CN105483649A - 一种微孔喷淋头及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微孔喷淋头及制作方法，该微孔喷淋头包括喷淋头主体，喷淋头主体由一整块的圆形结构板制成，圆形结构板上设置有下平面、圆环面和上平面；喷淋头主体上开设有第一前体气体喷气通道、第二前体气体喷气通道和第一前体气体分配通道，第一前体气体喷气通道贯穿圆形结构板的上平面及下平面，第二前体气体喷气通道贯穿第一前体气体分配通道及圆形结构板的下平面，第一前体气体分配通道贯穿了圆形结构板的圆环面。该方法用来制作微孔喷淋头。上述本发明具有结构简单紧凑、制作简单、可靠性好等优点。

Description

一种微孔喷淋头及制作方法
技术领域
本发明主要涉及到金属有机物化学气相沉积设备领域，特指适用于一种金属有机化学气相沉积反应器的微孔喷淋头。
背景技术
MOCVD（MetalOrganicChemicalVaporDeposition）设备，即金属有机物化学气相沉积设备，其在半导体产业尤其是在LED产业中具有不可替代性的作用，是特别关键的设备。该设备集计算流体力学、热力传导、系统集成控制、化合物生长等各学科于一体，是一种高科技、新技术高度集中的设备；是突破产业发展瓶颈，提高产业水平的战略性高技术半导体装备。
MOCVD通过使含有Ⅱ族或Ⅲ族元素的金属有机物源（MO）与含有Ⅵ族或Ⅴ族元素的气体源在严格控制下的条件下在晶片上反应，生长得到所需要的薄膜材料。一般金属有机源通过载气进入反应室，载气可以为氢气、氮气、惰性气体等不与反应物起化学反应的气体，含有MO源的载气称为第一前体气体；含有Ⅵ族或Ⅴ族元素的气体一般也混有一定比例的载气，称为第二前体气体。
目前，广泛使用的喷淋头都是第一前体气体与第二前体气体在进入反应室前都不混合，在前体气体进入到反应室后才混合。微孔喷淋方式由于其在工艺方面的优良表现而在小批量MOCVD设备中得到了广泛应用，并且也有众多专家、企业做了大量的工作。如中国专利CN200880019034《一种包括多个扩散焊接板的气体分布器以及制造这种气体分布器的方法》中所公开的采用多结构板结合扩散焊接制成的微孔喷淋头；中国专利CN200680003148《带有布置于平面中的前腔室的气体分配器》中所公开的都是属于微孔喷淋的一种，但是所有的传统方案中公开的喷淋头或喷淋头制作方法都非常复杂，并且在长久使用后存在失效的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、制作简单、可靠性好的微孔喷淋头及制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种微孔喷淋头，它包括喷淋头主体，所述喷淋头主体由一整块的圆形结构板制成，所述圆形结构板上设置有下平面、圆环面和上平面；所述喷淋头主体上开设有第一前体气体喷气通道、第二前体气体喷气通道和第一前体气体分配通道，所述第一前体气体喷气通道贯穿圆形结构板的上平面及下平面，所述第二前体气体喷气通道贯穿第一前体气体分配通道及圆形结构板的下平面，所述第一前体气体分配通道贯穿了圆形结构板的圆环面。
作为本发明的进一步改进：所述第一前体气体喷气通道及第二前体气体喷气通道与圆形结构板的下平面垂直。
作为本发明的进一步改进：所述第一前体气体喷气通道及第二前体气体喷气通道与圆形结构板的下平面成非垂直的角度。
作为本发明的进一步改进：所述第一前体气体喷气通道和第二前体气体喷气通道的喷气通道相互平行。
作为本发明的进一步改进：所述第一前体气体喷气通道和第二前体气体喷气通道的喷口直径为φ0.3-φ3cm。
作为本发明的进一步改进：所述第一前体气体分配通道的截面为圆形或椭圆形。
作为本发明的进一步改进：所述圆形结构板的下平面与第二前体气体分配管道之间还分布有冷却液通道。
作为本发明的进一步改进：所述冷却液通道的截面为圆形或椭圆形。
作为本发明的进一步改进：所述冷却液通道与第一前体气体分配通道相互垂直。
作为本发明的进一步改进：所述圆形结构板的上平面与下平面之间还分布有观察窗通道，所述观察窗通道分布在不同圆周半径的同一条直线上。
本发明进一步提供一种制作上述微孔喷淋头的方法，其步骤为：
S1：使用精密电火花穿孔，在圆形结构板的圆环面上做出第一前体气体分配通道及冷却液通道的引导孔；
S2：使用电火花线切割或深孔钻床的方式加工出第一前体气体分配通道及冷却液通道；
S3：使用精密电火花打孔机打出第一前体气体喷气通道和第二前体气体喷气通道的喷气通道。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的微孔喷淋头及制作方法，克服了现有微孔喷淋头加工工艺复杂，制作困难的缺点；整个结构使用整板制作，具有比扩散焊接所制作喷淋头更高的可靠性。
附图说明
图1是本发明微孔喷淋头在一个视角下的结构原理示意图。
图2是本发明微孔喷淋头在另一个视角下的结构原理示意图。
图3是本发明微孔喷淋头的另一个实例的结构原理示意图。
图4是本发明在一个具体应用实例中的结构原理示意图。
图例说明：
1、第一管道；2、第二管道；3、第三管道；4、第四管道；5、反应器上盖；6、反应器本体；7、基片；8、载片盘；9、喷淋头主体；201、第二前体气体喷气通道；202、第一前体气体喷气通道；203、第一前体气体分配通道；204、冷却液通道；205、观察窗通道；206、下平面；207、圆环面；208、上平面。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的微孔喷淋头，主要适用于金属有机化学气相沉积反应器，它包括喷淋头主体9，该喷淋头主体9由一整块的圆形结构板制成；该圆形结构板的下平面206为靠近反应室中载片盘8的圆形平面，上平面208为圆形结构板上与下平面206相对的平面。喷淋头主体9上开设有第一前体气体喷气通道202、第二前体气体喷气通道201和第一前体气体分配通道203，其中，第一前体气体喷气通道202贯穿了圆形结构板的上平面208及下平面206，第二前体气体喷气通道201贯穿了第一前体气体分配通道203及圆形结构板的下平面206，第一前体气体分配通道203贯穿了圆形结构板的圆环面207。
在具体应用实例中，第一前体气体喷气通道202及第二前体气体喷气通道201可与圆形结构板的下平面206垂直；也可根据实际设计需要，使第一前体气体喷气通道202及第二前体气体喷气通道201与圆形结构板的下平面206成一角度。
在较佳的实施例中，第一前体气体喷气通道202和第二前体气体喷气通道201的喷气通道相互平行。第一前体气体喷气通道202和第二前体气体喷气通道201的喷口直径为φ0.3-φ3。
在较佳的实施例中，第一前体气体分配通道203为圆形或椭圆形。
在具体应用实例中，在圆形结构板的下平面206与第一前体气体分配管道203之间还分布有冷却液通道204。作为优选方案，冷却液通道204的截面可以为圆形或椭圆形。
进一步，作为较佳的实施例，在圆形结构板的上平面208与下平面206之间还分布有观察窗通道205，观察窗通道205分布在不同圆周半径的同一条直线上。即，在本实例中该观察窗通道205处于第一前体气体分配管道203的中心线上，第一前体气体分配通道203在观察窗通道205处断开。作为优选方案，观察窗通道205与第一前体气体喷气通道202和第二前体气体喷气通道201的喷气通道相平行。
在本实例中，冷却液通道204与第一前体气体分配通道203相互垂直。
参见图3，在其他实施例中，冷却液通道204的横截面为圆形，并且还可以做成多层冷却。
如图4所示，为本发明微孔喷淋头所应用的一个具体实例。该反应器包括反应器本体6和反应器上盖5，反应器本体6内部为反应室，反应室的上方是反应器上盖5，反应器本体6与反应室上盖5形成一密封空间；在密封空间内还分布有加热器、隔热板、导流板、旋转支撑等装置（图中未示出）。本发明中喷淋头主体9上的第一前体气体喷气通道202、第二前体气体喷气通道201、第一前体气体分配通道203、冷却液通道204分别通过反应器上盖5与第一管道1、第二管道2、第三管道3、第四管道4相连通。本发明中喷淋头主体9的下方为载片盘8，载片盘8上放置有基片7。
本发明的上述微孔喷淋头的制作工艺过程为：
S1：使用精密电火花穿孔，在圆形结构板的圆环面207上做出第一前体气体分配通道203及冷却液通道204的引导孔，该引导孔的直径为φ0.3-φ3。
S2：使用电火花线切割或深孔钻床的方式加工出第一前体气体分配通道203及冷却液通道204。若通道为椭圆形，则使用电火花线切割的方式加工通道。
S3：使用精密电火花打孔机打出第一前体气体喷气通道202和第二前体气体喷气通道201的喷气通道。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种微孔喷淋头，其特征在于，它包括喷淋头主体（9），所述喷淋头主体（9）由一整块的圆形结构板制成，所述圆形结构板上设置有下平面（206）、圆环面（207）和上平面（208）；所述喷淋头主体（9）上开设有第一前体气体喷气通道（202）、第二前体气体喷气通道（201）和第一前体气体分配通道（203），所述第一前体气体喷气通道（202）贯穿圆形结构板的上平面（208）及下平面（206），所述第二前体气体喷气通道（201）贯穿第一前体气体分配通道（203）及圆形结构板的下平面（206），所述第一前体气体分配通道（203）贯穿了圆形结构板的圆环面（207）。
2.根据权利要求1所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述第一前体气体喷气通道（202）及第二前体气体喷气通道（201）与圆形结构板的下平面（206）垂直。
3.根据权利要求1所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述第一前体气体喷气通道（202）及第二前体气体喷气通道（201）与圆形结构板的下平面（206）成非垂直的角度。
4.根据权利要求1或2或3所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述第一前体气体喷气通道（202）和第二前体气体喷气通道（201）的喷气通道相互平行。
5.根据权利要求1或2或3所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述第一前体气体喷气通道（202）和第二前体气体喷气通道（201）的喷口直径为φ0.3-φ3cm。
6.根据权利要求1或2或3所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述第一前体气体分配通道的截面（203）为圆形或椭圆形。
7.根据权利要求1或2或3所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述圆形结构板的下平面（206）与第一前体气体分配管道（203）之间还分布有冷却液通道（204）。
8.根据权利要求7所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述冷却液通道（204）的截面为圆形或椭圆形。
9.根据权利要求7所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述冷却液通道（204）与第一前体气体分配通道（203）相互垂直。
10.根据权利要求1或2或3所述的微孔喷淋头，其特征在于，所述圆形结构板的上平面（208）与下平面（206）之间还分布有观察窗通道（205），所述观察窗通道（205）分布在不同圆周半径的同一条直线上。
11.一种用来制作上述权利要求1～9中任意一项所述微孔喷淋头的制作方法，其特征在于，步骤为：
S1：使用精密电火花穿孔，在圆形结构板的圆环面（207）上做出第一前体气体分配通道（203）及冷却液通道（204）的引导孔；
S2：使用电火花线切割或深孔钻床的方式加工出第一前体气体分配通道（203）及冷却液通道（204）；
S3：使用精密电火花打孔机打出第一前体气体喷气通道（202）和第二前体气体喷气通道（201）的喷气通道。
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