CN103074674A - 用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置 - Google Patents

Abstract

一种用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，包括：一筒体；一水冷匀气板，该水冷匀气板制作在筒体内；一上盖板，该上盖板固定在筒体上，该上盖板与水冷匀气板之间形成一进气腔室；一气体隔离装置，该气体隔离装置固定在上盖板上，该气体隔离装置是将进气腔室隔离成至少两个进气腔室或使之连通。本发明可实现MOCVD反应室进气方式的多样性和灵活性，提高组份混合均匀性并可以避免严重的预反应。

Description

用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置

技术领域

本发明涉及用于制备III-V族化合物半导体的装置，特别涉及到用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置。

背景技术

金属有机化学气相沉积设备简称MOCVD设备，是外延制备化合物半导体材料的设备，由于其外延晶体质量高、稳定性好、界面陡峭，被广泛用于制备光电子、微电子材料生产，尤其在LED产业应用最多。MOCVD反应室的匀气混气装置是设备的核心设计技术，不同种类气体从反应室进气顶盘进入反应室，在衬底表面反应沉积，形成外延层，反应气体的浓度均匀性和反应生成杂质程度决定了材料的组份均匀性和晶体质量，既要充分混合又要避免严重预反应，因此混合均匀和预反应是一对矛盾。反应气体提前混合均匀则容易实现浓度均匀的反应气氛，实现材料的组份均匀性，同时提前混合将增大预反应，容易产生杂质和源的浪费。目前应用的MOCVD设备不同反应气体进入反应室内之前均是采用隔离方式，为了达到混合均匀性，匀气孔或狭缝排布密集，工艺复杂。在材料外延制备中，有些工艺反应物气体可以预混合后进入反应室参加反应，有些工艺则需要气体完全隔离进入反应室。基于此本发明提供了一种反应室进气装置，可以实现预混合后进入反应室和隔离进入反应室这两种进气方式之间随时灵活切换。对于需要充分预混合而预反应不严重的气体和工艺可以切换到充分预混合方式生长，提高组份均匀性，对于预反应严重需要完全隔离的气体和工艺要求，可以切换到隔离方式生长，提高了设备的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，其可实现MOCVD反应室进气方式的多样性和灵活性，提高组份混合均匀性并可以避免严重的预反应。

本发明一种用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，包括：

一筒体；

一水冷匀气板，该水冷匀气板制作在筒体内；

一上盖板，该上盖板固定在筒体上，该上盖板与水冷匀气板之间形成一进气腔室；

一气体隔离装置，该气体隔离装置固定在上盖板上，该气体隔离装置是将进气腔室隔离成至少两个进气腔室或使之连通。

其中该上盖板上开有至少两个进气口。

其中该气体隔离装置包括一可活动的气体隔离板和与气体隔离板相连接的升降气缸，该升降气缸控制气体隔离板的升降，以控制气体在进气腔室中混合与隔离。

本发明的有益效果是：本发明实现充分混合后进入反应室和隔离避免预反应进入反应室这两种进气方式之间切换，提高设备进气方式的灵活性和多功能性。

本发明采用升降气缸控制隔离板实现隔离进气方式和混合进气方式之间的灵活切换，制作简单，自动控制方便，可以在工艺配方软件中自动灵活控制。

本发明采用隔离进气方式进气时做到了完全隔离，避免提前发生预反应；采用混合进气方式进气时做到了充分混合，保证组份的充分均匀性。

附图说明

以下结合附图及实施例的详细描述，将会更好地理解本发明的内容和特点，其中：

图1是本发明的一个具体实施例，带有气体隔离装置05的反应室剖面结构示意图，其中气体隔离板051处于高位状态。

图2是图1中气体隔离板051处于低位状态的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步的说明。图1、图2是本发明的一个具体实施例的示意图，应理解，本公开的附图重点示出根据本发明的一个实施方式的构成特征，这些附图并不意在示出设备中的每一个单个部件。请参阅图1、图2所示，本发明提供一种用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，包括：

一筒体01，作为反应室顶盘的侧壁；一水冷匀气板02，该水冷匀气板02制作在筒体01内；一上盖板03，该上盖板03固定在筒体01上，该上盖板03与水冷匀气板02和筒体01之间形成一进气腔室04，该上盖板03上开有至少两个进气口，包括第一种气体进气口031和第二种气体进气口032；一气体隔离装置05，该气体隔离装置05固定在上盖板03上，该气体隔离装置05包括一可活动的气体隔离板051和与气体隔离板051相连接的升降气缸052，该升降气缸052控制气体隔离板051的升降，通过升降该气体隔离板051，实现进气腔室04的连通或者隔离成至少两个进气腔室，以控制气体混合与隔离。

图1中通过气体隔离装置05中的升降气缸052将气体隔离板051升起来，气体隔离板051处于高位状态，这时反应室上盖板03、作为反应室顶盘侧壁的筒体01、水冷匀气板02构成的空间形成反应室进气腔室04。由于没有隔离，从第一种气体进气口031和第二种气体进气口032进入进气腔室04的气体将发生混合，然后通过水冷匀气板02中的多个细管(也可以做成狭缝)均匀喷射入反应室内。由于反应气体在进气腔室内已经预混合，因此向反应室内喷射的各种组份气体是混合均匀的反应气体，达到非常好的组份均匀性，这种方式将提高源材料的利用率和材料生长的均匀性。

图2中通过气体隔离装置05中的升降气缸052将气体隔离板051降下来，气体隔离板051处于低位状态，这时反应室上盖板03、作为反应室顶盘侧壁的筒体01、水冷匀气板02和气体隔离板051构成的空间形成两个相互隔离的进气腔室，即由于气体隔离板051降下，图1中的进气腔室04一分为二，进气腔室041和进气腔室042。气体隔离板051与水冷匀气板的接触面密封严密，同时与反应室顶盘外部隔离，避免漏气。不同种类的气体分别从第一种气体进气口031和第二种气体进气口032进入到进气腔体041和进气腔体042，通过水冷匀气板02中的多个细管均匀喷射入反应室内。这种状态下、由于气体隔离板051的隔离作用，不同种类的气体进入反应室内才开始混合，这种情况适合于生长预反应较强烈如AlGaN材料、CP2Mg源与NH3等反应气体进气，或者需要类原子层外延生长的方式，这种结构将大大减少预反应，对于生长出的材料也将提高晶体质量。本发明实施例采用升降气缸控制隔离板实现隔离进气方式和混合进气方式之间的灵活切换，制造简单，控制方便，

总之本发明的工作过程如下：

不同种类的气体分别从第一种气体进气口031和第二种气体进气口032进入到进气腔体04中，当工艺上需要两种气体预混合时，气体隔离装置05中的升降气缸052将气体隔离板051升起，进气腔体04是一连通空间，气体将混合后通过水冷匀气板02中的多个细管喷射入反应室内。当工艺上需要两种气体在进入反应室之前隔离时，气体隔离装置05中的升降气缸052将气体隔离板051降下，进气腔体04隔离成为两个独立空间，两种气体相互隔离通过水冷匀气板02中的多个细管喷射入反应室内。

需要说明的是，虽然本实施例只给出了两种气体进气口和一个气体隔离板，但是本发明也适用于有多于两种气体进气和多个隔离板的情况，多个隔离板可以将进气腔室分割成多个区域，不同隔离板可以同时升降，也可以组合升降，实现不同区域可以隔离进气也可以混合进气，多区域的隔离与混合的灵活切换。另外对于升降气缸升起，隔离板处于高位时，为了增加不同气体混合均匀程度，可以采用隔离板两侧的气体管路打孔，通过一定角度相互喷射等方法达到提高混合均匀性的目的。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，包括：

一筒体；

一水冷匀气板，该水冷匀气板制作在筒体内；

一上盖板，该上盖板固定在筒体上，该上盖板与水冷匀气板之间形成一进气腔室；

一气体隔离装置，该气体隔离装置固定在上盖板上，该气体隔离装置是将进气腔室隔离成至少两个进气腔室或使之连通。

2.如权利要求1所述的用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，其中该上盖板上开有至少两个进气口。

3.如权利要求1所述的用于金属有机化学气相沉积设备的反应室进气装置，其中该气体隔离装置包括一可活动的气体隔离板和与气体隔离板相连接的升降气缸，该升降气缸控制气体隔离板的升降，以控制气体在进气腔室中混合与隔离。