CN103436856A

CN103436856A - 反应腔室

Info

Publication number: CN103436856A
Application number: CN2013103330672A
Authority: CN
Inventors: 谭华强; 黄允文; 乔徽; 林翔; 苏育家
Original assignee: Light Base Photoelectric Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Light Base Photoelectric Technology (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明提供了一种反应腔室，包括：反应室、喷淋头、托盘、抽气装置和限流环；其中，所述喷淋头、托盘、抽气装置和限流环均设置于所述反应室的内部；所述喷淋头向所述托盘喷射反应气体以在所述喷淋头与所述托盘之间形成气流；所述喷淋头中靠近所述托盘的一侧设置有聚气环，所述聚气环使得喷淋头喷出的气流聚集喷向所述托盘；所述抽气装置使得所述气流从所述托盘的周围排出；所述托盘的周围设置有限流环，所述限流环高出所述托盘的上表面，且所述限流环的内径大于所述聚气环的内径。在本发明提供的反应腔室中，在托盘的周围增设了限流环，以降低托盘边缘区域的气流流速，从而提高了气流分布的均匀性，进一步使得CVD沉积的均匀性得以提高。

Description

反应腔室

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备技术领域，特别涉及一种反应腔室。

背景技术

化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）设备用于制备各种薄膜材料，制备薄膜材料的基本过程如下：反应气体输送到反应腔室后发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的衬底表面，从而形成各种薄膜。

反应腔室是CVD设备中最重要的组成部分，具体结构请参考图1，其为现有技术的反应腔室的结构示意图。如图1所示，反应腔室10一般包括反应室11、托盘13、喷淋头12、抽气装置（图中未示出），其中，喷淋头12、托盘13、抽气装置均设置于所述反应室11的内部，托盘13位于喷淋头12与抽气装置之间。托盘13用于放置衬底，托盘13下设置有支架14，支架14用于支撑托盘13。喷淋头12向托盘13的表面喷射反应气体以在喷淋头12与托盘13之间形成气流，抽气装置使得所述气流从托盘13的周围排出。反应腔室10还包括用于对托盘13进行加热的加热装置15，加热装置15位于托盘13的下方。喷淋头12的下表面的边缘还设置有聚气环16，所述聚气环16用于控制所述气流的范围和方向。

所述反应腔室10可以用于金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等化学气相沉积设备。然而，在化学气相沉积过程发现，现有的反应腔室10沉积效果不佳，薄膜的均匀性有待提高，特别是托盘边缘区域的沉积效果与其他位置的沉积效果有较大差异。

为了提高反应腔室的沉积均匀性，提高良率，本领域技术人员一直在寻找导致CVD设备沉积均匀性差的原因以及其解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应腔室，以解决现有的CVD设备沉积均匀性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种反应腔室，所述反应腔室包括：反应室、喷淋头、托盘、抽气装置和限流环；

其中，所述喷淋头、托盘、抽气装置和限流环均设置于所述反应室的内部；

所述喷淋头向所述托盘喷射反应气体以在所述喷淋头与所述托盘之间形成气流；

所述喷淋头中靠近所述托盘的一侧设置有聚气环，所述聚气环使得喷淋头喷出的气流聚集喷向所述托盘；

所述抽气装置使得所述气流从所述托盘的周围排出；

所述托盘的周围设置有限流环，所述限流环高出所述托盘的上表面，且所述限流环的内径大于所述聚气环的内径。

优选的，在所述的反应腔室中，所述限流环较所述托盘的上表面高出2mm～5mm。

优选的，在所述的反应腔室中，所述限流环较所述托盘的上表面高出3mm。

优选的，在所述的反应腔室中，所述限流环的内径较所述聚气环的内径大1mm～5mm。

优选的，在所述的反应腔室中，所述聚气环围绕设置于所述喷淋头的表面，并与所述喷淋头的表面连接；

优选的，在所述的反应腔室中，所述反应腔室应用于MOCVD工艺。

优选的，在所述的反应腔室中，所述限流环的材质为石墨、碳化硅或者不锈钢。

发明人发现，造成现有的CVD设备沉积均匀性差的原因在于，设置于喷淋头边缘的聚气环减少了该处对应的托盘边缘区域上方的排气空间，气流从托盘边缘区域排出时，托盘边缘区域上方的气流流速非常大，影响了气流分布的均匀性，导致在托盘边缘区域CVD沉积的均匀性差。在本发明提供的反应腔室中，在托盘的周围增设了限流环，以降低托盘边缘区域的气流流速，从而提高了气流分布的均匀性，进一步使得CVD沉积的均匀性得以提高。

附图说明

图1是现有技术的反应腔室的结构示意图；

图2是本发明实施例的反应腔室的结构示意图。

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反应腔室作进一步详细说明。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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

发明人经过研究发现，造成现有的CVD设备沉积均匀性差的原因在于，喷淋头的边缘设置有用于控制气流范围和方向的聚气环，聚气环的设置减少了该处对应的托盘边缘区域上方的排气空间，气流通过抽气装置从所述托盘的周围排出时，由于托盘边缘位置的排气空间比较小，托盘边缘的气流流速比托盘其他位置的气流流速大，影响了气流分布的均匀性，导致在托盘边缘区域的CVD沉积不均匀。

综上，造成现有的CVD设备沉积均匀性差的原因在于，喷淋头的边缘设置的聚气环影响了气流分布的均匀性。为了解决上述问题，本申请提出了如下技术方案：

请参考图2，其为本发明实施例的CVD设备的反应腔室的结构示意图。如图2所示，所述CVD设备的反应腔室20包括：反应室21、喷淋头22、托盘23、抽气装置（图中未示出）和限流环27；其中，所述喷淋头22、托盘23、抽气装置和限流环27均设置于所述反应室21的内部；所述喷淋头22向所述托盘23喷射反应气体以在所述喷淋头22与所述托盘23之间形成气流；所述喷淋头22中靠近所述托盘23的一侧设置有聚气环26，所述聚气环26使得喷淋头22喷出的气流聚集喷向所述托盘23；所述抽气装置使得所述气流从所述托盘23的周围排出；所述托盘23的周围设置有限流环27，所述限流环27高出所述托盘23的上表面，且所述限流环27的内径大于所述聚气环26的内径。

具体的，反应室21内设置有喷淋头22、托盘23、抽气装置和限流环27，其中，所述托盘23用于放置衬底，所述托盘23下设置有支架24，所述支架24用于支撑所述托盘23。所述喷淋头22设置于所述托盘23的上面，用于向所述托盘23喷射反应气体以在所述喷淋头22与所述托盘23之间形成气流。所述喷淋头22的下表面的边缘还设置有聚气环26，所述聚气环26围绕设置于所述喷淋头22的表面，并与所述喷淋头22的表面连接。所述聚气环26用于控制气流的范围和方向，使得所述喷淋头22喷出的气流聚集喷向所述托盘23的上表面。所述托盘23的周围设置有限流环27，所述限流环27靠近托盘23的边缘，且高出所述托盘23的上表面。优选的，所述限流环27比所述托盘23的上表面高2mm～5mm，进一步的，所述限流环27比所述托盘23的上表面高3mm。

本实施例中，所述喷淋头22的形状和所述托盘23的形状都为圆形，相应的，围绕托盘23的限流环27的形状和围绕喷淋头22聚气环26的形状都为圆环形。其中，所述限流环27的内径大于所述聚气环26的内径。优选的，所述限流环27的内径比所述聚气环26的内径大1mm～5mm，进一步的，所述限流环27的内径比所述聚气环26的内径大2mm、3mm或4mm。

请继续参考图2，如图2所示，反应腔室20还包括抽气装置（图中未示出），所述抽气装置一般位于所述托盘23的下方，所述抽气装置使反应气体从所述托盘23的周围排出喷淋头22与托盘23之间的区域，以产生气压使得所述反应气体更容易到达所述托盘23。

如图2所示，反应腔室20还包括加热单元25，所述加热单元25用于加热所述托盘23。为了方便加热，所述加热单元25一般位于所述托盘23的下方。

由于所述限流环27靠近托盘23和加热单元25，所述限流环27一般采用耐高温的材料，其材质可以是石墨、碳化硅或者不锈钢。

本发明所述的反应腔室20可以用于包括PECVD、LPCVD和MOCVD在内的各种CVD工艺，作为一个实施例，所述反应腔室20用于MOCVD工艺，其工艺过程包括：将衬底放置于所述托盘23的面向喷淋头22的表面；所述加热单元25对所述衬底进行加热；同时，所述喷淋头22向所述托盘23喷出反应气体，所述反应气体在所述聚气环26的作用下集中到达所述托盘23的上表面，之后，所述抽气装置使得反应气体从所述托盘23的周围排出喷淋头22与托盘23之间的区域。在此过程中，反应腔室20通入的反应气体不断发生反应并在加热的衬底表面形成薄膜。

由于反应腔室20中设置的聚气环26减少了托盘23边缘位置的排气空间，反应气体通过抽气装置从所述托盘23的周围排出时，气流聚集在聚气环26正对的托盘23的边缘区域。为了使得所述托盘23上表面的气流分布均匀，本实施例的反应腔室20在所述托盘23的周围设置了限流环27，限流环27增加了托盘23边缘区域反应气体流动的阻力，从而降低了所述托盘23边缘位置的气流速度。

综上，在本发明实施例提供的CVD设备的反应腔室中，通过在托盘的周围增设限流环以降低托盘边缘位置处的气流流速，提高气流分布的均匀性，从而提高了CVD沉积的均匀性。

Claims

1.一种反应腔室，其特征在于，包括：反应室、喷淋头、托盘、抽气装置和限流环；

所述抽气装置使得所述气流从所述托盘的周围排出；

2.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述限流环较所述托盘的上表面高出2mm～5mm。

3.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述限流环较所述托盘的上表面高出3mm。

4.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述限流环的内径较所述聚气环的内径大1mm～5mm。

5.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述聚气环围绕设置于所述喷淋头的表面，并与所述喷淋头的表面连接。

6.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室应用于MOCVD工艺。

7.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述限流环的材质为石墨、碳化硅或者不锈钢。