CN205821451U - 一种旋转圆盘式mocvd反应室的进气结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，包括气体注入顶板、磁流体驱动器、L型摆臂；气体注入顶板密封安装在MOCVD反应室顶部，L型摆臂有两个分别通过各自磁流体驱动器对称安装在气体注入顶板上，安装后L型摆臂的一直角边穿过气体注入顶板和磁流体驱动器，并垂直于托盘，另一直角边位于MOCVD反应室内，并与托盘平行，处于托盘上方；L型摆臂内设有反应气体注入通道，其一端为进气端，另一端为出气端，进气端依次穿过气体注入顶板和磁流体驱动器后接入反应气供气源。本实用新型能够使衬底表面各位置处得到的均匀的反应气体，从而促进衬底沉积组分一致、膜厚一致的半导体化合物膜。

Description

一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构

技术领域

本实用新型涉及半导体制造设备MOCVD反应室的技术领域，尤其是指一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构。

背景技术

MOCVD(金属有机气相化学沉积)技术已成为半导体材料制造的主要手段，MOCVD设备将Ⅱ或Ⅲ族金属有机化合物与Ⅵ或Ⅴ族元素的氢化物相混合后通入反应室，混合气体流经加热的衬底表面，在衬底表面发生热分解反应并进行气相外延。

化学气相沉积系统被用于处理诸如半导体晶圆片的衬底。有一种旋转圆盘式的反应器。该反应器包含一个反应室体并有圆盘状托盘置于反应室中。衬底可放置于托盘之上，而且可随托盘绕托盘中心旋转。被称为气体分配器或气体注入头的部件也安装在反应室体里面。一个气体注入头一般包含几种反应气的进气口。多种反应室气体从这种气头引入并因旋转托盘的引导绕托盘旋转方向流动，并由此覆盖整个衬底上表面。

随着反应气体覆盖至整个衬底表面，衬底表面上将吸附、化合、成核、生长并沉积膜层。此工艺可用于沉积不同组分的半导体化合物膜层。多层III-V族半导体材料如氮化镓、氮化铟，砷化镓，磷化铟和锑化镓之类的可以沉积在衬底上进而用于制造二极管、晶体管和及其它光电器件。

然而在沉积多层的属性的小的差异，可以深刻地影响所得到的器件性能。这些影响性能的属性包括沉积膜层的厚度，组分，掺杂源和杂质浓度，结晶质量和原子界面陡峭等。为了得到均匀的沉积膜层。

现有技术开发了很多装置和方法用于改善沉积膜层的均匀性。其中衬底绕托盘的旋转运动可使衬底表表周向位置上的膜层均匀。为了改善衬底径向位置的膜层均匀性。现有MOCVD反应室的进气系统一般是将反应气分成几个区域。例如沿圆周方向分成6个进气区域，每个区域内的气体种类及进气流量可以单独调控。这样可以保证每个周向进气区域内对应的衬底表面得到较一致的反应气。但是区域之间仍存在进气情况的差异。因此，更进一步的改善是很有必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出一种合理可靠的旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，通过该进气结构能够使衬底表面各位置处得到的均匀的反应气体，从而促进衬底沉积组分一致、膜厚一致的半导体化合物膜。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，包括有气体注入顶板、磁流体驱动器、L型摆臂；所述气体注入顶板密封安装在MOCVD反应室的顶部，所述L型摆臂有两个，分别通过各自相应的磁流体驱动器对称安装在气体注入顶板上，所述磁流体驱动器固定于气体注入顶板的上表面，安装后所述L型摆臂的一直角边穿过气体注入顶板和磁流体驱动器，并垂直于MOCVD反应室里的托盘，另一直角边位于MOCVD反应室内，并与托盘平行，且处于托盘上方，所述L型摆臂在磁流体驱动器的驱动下能绕垂直于托盘的轴线在设定范围内旋转；所述L型摆臂内设有反应气体注入通道，其一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端依次穿过气体注入顶板和磁流体驱动器后接入反应气供气源，所述出气端的出气口向下朝向托盘。

所述L型摆臂内的反应气体注入通道至少有相互独立的两条，且所有的反应气体注入通道最终会在L型摆臂的出气端汇集，所述出气端内形成有汇集通道，用于混合所有反应气体注入通道内的反应气后再经出气口喷出。

所述气体注入顶板与托盘同一中心线。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型的进气结构可以使晶圆片表面得到均匀反应气，使晶圆片表面得到均匀一致的化学气相沉积膜。具体是，托盘以一定旋转速度绕垂直于托盘的旋转轴旋转，同时两L型摆臂分别绕另外的旋转轴以一定速度摆动，L型摆臂的一端有出气口，可将不同组分的反应气注入晶圆片的表面，同时配合出口流量的调节，能够使托盘每个位置上的晶圆片得到均匀的反应气体供应。

附图说明

图1为旋转圆盘式MOCVD反应室的结构简图。

图2为本实用新型所述气体注入顶板的俯视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本实用新型所述L型摆臂的出气端剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，所述的旋转圆盘式MOCVD反应室包括有反应腔10、进气结构、托盘2、加热片3、磁流体旋转轴4、排气口5、驱动马达6。所述托盘2包含有多个可以承放晶圆片7的凹腔8，托盘2被加热片3加热。托盘2安装在一个具有旋转轴线9的竖直的磁流体旋转轴4上，磁流体旋转轴4由驱动马达6驱动做旋转运动。待沉积反应的晶圆片7上表面与反应腔10顶部正对。驱动马达6可以保证托盘2及晶圆片7围绕旋转轴线9以旋转速度β做旋转运动，该旋转速度β通常在50r/min至2000r/min之间。反应腔下方具有一底盘，底盘上开有排气口5，可将反应后的废气排出。

如图2至图4所示，所述的进气结构包括有气体注入顶板101、磁流体驱动器102、L型摆臂103；所述气体注入顶板101密封安装在反应腔10的顶部，该气体注入顶板101与托盘2同一中心线，所述L型摆臂103有两个，分别通过各自相应的磁流体驱动器102对称安装在气体注入顶板101上，所述磁流体驱动器102固定于气体注入顶板101的上表面，安装后所述L型摆臂103的一直角边穿过气体注入顶板101和磁流体驱动器102，并垂直于托盘2，另一直角边位于反应腔内，并与托盘2平行，且处于托盘2上方，所述L型摆臂103在磁流体驱动器102的驱动下能绕垂直于托盘2的轴线在一定范围内旋转，轨迹如图2中的11；所述L型摆臂103内设有至少两条独立的反应气体注入通道，能够按照需求注入不同的反应气体，而在本实施例中具体有两条反应气体注入通道103-1、103-2，该L型摆臂103的一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端依次穿过气体注入顶板101和磁流体驱动器102后接入反应气供气源，所述出气端的出气口向下朝向托盘2，而所有的反应气体注入通道最终会在L型摆臂103的出气端汇集，所述出气端内形成有汇集通道103-3，用于混合所有反应气后再经出气口喷出。

工作时，托盘2以一定旋转速度旋转，同时两L型摆臂103分别绕另外的旋转轴以一定速度摆动，可将不同组分的反应气注入晶圆片的表面，配合出口流量的调节，能够使托盘2每个位置上的晶圆片得到均匀的反应气体供应。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，其特征在于：包括有气体注入顶板、磁流体驱动器、L型摆臂；所述气体注入顶板密封安装在MOCVD反应室的顶部，所述L型摆臂有两个，分别通过各自相应的磁流体驱动器对称安装在气体注入顶板上，所述磁流体驱动器固定于气体注入顶板的上表面，安装后所述L型摆臂的一直角边穿过气体注入顶板和磁流体驱动器，并垂直于MOCVD反应室里的托盘，另一直角边位于MOCVD反应室内，并与托盘平行，且处于托盘上方，所述L型摆臂在磁流体驱动器的驱动下能绕垂直于托盘的轴线在设定范围内旋转；所述L型摆臂内设有反应气体注入通道，其一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端依次穿过气体注入顶板和磁流体驱动器后接入反应气供气源，所述出气端的出气口向下朝向托盘。

2.根据权利要求1所述的一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，其特征在于：所述L型摆臂内的反应气体注入通道至少有相互独立的两条，且所有的反应气体注入通道最终会在L型摆臂的出气端汇集，所述出气端内形成有汇集通道，用于混合所有反应气体注入通道内的反应气后再经出气口喷出。

3.根据权利要求1所述的一种旋转圆盘式MOCVD反应室的进气结构，其特征在于：所述气体注入顶板与托盘同一中心线。