CN104498905B - 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘 - Google Patents

用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘 Download PDF

Info

Publication number
CN104498905B
CN104498905B CN201510002676.9A CN201510002676A CN104498905B CN 104498905 B CN104498905 B CN 104498905B CN 201510002676 A CN201510002676 A CN 201510002676A CN 104498905 B CN104498905 B CN 104498905B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inlet
air inlet
inlet chamber
disk
chamber
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.)
Active
Application number
CN201510002676.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104498905A (zh
Inventor
王晓亮
殷海波
肖红领
姜丽娟
冯春
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.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
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 Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN201510002676.9A priority Critical patent/CN104498905B/zh
Publication of CN104498905A publication Critical patent/CN104498905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104498905B publication Critical patent/CN104498905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45514—Mixing in close vicinity to the substrate

Abstract

本发明提供了一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘。该进气顶盘包括：上层进气盘和下层匀气盘，下层匀气盘为三层台阶盘体，在上层进气盘和下层匀气盘之间形成三个独立的进气腔‑第一进气腔、第二进气腔和第三进气腔，该三个进气腔彼此隔离密封。其中，该第一进气腔、第二进气腔和第三进气腔分别具有独立的进气通道和出气通道，由第三进气腔内通入的隔离气体将由第一进气腔通入的第一反应气体和第二进气腔通入的第二反应气体隔开。本发明可以降低两种或多种反应气体在到达衬底之前就相遇并进行反应的概率，大大提高外延材料的晶体质量。

Description

用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘
技术领域
本发明涉及薄膜材料沉积设备技术领域，尤其涉及一种用于金属有机化合物化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)设备反应室的进气顶盘。
背景技术
MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)设备，是化合物半导体外延材料研究和生产的关键设备，特别适合化合物半导体功能结构材料的规模化工业生产，是其它半导体设备所无法替代的核心半导体设备，是当今世界上生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，是当今信息产业发展、国防高新技术突破不可缺少的战略性高技术半导体设备。
用MOCVD设备外延生长化合物半导体薄膜材料，通常需要各种源材料气体以及携带气体。源材料包括III族、II族元素的有机化合物(MO源)和V、VI族元素的氢化物，是参与化学反应并且在生成物中含有本原料成分的材料；携带气体包括氮气、氢气及惰性气体等，这些气体只携带源材料进入反应室中，本身并不参加化学反应。
通常的源材料MO源和氢化物之间在高温下有强烈的预反应，如三甲基铝和氨气之间在高温下预反应强烈，反应后生成不能分解的聚合物。为了减少两者之间的预反应，需要将MO源和氢化物分开进入反应室，直到反应室中衬底附近才相遇并均匀混合，之后参加化学反应，由于反应非常复杂，通常有几十个反应，只有在衬底表面上参加反应的生成物才可能形成高质量的薄膜材料。
然而，目前用于金属有机化合物化学气相沉积设备的进气顶盘设计基本上都可以将两种反应气体分别送入反应室，但在未到达衬底附近时已经相遇并混合，在高温下产生预反应，之后预反应的生成物在衬底上沉积，对生成材料的晶体质量产生不利影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘，以尽可能的避免反应气体在到达衬底之前相遇和预反应。
(二)技术方案
本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘包括：上层进气盘1和下层匀气盘2，下层匀气盘2为三层台阶盘体，在上层进气盘1和下层匀气盘2之间形成三个独立的进气腔-第一进气腔3、第二进气腔4和第三进气腔5，该三个进气腔彼此隔离密封。其中，该第一进气腔3、第二进气腔4和第三进气腔5分别具有独立的进气通道和出气通道，由第三进气腔5内通入的隔离气体将由第一进气腔3通入的第一反应气体和第二进气腔4通入的第二反应气体隔开。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘具有以下有益效果：
(1)通入隔离气体，可以降低两种反应气体在到达衬底之前就相遇并进行反应的概率，从而大大提高外延材料的晶体质量；
(2)通入气体细缝的分布更密集，可以提高外延材料的均匀性；
(3)上层进气盘和下层匀气盘之间可以采用非焊接的密封方式，方便拆卸，便于清洗。
附图说明
图1为根据本发明实施例用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘的剖视示意图；
图2为图1所示进气顶盘的A-A向剖视图；
图3为图1所示进气顶盘的B-B向剖视图。
【主要元件】
1-上层进气盘；2-下层匀气盘
3-第一进气腔；4-第二进气腔；5-第三进气腔；
6-第一进气管； 7-第二进气管；8-第三进气管；
9、10-对应第一进气腔的出气细缝；
11、12-对应第二进气腔的出气细缝；
13、14、15-对应第三进气腔的出气细缝；
16-冷却水道；17-监测窗口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
本发明在第一反应气体和第二反应气体之间通入隔离气体，以降低两种反应气体在到达衬底之前就相遇并进行反应的概率，进而提高外延材料的晶体质量。
在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘。图1为根据本发明实施例用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘的剖视示意图。如图1所示，本实施例进气顶盘为封闭型壳体，包括上层进气盘1和下层匀气盘2。其中，下层匀气盘2为三层台阶盘体，在上层进气盘1和下层匀气盘2之间形成供气体进入的三个独立的进气腔，分别为第一进气腔3、第二进气腔4、第三进气腔5，进气腔之间彼此隔离密封。在上层进气盘1上安装有第一进气管6、第二进气管7和第三进气管8，分别与第一进气腔3、第二进气腔4和第三进气腔5连通。其中，第一进气管6用于外界向第一进气腔3供气。第一进气管7用于外界向第二进气腔4供气。第三进气管8用于外界向第三进气腔5供气。
如图2和图3所示，第一进气腔3和第二进气腔4为环形腔，并分别与下层匀气盘内平行贯穿的圆柱槽连通。其中，第一进气腔3对应的圆柱 槽和第二进气腔4对应的圆柱槽位于高度上的不同位置。每一组圆柱槽下又设置有与反应室连通的平行出气细缝，第一进气腔3和第二进气腔4的出气细缝为相间排列，如：对应第一进气腔3有出气细缝9、10等，对应第二进气腔4有出气细缝11、12等。
请参照图1至图3，进气顶盘中央处还设置有贯穿进气顶盘的监测窗口17，该监测窗口17呈条状，通过其可以观察反应室内情况，或安装在位监测设备，用于温度、膜厚、翘曲度等实时监测。
第三进气腔5由相互连通的两半圆形腔构成，其下设计有与反应室直接连通的平行出气细缝，如出气细缝13、14、15等，这样，第一进气腔3的出气细缝9、10等和第二进气腔4的出气细缝11、12等之间又由第三进气腔5的出气细缝13、14、15等隔开。
有利地，进气顶盘的下层匀气盘2还设置有封闭的冷却水道16，在平行的出气细缝(第一进气腔3、第二进气腔4和第五进气腔5对应的出气细缝)之间盘绕，用于冷却进气顶盘。
可选地，上层进气盘1和下层匀气盘2为不锈钢材质。上层进气盘1和下层匀气盘2之间通过焊接密封、或者通过O形橡胶圈密封、或者通过无氧铜密封、或者通过其它金属密封。
有利地，第一进气腔3引入第一反应气体，第二进气腔4引入与第一反应气体发生反应的第二反应气体，第三进气腔5引入不与第一反应气体和第二反应气体发生反应的隔离气体。
可选地，隔离气体可以是：氢气，氮气，氩气或其它惰性气体中的一种，氢气、氮气、氩气和其它惰性气体中的至少两种气体的组合。
第一反应气体通过出气细缝9、10等进入反应室，第二反应气体通过出气细缝11、12等进入反应室，隔离气体通过出气细缝13、14、15等进入反应室，第一反应气体与第二反应气体被隔离气体在细缝出口端隔开，减少了两种反应气体到达衬底前的预反应，从而改善了外延材料的晶体质量和均匀性。
至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明进气顶盘有了清楚的认识。
此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具 体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：圆柱形槽和出气细缝的个数可以根据需要进行调整；冷却水道的位置和个数也可以根据需要进行调整；在不设置监测窗口的情况下，第三进气腔还可以为环形腔或圆柱形腔；第一进气腔、第二进气腔和第三进气腔的位置和顺序可以根据需要进行调整，而不局限于上述实施例中的位置和顺序；出气细缝的位置和形状可以根据需要进行调整，只要能连通相应的进气腔和反应室即可。
综上所述，本发明提供一种用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘，其通过隔离气体将第一反应气体和第二反应气体隔离开，从而降低了多种反应气体在到达衬底之前相遇并进行反应的概率，从而提高了外延材料的晶体质量，具有极高的推广应用价值。
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 (10)

1.一种进气顶盘，其特征在于，用于向一反应室供气，包括：上层进气盘(1)和下层匀气盘(2)，所述下层匀气盘(2)为三层台阶盘体，在所述上层进气盘(1)和下层匀气盘(2)之间形成三个独立的进气腔-第一进气腔(3)、第二进气腔(4)和第三进气腔(5)，该三个进气腔彼此隔离密封；
其中，该第一进气腔(3)、第二进气腔(4)和第三进气腔(5)分别具有独立的进气通道和出气通道，由第三进气腔(5)内通入的隔离气体将第一进气腔(3)通入的第一反应气体和第二进气腔(4)通入的第二反应气体隔开。
2.根据权利要求1所述的进气顶盘，其特征在于，所述进气通道包括设置于所述上层进气盘上的：
第一进气管(6)，用于向第一进气腔(3)进气；
第一进气管(7)，用于向第二进气腔(4)进气；
第三进气管(8)，用于向第三进气腔(5)进气。
3.根据权利要求1所述的进气顶盘，其特征在于，所述第一进气腔(3)和第二进气腔(4)分别与下层匀气盘内平行贯穿的圆柱槽连通；
其中，第一进气腔(3)对应的圆柱槽和第二进气腔(4)对应的圆柱槽位于高度上的不同位置，且每一圆柱槽下又设置有与反应室连通的出气细缝；其中，第一进气腔(3)和第二进气腔(4)对应的出气细缝为相间排列。
4.根据权利要求3所述的进气顶盘，其特征在于，所述第一进气腔(3)和第二进气腔(4)均为环形腔。
5.根据权利要求3所述的进气顶盘，其特征在于，所述第三进气腔(5)通过出气细缝与反应室直接连通，且相邻的第一进气腔(3)和第二进气腔(4)对应的出气细缝由第三进气腔(5)对应的出气细缝隔开。
6.根据权利要求5所述的进气顶盘，其特征在于，所述第三进气腔 (5)为圆柱形腔、圆环形腔。
7.根据权利要求5所述的进气顶盘，其特征在于，所述第三进气腔 (5)由相互连通的两半圆形腔构成；
所述进气顶盘中央处还设置有贯穿所述进气顶盘的条状的监测窗口(17)。
8.根据权利要求5所述的进气顶盘，其特征在于，所述下层匀气盘(2)内设置有封闭的冷却水道，该冷却水道在第一进气腔(3)、第二进气腔(4)和第三进气腔(5)对应的出气细缝之间盘绕。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的进气顶盘，其特征在于，所述上层进气盘(1)和下层匀气盘(2)均由不锈钢材料制备；
所述上层进气盘(1)和下层匀气盘(2)之间通过以下方式其中之一密封：焊接密封、通过O形橡胶圈密封、通过无氧铜密封。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的进气顶盘，其特征在于，所述隔离气体为以下气体中的一种气体或两种组成的混合气体：氢气，氮气或惰性气体。
CN201510002676.9A 2015-01-05 2015-01-05 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘 Active CN104498905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510002676.9A CN104498905B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510002676.9A CN104498905B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104498905A CN104498905A (zh) 2015-04-08
CN104498905B true CN104498905B (zh) 2017-03-01

Family

ID=52940354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510002676.9A Active CN104498905B (zh) 2015-01-05 2015-01-05 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104498905B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105926035A (zh) * 2016-05-19 2016-09-07 广东省中科宏微半导体设备有限公司 一种用于混晶化学气相外延的进气装置
CN111101117B (zh) * 2018-10-29 2022-07-22 北京北方华创微电子装备有限公司 匀气装置和半导体处理设备
CN115029775A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种气体水平流动的外延生长设备
CN114210217A (zh) * 2021-12-14 2022-03-22 拓荆科技股份有限公司 半导体加工设备及其混气装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997649A (en) * 1998-04-09 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Stacked showerhead assembly for delivering gases and RF power to a reaction chamber
CN102418086A (zh) * 2011-11-16 2012-04-18 上海卓锐材料科技有限公司 一种实现气体隔离和均匀化的喷淋头装置
CN103320771A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 光垒光电科技（上海）有限公司 喷淋头以及气相沉积设备
CN103436859A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 光垒光电科技（上海）有限公司 喷淋头以及气相沉积反应腔
CN103443903A (zh) * 2011-03-18 2013-12-11 应用材料公司 多级喷淋头设计

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997649A (en) * 1998-04-09 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Stacked showerhead assembly for delivering gases and RF power to a reaction chamber
CN103443903A (zh) * 2011-03-18 2013-12-11 应用材料公司 多级喷淋头设计
CN102418086A (zh) * 2011-11-16 2012-04-18 上海卓锐材料科技有限公司 一种实现气体隔离和均匀化的喷淋头装置
CN103320771A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 光垒光电科技（上海）有限公司 喷淋头以及气相沉积设备
CN103436859A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 光垒光电科技（上海）有限公司 喷淋头以及气相沉积反应腔

Also Published As

Publication number Publication date
CN104498905A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104498905B (zh) 用于金属有机化合物化学气相沉积设备反应室的进气顶盘
JPH0429313A (ja) 半導体結晶の製造装置
CN101268213B (zh) 在常压下连续化学气相沉积的设备和方法及其用途
CN108950519A (zh) 腔室的内衬和腔室
CN103132053A (zh) 化学气相沉积的气体预热系统
CN109402608B (zh) 一种原子层沉积设备的气路系统及其控制方法
CN102031495B (zh) 有机金属化合物
CN109207956B (zh) 制备cvd红外光学材料的设备及工艺
CN101660136B (zh) 封装固体高纯金属有机化合物的容器及其应用
CN106460169A (zh) 液体前体组合物、其制备方法和使用该组合物形成层的方法
CN208776871U (zh) 一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构
Gikonyo et al. Investigating the vapour phase synthesis of copper terephthalate metal organic framework thin films by atomic/molecular layer deposition
CN105399082A (zh) 制备石墨烯薄膜的化学气相沉积设备及方法
CN109576674A (zh) 原子层沉积设备
CN107604340A (zh) 化学气相沉积炉
CN109088056A (zh) 在气相反应器中合成硅-碳复合材料
CN217351525U (zh) 前驱体供应装置及气相沉积系统
CN109912627A (zh) 一种含硫-硫键的大环四配位铜(ⅱ)配合物及其原位合成方法
CN103882409B (zh) 源输送混合比可调气路装置
WO2023097957A1 (zh) 一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构
CN110950341B (zh) 一种碳化硅粉料及其制备方法、使用的装置
CN208420812U (zh) 一种用于电子工业用气体三氯化硼分析的色谱取样系统
CN102856175B (zh) 炉管挡片结构制造方法
CN217026070U (zh) 气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统
CN209194054U (zh) 一种化学气相沉积设备的载具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant