。
MOCVD外延成膜过程如下：
MO源和工艺气体在喷淋盘内混合并喷射注入到反应腔体，转移至衬底表面；
在沉积区域，高温导致源分解和其他气相反应，形成对膜生长和生成副产品有用的前驱物；
前驱物输运至衬底生长表面；
前驱物吸附在生长表面；
前驱物扩散到成膜点；
表面反应副产品从表面被吸走；
反应副产品运输到主气流区域，远离沉积区并从反应腔的出口流出。
利用MOCVD，可以形成P型和N型掺杂的同质和异质半导体外延层和本征半导体外延层，以及多量子阱有源层。采用喷淋盘可以使工艺气体有良好的温度均匀性并在衬底表面均匀分布，从而可获得膜厚与杂质分布均匀的外延层。
然而，现有的MOCVD反应系统没有喷淋盘温度控制系统，从而使得喷淋盘的温度不能得到有效控制。如果喷淋盘的温度太高(因喷淋盘与加热基座距离太近)，MO源和工艺气体在喷淋盘内混合会导致源分解和其他气相反应，反应生成物沉积在喷淋盘的内外表面，有时会剥离掉在衬底表面，形成灰尘颗粒，严重时还会造成喷淋盘的喷气孔堵塞；如果喷淋盘的温度太低，将使反应腔内衬底表面源分解和气相反应速率降低，造成MO源和工艺气体的极大浪费。
因此，有必要对现有的MOCVD反应系统进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MOCVD反应系统，以提高MOCVD沉积薄膜的质量，同时又减小工艺气体消耗。
为解决上述问题，本发明提出一种MOCVD反应系统，用于在衬底上淀积薄膜，该反应系统包括：
反应腔；
喷淋盘，设置于所述反应腔的顶部，包括一反应气体混合腔，所述喷淋盘的顶部设置有进气口，工艺气体及金属有机物源通过所述进气口进入所述反应气体混合腔，并进行混合；所述喷淋盘的底部设有多个通孔，混合后的工艺气体及金属有机物源通过所述通孔喷出；
加热基座，位于所述反应腔的底部，置于一旋转轴上，所述衬底置于所述加热基座上；
加热器，对所述加热基座进行加热；
出气口，设置在所述反应腔的底部，用于排出反应副产物；以及
温控装置，将所述喷淋盘的温度控制在40～400℃。
可选的，所述温控装置将所述喷淋盘的温度控制在150～200℃。
可选的，所述温控装置为热交换器。
可选的，所述热交换器包括：
液体温控腔，设置在所述喷淋盘的顶部，且所述液体温控腔的底部与所述喷淋盘的顶部共用，所述液体温控腔的一侧设有液体进口，另一侧设有液体出口；
热膨胀箱，提供循环液体；
电加热器，对所述循环液体进行加热；
离心泵，使所述加热后的循环液体从所述液体进口进入所述液体温控腔，通过所述液体温控腔的底部与所述喷淋盘进行热交换，并从所述液体出口流出，进入所述热膨胀箱。
可选的，所述加热后的循环液体的温度为40～400℃。
可选的，所述加热后的循环液体的温度为150～200℃。
可选的，所述循环液体为矿物油(Mineral Oil)、合成油(Synthetic Oil)、硅油(Silicone Oil)、乙二醇水溶液(glycol/water)、工艺冷却水(Process Cooling Water)中的一种或多种。
可选的，所述液体温控腔内的循环液体的压力为1～100psig；其中，psig中的psi的含义为即磅力/平方英寸(pound per square inch)，psig中的g的指表压(gauge)，即压力表显示的数值。
可选的，所述液体温控腔内的循环液体的流量为10～1500gpm；其中gpm的含义为加仑/分钟(gallon per minute)。
可选的，所述热交换器还包括过滤器，所述过滤器在加热之前对所述热膨胀箱内的控温液体进行过滤。
可选的，所述热交换器还包括控制面板，所述控制面板对所述电加热器的加热温度进行设置。
与现有技术相比，本发明提供的MOCVD反应系统包括反应腔、喷淋盘、加热基座、加热器、出气口以及温控装置，所述温控装置将所述喷淋盘的温度进行有效控制，从而有利于提高MOCVD沉积薄膜的质量，同时又减小工艺气体消耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的MOCVD反应系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的喷淋盘的底部的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的MOCVD反应系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种MOCVD反应系统，该反应系统包括反应腔、喷淋盘、加热基座、加热器、出气口以及温控装置，所述温控装置将所述喷淋盘的温度进行有效控制，从而有利于提高MOCVD沉积薄膜的质量，同时又减小工艺气体消耗。
请参考图1至图2，其中，图1为本发明实施例提供的MOCVD反应系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的喷淋盘的底部的结构示意图，如图1至图2所示，本发明实施例提供的MOCVD反应系统用于在衬底上淀积薄膜，该反应系统包括：
反应腔110；
喷淋盘120，设置于所述反应腔110的顶部，包括一反应气体混合腔121，所述喷淋盘120的顶部设置有进气口122，工艺气体及金属有机物源通过所述进气口122进入所述反应气体混合腔121，并进行混合；所述喷淋盘120的底部设有多个通孔123，混合后的工艺气体及金属有机物源通过所述通孔123喷出；
加热基座130，位于所述反应腔110的底部，置于一旋转轴140上，所述衬底200置于所述加热基座130上；
加热器，对所述加热基座130进行加热；
出气口150，设置在所述反应腔110的底部，用于排出反应副产物；以及
温控装置，将所述喷淋盘120的温度控制在40～400℃。
其中，所述旋转轴140可旋转，从而带动所述加热基座130旋转，使所述衬底200上的薄膜沉积得更均匀。
进一步地，所述温控装置将所述喷淋盘120的温度控制在150～200℃。
进一步地，所述温控装置为热交换器。
进一步地，所述热交换器包括：
液体温控腔161，设置在所述喷淋盘120的顶部，且所述液体温控腔161的底部与所述喷淋盘120的顶部共用，所述液体温控腔161的一侧设有液体进口162，另一侧设有液体出口163；
热膨胀箱，提供循环液体；
电加热器，对所述循环液体进行加热；
离心泵，使所述加热后的循环液体从所述液体进口162进入所述液体温控腔161，通过所述液体温控腔161的底部与所述喷淋盘120进行热交换，并从所述液体出口163流出，进入所述热膨胀箱。
进一步地，所述加热后的循环液体的温度为40～400℃。
进一步地，所述加热后的循环液体的温度为150～200℃。
进一步地，所述循环液体为矿物油、合成油、硅油、乙二醇水溶液、工艺冷却水中的一种或多种。
进一步地，所述液体温控腔161内的循环液体的压力为1～100psig。
进一步地，所述液体温控腔161内的循环液体的流量为10～1500gpm。
进一步地，所述热交换器还包括过滤器，所述过滤器在加热之前对所述热膨胀箱内的控温液体进行过滤。
进一步地，所述热交换器还包括控制面板，所述控制面板对所述电加热器的加热温度进行设置。
综上所述，本发明提供了一种MOCVD反应系统，该反应系统包括反应腔、喷淋盘、加热基座、加热器、出气口以及温控装置，所述温控装置将所述喷淋盘的温度进行有效控制，从而有利于提高MOCVD沉积薄膜的质量，同时又减小工艺气体消耗。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种MOCVD反应系统，用于在衬底上淀积薄膜，其特征在于，包括：
反应腔；
喷淋盘，设置于所述反应腔的顶部，包括一反应气体混合腔，所述喷淋盘的顶部设置有进气口，工艺气体及金属有机物源通过所述进气口进入所述反应气体混合腔，并进行混合；所述喷淋盘的底部设有多个通孔，混合后的工艺气体及金属有机物源通过所述通孔喷出；
加热基座，位于所述反应腔的底部，置于一旋转轴上，所述半导体衬底置于所述加热基座上；
加热器，对所述加热基座进行加热；
出气口，设置在所述反应腔的底部，用于排出反应副产物；以及
温控装置，将所述喷淋盘的温度控制在40～400℃。
2.如权利要求1所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述温控装置将所述喷淋盘的温度控制在150～200℃。
3.如权利要求1或2所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述温控装置为热交换器。
4.如权利要求3所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述热交换器包括：
液体温控腔，设置在所述喷淋盘的顶部，且所述液体温控腔的底部与所述喷淋盘的顶部共用，所述液体温控腔的一侧设有液体进口，另一侧设有液体出口；
热膨胀箱，提供循环液体；
电加热器，对所述循环液体进行加热；
离心泵，使所述加热后的循环液体从所述液体进口进入所述液体温控腔，通过所述液体温控腔的底部与所述喷淋盘进行热交换，并从所述液体出口流出，进入所述热膨胀箱。
5.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述加热后的循环液体的温度为40～400℃。
6.如权利要求5所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述加热后的循环液体的温度为150～200℃。
7.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述循环液体为矿物油、合成油、硅油、乙二醇水溶液、工艺冷却水中的一种或多种。
8.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述液体温控腔内的循环液体的压力为1～100psig。
9.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述液体温控腔内的循环液体的流量为10～1500gpm。
10.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述热交换器还包括过滤器，所述过滤器在加热之前对所述热膨胀箱内的控温液体进行过滤。
11.如权利要求4所述的MOCVD反应系统，其特征在于，所述热交换器还包括控制面板，所述控制面板对所述电加热器的加热温度进行设置。
CN2011100088184A 2011-01-14 2011-01-14 Mocvd反应系统 Pending CN102127757A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100088184A CN102127757A (zh) 2011-01-14 2011-01-14 Mocvd反应系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100088184A CN102127757A (zh) 2011-01-14 2011-01-14 Mocvd反应系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102127757A true CN102127757A (zh) 2011-07-20

Family

ID=44266017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100088184A Pending CN102127757A (zh) 2011-01-14 2011-01-14 Mocvd反应系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102127757A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103668115A (zh) * 2012-09-21 2014-03-26 南昌黄绿照明有限公司 腔壁温度可由生长程序实时设置的气相外延反应管
CN104911563A (zh) * 2015-06-29 2015-09-16 聚灿光电科技股份有限公司 Cvd设备及cvd设备保护层形成方法
CN105695952A (zh) * 2014-11-26 2016-06-22 广东昭信半导体装备制造有限公司 热壁式金属有机物化学气相沉积喷淋装置及工艺方法
CN105839074A (zh) * 2015-02-03 2016-08-10 Lg电子株式会社 用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备
CN110656372A (zh) * 2019-11-13 2020-01-07 江苏实为半导体科技有限公司 一种便于安装加热片的mocvd加热器源及其使用方法
WO2021031425A1 (zh) * 2019-08-16 2021-02-25 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 高通量气相沉积设备及气相沉积方法
CN113804046A (zh) * 2020-06-15 2021-12-17 拓荆科技股份有限公司 一种低成本的主动控温喷淋头
CN117219541A (zh) * 2023-09-11 2023-12-12 拓荆科技(上海)有限公司 喷淋盘温控装置、温控方法以及半导体镀膜设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430659A (zh) * 2000-05-24 2003-07-16 德士古发展公司 储热应用的羧酸盐
CN1511244A (zh) * 2001-10-10 2004-07-07 东京毅力科创株式会社 热介质循环装置及使用其的热处理装置
CN1528948A (zh) * 2003-09-30 2004-09-15 张国华 金属有机物化学气相沉积氮化镓基薄膜外延生长设备
CN1910726A (zh) * 2004-01-12 2007-02-07 艾克塞利斯技术公司 用于等离子体反应器的气体分布板组件
CN101320675A (zh) * 2007-06-05 2008-12-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置、电极温度调整装置、电极温度调整方法
CN201338378Y (zh) * 2009-01-21 2009-11-04 北京中拓机械有限责任公司 模具温度快速变化的控制装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430659A (zh) * 2000-05-24 2003-07-16 德士古发展公司 储热应用的羧酸盐
CN1511244A (zh) * 2001-10-10 2004-07-07 东京毅力科创株式会社 热介质循环装置及使用其的热处理装置
CN1528948A (zh) * 2003-09-30 2004-09-15 张国华 金属有机物化学气相沉积氮化镓基薄膜外延生长设备
CN1910726A (zh) * 2004-01-12 2007-02-07 艾克塞利斯技术公司 用于等离子体反应器的气体分布板组件
CN101320675A (zh) * 2007-06-05 2008-12-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置、电极温度调整装置、电极温度调整方法
CN201338378Y (zh) * 2009-01-21 2009-11-04 北京中拓机械有限责任公司 模具温度快速变化的控制装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103668115A (zh) * 2012-09-21 2014-03-26 南昌黄绿照明有限公司 腔壁温度可由生长程序实时设置的气相外延反应管
CN105695952A (zh) * 2014-11-26 2016-06-22 广东昭信半导体装备制造有限公司 热壁式金属有机物化学气相沉积喷淋装置及工艺方法
CN105839074A (zh) * 2015-02-03 2016-08-10 Lg电子株式会社 用于太阳能电池的金属有机化学气相沉积设备
US10388820B2 (en) 2015-02-03 2019-08-20 Lg Electronics Inc. Metal organic chemical vapor deposition apparatus for solar cell
CN104911563A (zh) * 2015-06-29 2015-09-16 聚灿光电科技股份有限公司 Cvd设备及cvd设备保护层形成方法
WO2021031425A1 (zh) * 2019-08-16 2021-02-25 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 高通量气相沉积设备及气相沉积方法
CN110656372A (zh) * 2019-11-13 2020-01-07 江苏实为半导体科技有限公司 一种便于安装加热片的mocvd加热器源及其使用方法
CN113804046A (zh) * 2020-06-15 2021-12-17 拓荆科技股份有限公司 一种低成本的主动控温喷淋头
CN113804046B (zh) * 2020-06-15 2023-10-13 拓荆科技股份有限公司 一种低成本的主动控温喷淋头
CN117219541A (zh) * 2023-09-11 2023-12-12 拓荆科技(上海)有限公司 喷淋盘温控装置、温控方法以及半导体镀膜设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102127757A (zh) Mocvd反应系统
CN1120249C (zh) 用化学汽相沉积制作薄膜的方法和装置
JP5841156B2 (ja) 酸化膜成膜方法および酸化膜成膜装置
EP2872668B1 (en) Apparatus and method for film formation
CN101426953B (zh) 用于化学气相沉积的装置和方法
CN105441904A (zh) 气体喷淋装置、化学气相沉积装置和方法
CN100516288C (zh) 超声喷雾热分解化合物半导体薄膜制备系统
CN1754982A (zh) 溶液气化式cvd装置
US20120121807A1 (en) Film deposition system and method and gas supplying apparatus being used therein
CN110438473A (zh) 一种化学气相沉积装置及方法
CN202347096U (zh) 一种气相沉积设备
CN104498897A (zh) 一种碳化硅薄膜的制备方法
CN102732852A (zh) 氮化硅膜制备装置
CN101748378B (zh) 成膜载板及太阳能电池的生产方法
TW201108305A (en) Gas phase growing apparatus for group III nitride semiconductor
CN102140679A (zh) Iii族氮化物半导体的气相生长装置
CN102268656B (zh) Mocvd设备的喷淋头及其制作方法、使用方法
KR102075227B1 (ko) 금속 산화막의 성막 방법
CN203382817U (zh) 金属有机化学气相沉积装置
CN105483649A (zh) 一种微孔喷淋头及制作方法
TW201313949A (zh) 薄膜製程設備及其製作流程
JP4991950B1 (ja) ミスト成膜装置
KR102074049B1 (ko) 금속 산화막의 성막 방법
CN205907398U (zh) 一种金属有机化学气相沉积装置
CN101701333A (zh) 一种矩形化学气相沉积反应器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110720