CN202808938U

CN202808938U - 一种喷淋头气体导流装置

Info

Publication number: CN202808938U
Application number: CN 201220408876
Authority: CN
Inventors: 魏唯; 罗才旺; 武祥; 刘欣
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: CETC 48 Research Institute
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-08-17

Abstract

本实用新型公开了一种能够使气体在喷淋头各喷嘴之间的流量按设计分配的喷淋头导流装置，该导流包括环形导流板本体，所述环形导流板本体在与喷嘴相对应的地方开有大小不一的孔，通过调整孔的大小，可以控制气体流量在各喷嘴之间的分布。本实用新型可使喷淋头内部气体按要求在各喷嘴之间分布。

Description

一种喷淋头气体导流装置

技术领域

本实用新型涉及一种喷淋头的导流装置，具体涉及一种用于喷淋头内部气体扩散通道内的导流装置。

背景技术

MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）设备，即金属有机物化学气相沉积设备，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，提高产业化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的条件下在晶片表面上反应、生长得到所需要的化合物半导体材料。一种典型的MOCVD反应器结构如图1所示。反应器上部为喷淋头，喷淋头顶端为气体、冷却液接入端101、102、103，其气体接口A 101连接第二前体气体供应管道，第二前体气体为含有Ⅲ族元素有机物（如三甲基镓）的气体；气体接口B 102连接第一前体气体供应管道，第一前体气体为含有Ⅴ族元素的气体（如氨气）；冷却液接口103连接冷却系统，为整个气体喷淋头提供冷却、控温。反应器下方为反应尾气出口106，用于排出反应腔109内部的废气及形成反应腔内部低压。喷淋头的正下方装有晶片衬托器108、晶片衬托器108上方装载有进行沉积的晶片104；晶片衬托器108下方安装有加热装置105为晶片104加热，以使晶片104处于反应所需要的温度下，并且在晶片104表面形成均匀热场。晶片衬托器108下方还连有旋转轴107，在反应时带动晶片衬托器108旋转。

生长半导体材料的原料第一前体气体及第二前体气体都通过喷淋头注射进入反应室，因此喷淋头的性能直接影响到反应室内部流场的分布。气体由喷淋头外部的导管接入到喷淋头后通过内部预留的气体通道进入到喷嘴中，然后由喷嘴喷射进入反应室。因为各喷嘴距离反应前体气体进口的距离不同，所以各喷嘴出口处的压力不同；又由于制造方面的原因，各喷嘴的进口大小基本上是相同的，因此导致了各喷嘴中通过的气体总量实际上不能按所要求的流量分配方式分配。为了改善这种情况，当前的MOCVD喷淋头对每种前体气体入口都设置了2个或更多的气体接入口，以削弱各喷嘴气体流量分布不均对薄膜沉积的影响。但是这种改良并不能完全消除上述影响，并且这种形式的喷淋头也不能使各喷嘴的气体分配按设计的更好的流量分配形式进行分配。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提出一种能够使气体在喷淋头各喷嘴之间的流量按设计分配的喷淋头导流装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

所述喷淋头气体导流装置包括环形导流板本体8，所述环形导流板本体8上设有多个大小不同的导流孔7。导流孔7的面积大小可根据气体流量控制来设计，即，通过改变导流孔7的面积来控制穿过导流孔7的气体流量。

另外，所述环形导流板本体8上的多个大小不同的导流孔7与喷淋头的多个喷嘴一一对应。其中，导流孔7的形状以圆形为基础，可以设计为多边形或异型孔等；

优选地，所述环形导流板本体8两侧设有多个大小不同的导流孔7；

优选地，所述导流孔7为圆形、多边形或异型孔；

优选地，所述导流孔7面积由环形导流板两边至中间逐渐变大；

优选地，所述导流孔7面积由环形导流板两边至中间逐渐变大。

下面结合设计原理对本发明做进一步说明：

参见图2和图3，典型的MOCVD装置的喷淋头包括喷气组件10和装在喷气组件10上的进气组件9；所述喷气组件10和进气组件9之间设有环形气体扩散通道1和气体扩散空间5；所述进气组件9两侧设有第一气体入口6；所述第一气体入口6与环形气体扩散通道1连通，环形气体扩散通道1与设置于喷气组件10上的多个A喷嘴2连通；所述进气组件9上还设有第二气体入口3，第二气体入口3与气体扩散空间5连通，气体扩散空间5与设置于喷气组件10上的多个B喷嘴4连通。

工作时，当第一前体反应气体由第一气体入口进入环形气体扩散通道，在环形气体扩散通道中，由于反应气体在经过每个喷嘴时其总量必将减少，这将导致压力的变化；并且反应气体在环形扩散通道中还存在沿程压力损失。由于压力不同，而气体喷嘴的入口大小相同，那么进入各喷嘴的气体总量肯定不同，从而导致最后各喷嘴喷射出去的气体不均匀。

为此，设计本申请的导流装置，该导流装置包括环形导流板本体，该导流板本体上开有按要求设计的不同大小的圆形或多边形导流孔，在上述典型的MOCVD装置的喷淋头中，所述导流装置安装于环形气体扩散通道中，即，第一气体入口与A喷嘴之间。所述的环形导流板上设有一系列与A喷嘴一一对应的导流孔，离前体气体入口最近的喷嘴入口对应的导流孔面积最小，离前体气体入口最远的喷嘴入口对应的导流孔面积最大。安装有导流板后，反应气体需要先经过导流板导流后才进入喷嘴。因为通过精细的计算之后，导流板针对各喷嘴设计了面积不同的导流孔，因此可以使各气体喷嘴之间气体的分配比例最佳，保证各喷嘴的喷射气体的均匀性。从而起到优化反应室内部流场的功能。

喷淋头内部安装有导流板后，可以实现对喷淋头各喷嘴气体流量的精确分配；使各喷嘴喷射进入反应腔室的气体流量能够更好的满足工艺需求，为沉积具有优良性能的半导体薄膜材料打下基础。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的喷淋头导流装置，能够使气体在喷淋头各喷嘴之间的流量按设计分配，克服了原喷淋头不能控制各喷嘴喷射的气体流量的缺点。

导流装置上开有按要求设计的不同大小的圆形或多边形导流孔。该导流装置使各喷嘴进口对应不同大小的导流孔，从而起到调节喷嘴进口进气流量的作用。

该导流装置也可以设计成具有不同通气能力的区域，这样可以使喷淋头内部不同区域具有不同的流量。

综上，使用本实用新型能够使喷淋头内部反应前体气体的总流量按设计要求在各喷嘴之间均匀分布。从而能够使喷淋头喷射进入到反应室的反应前体气体气流能够更好的满足薄膜沉积要求。

附图说明

图1为一种典型的MOCVD反应器结构图；

图2为MOCVD装置喷淋头的立体剖视图；

图3为MOCVD装置喷淋头喷射组件的立体剖视图；

图4为本实用新型的立体图。

图中：1、环形气体扩散通道；2、A喷嘴；3、第二气体入口；4、B喷嘴；5、气体扩散空间；6、第一气体入口；7、导流孔；8、环形导流板本体；9、进气组件；10、喷气组件；101、气体接口A；102、气体接口B；103、冷却液接口；104、晶片；105、加热装置；106、反应尾气出口；107、旋转轴；108、晶片衬托器；109、反应腔。

具体实施方式

实施例1

如图4所示，所述喷淋头气体导流装置包括环形导流板本体8，所述环形导流板本体8两侧设有多个大小不同的导流孔7；所述环形导流板本体8上的多个大小不同的导流孔7与喷淋头的喷嘴一一对应；所述导流孔7为圆形；所述导流孔7面积由环形导流板两边至中间逐渐变大。

实施例2

参见图2至图4，一种MOCVD装置的喷淋头包括喷气组件10和装在喷气组件10上的进气组件9；所述喷气组件10和进气组件9之间设有环形气体扩散通道1和气体扩散空间5；所述进气组件9两侧设有第一气体入口6；所述第一气体入口6与环形气体扩散通道1连通，环形气体扩散通道1与设置于喷气组件10上的多个A喷嘴2连通；所述进气组件9上还设有第二气体入口3，第二气体入口3与气体扩散空间5连通，气体扩散空间5与设置于喷气组件10上的多个B喷嘴4连通。所述环形气体扩散通道1中设有包括环形导流板本体8的导流装置，所述环形导流板本体8上设有与多个A喷嘴2对应的导流孔7，所述导流孔7的面积由喷淋头两侧至中间逐渐变大。

按照专利法律规定的要求，本实用新型使用实施实例详细的描述了所实用新型的具体结构及其处理方法的特征。然而，应当理解，所述实例只是为了更好的表述本实用新型的结构及特征，本实用新型并不限于本文中所显示及描述的特性。因此，本实用新型此处声明，对本实用新型的实施的各种形式的均等改变或变形均被包括于所附的权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种喷淋头气体导流装置，其特征在于，所述导流装置包括环形导流板本体（8），所述环形导流板本体（8）上设有多个大小不同的导流孔（7）。

2.如权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述环形导流板本体（8）两侧设有多个大小不同的导流孔（7）。

3.如权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述环形导流板本体（8）上的多个大小不同的导流孔（7）与喷淋头的多个喷嘴一一对应。

4.如权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述导流孔（7）为圆形、多边形或异型孔。

5.如权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述导流孔（7）面积由环形导流板两边至中间逐渐变大。

6.如权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述导流孔（7）面积由环形导流板两边至中间逐渐变大。