CN210104071U - 气相沉积设备的进气喷淋头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气相沉积设备的进气喷淋头，包括：气源腔，其内通入带有气相反应前驱体的载气气体；至少一个气体喷淋通道，其与气源腔连通，用于将气源腔内的气体喷出；隔离气体腔底板，其顶面与气源腔的底面之间形成隔离气体腔，该隔离气体腔内通入隔离气体；至少一个隔离气体导流通道，其形成于隔离气体腔底板上，并与隔离气体腔连通，用于将隔离气体腔内的隔离气体喷出；其中，每个气体喷淋通道均插入任意一个隔离气体导流通道中。本实用新型提供的气相沉积设备的进气喷淋头，气体喷淋通道插入隔离气体腔底板上的隔离气体导流通道中，避免反应物在喷淋头附近或者气体喷淋通道上发生预反应，导致预反应产物对喷淋头以及气体喷淋通道造成污染。

Description

气相沉积设备的进气喷淋头

技术领域

本实用新型涉及化学气相沉积设备制造技术领域，尤其涉及一种气相沉积设备的进气喷淋头。

背景技术

化学气相沉积(CVD-Chemical Vapor Deposition)是一种单晶薄层生长方法，在半导体产业中被广泛应用于生长半导体薄膜材料。作为CVD中具有代表性的金属有机物气相沉积(MOCVD-Metal-organic Chemical Vapor Deposition)是利用金属有机源和氢化物源作为化学气相沉积的前驱物在衬底上外延化合物半导体薄膜的重要方法。目前利用MOCVD方法外延III-V族薄膜材料尤其是氮化镓(GaN)系列材料(例如：氮化铝-氮化镓-氮化铟及其三元或四元化合物)的最重要的生长方法。GaN在固态照明，紫外线检测，紫外激光器，电力电子器件方面有重要的用途。随着氮化镓器件对氮化镓材料的要求不断提高，高铝组分甚至氮化铝材料的需求不断增加。氮化铝材料相对于氮化镓和氮化铟来说预反应更加剧烈，对MOCVD设备的要求也不断提高。

进气喷淋头时CVD设备中最核心的部件之一，对材料生长的均匀性和生产质量都有重要的影响尤其是对于反应比较强的前驱体，特别是利用MOCVD设备生长含铝材料时，在喷淋头上因为预反应沉积的副产物会对严重的污染喷淋头。如果维护不当甚会堵塞喷淋头。如果不对进气喷淋头进行清洗，就会造成外延材料生长的稳定性和一致性造成重要的影响。清洗进气喷淋头会造成设备产能的浪费，也会对喷淋头的寿命造成影响。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种气相沉积设备的进气喷淋头，以缓解现有技术中的进气喷淋头在喷淋头上因为预反应沉积的副产物会对严重的污染喷淋头，甚至导致喷淋头堵塞的技术问题。

(二)技术方案

本实用新型提供一种气相沉积设备的进气喷淋头，包括：气源腔，其内通入带有气相反应前驱体的载气气体；至少一个气体喷淋通道，其与所述气源腔连通，用于将所述气源腔内的气体喷出；隔离气体腔底板，其顶面与所述气源腔的底面之间形成隔离气体腔，该隔离气体腔内通入隔离气体；至少一个隔离气体导流通道，其形成于所述隔离气体腔底板上，并与所述隔离气体腔连通，用于将所述隔离气体腔内的隔离气体喷出；其中，每个所述气体喷淋通道均插入任意一个所述隔离气体导流通道中，所述隔离气体导流通道的内壁与所述气体喷淋通道的外壁之间的间隙介于0.1mm至20mm之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述气源腔包括多个，每个所述气源腔与至少一个所述气体喷淋通道连通。

在本实用新型的一些实施例中，多个所述气源腔沿竖直方向排列，所述气体喷淋通道设置于所述气源腔的底部，每个所述气源腔对应的所述气体喷淋通道均竖向设置，且多个所述气体喷淋通道之间交错设置。

在本实用新型的一些实施例中，一个所述隔离气体导流通道中插入至少一个所述气体喷淋通道。

在本实用新型的一些实施例中，部分所述隔离气体导流通道中不插入所述气体喷淋通道。

在本实用新型的一些实施例中，所述气体喷淋通道的出口与所述隔离气体腔底板的底面的间距介于0至10mm之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述隔离气体腔底板的材质包括：金属、石英或陶瓷；优选地，所述隔离气体腔底板的材质为：碳化硅涂层的石墨材料或不锈钢。

在本实用新型的一些实施例中，所述隔离气体为氢气、氮气、氩气或氦气中的至少一种；优选地，所述隔离气体为所述载气气体或所述载气气体中的一种。

在本实用新型的一些实施例中，所述隔离气体腔底板内设置有冷却腔。

在本实用新型的一些实施例中，其中：所述隔离气体腔底板的顶面与所述气源腔的底面之间的距离介于0.1mm至100mm之间。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的气相沉积设备的进气喷淋头具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)气体喷淋通道插入隔离气体腔底板上的隔离气体导流通道中，使气体喷淋通道被隔离气体导流通道包围，从而使气体喷淋通道喷出的带有气相反应前驱体的气体与喷淋头以及喷淋头上的其他气体喷淋通道隔离，避免反应物在喷淋头附近或者气体喷淋通道上发生预反应，导致预反应产物对喷淋头以及气体喷淋通道造成污染；

(2)一个或多个带有同一种反应源气体的气体喷淋通道插入同一个隔离气体导流通道中，能够减小隔离气体腔底板的加工难度；

(3)部分隔离气体导流通道中不插入气体喷淋通道，能够增加隔离气体导流通道的密度，改善隔离气体的隔离效果，进一步降低反应源在隔离气体腔底板进行预反应的几率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的气相沉积设备的进气喷淋头的结构示意图。

图2为图1所示的气相沉积设备的进气喷淋头的仰视图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

10-气源腔；

20-气体喷淋通道；

30-隔离气体腔底板；

31-冷却腔；

40-隔离气体腔；

50-隔离气体导流通道；

60-喷淋头下表面。

具体实施方式

本实用新型提供的气相沉积设备的进气喷淋头通过将气体喷淋通道插入隔离气体腔底板上的隔离气体导流通道中，使气体喷淋通道喷出的带有气相反应前驱体的气体与喷淋头以及喷淋头上的其他气体喷淋通道隔离，避免反应物在喷淋头附近或者气体喷淋通道上发生预反应，导致预反应产物对喷淋头以及气体喷淋通道造成污染。

为使本实用新型的目的、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，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型实施例提供一种气相沉积设备的进气喷淋头，如图1和图2所示，包括：气源腔10、至少一个气体喷淋通道20、隔离气体腔底板30、隔离气体腔40以及至少一个隔离气体导流通道50；气源腔10内通入带有气相反应前驱体的载气气体；至少一个气体喷淋通道20与气源腔10连通，用于将气源腔10内的气体喷出；隔离气体腔底板30的顶面与气源腔10的底面之间形成隔离气体腔40，该隔离气体腔40内通入隔离气体；至少一个隔离气体导流通道50形成于隔离气体腔底板30上，并与隔离气体腔40连通，用于将隔离气体腔40内的隔离气体喷出；其中，每个气体喷淋通道20均插入任意一个隔离气体导流通道50中，气体喷淋通道20插入隔离气体腔底板30上的隔离气体导流通道50中，使气体喷淋通道20被隔离气体导流通道50包围，从而使气体喷淋通道20喷出的带有气相反应前驱体的气体与喷淋头以及喷淋头上的其他气体喷淋通道20隔离，避免反应物在喷淋头附近(例如喷淋头下表面60)或者气体喷淋通道20上发生预反应，导致预反应产物对喷淋头以及气体喷淋通道20造成污染。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，气源腔10包括多个，每个气源腔10与至少一个气体喷淋通道20连通。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，多个气源腔10沿竖直方向排列，气体喷淋通道20设置于气源腔10的底部，每个气源腔10对应的气体喷淋通道20均竖向设置，且多个气体喷淋通道20之间交错设置。

在本实用新型的一些实施例中，一个隔离气体导流通道50中插入至少一个气体喷淋通道20，实际应用中，一个或多个带有同一种反应源气体的气体喷淋通道20插入同一个隔离气体导流通道50中，能够减小隔离气体腔底板30的加工难度。

在本实用新型的一些实施例中，部分隔离气体导流通道50中不插入气体喷淋通道20，部分隔离气体导流通道50中不插入气体喷淋通道20，能够增加隔离气体导流通道50的密度，改善隔离气体的隔离效果，进一步降低反应源在隔离气体腔底板30进行预反应的几率。

在本实用新型的一些实施例中，气体喷淋通道20的出口与隔离气体腔底板30的底面的间距介于0至10mm之间，优选地，如图1所示，气体喷淋通道20的出口与隔离气体腔底板30的底面平齐。

在本实用新型的一些实施例中，隔离气体腔底板30的材质包括：金属、石英或陶瓷；优选地，隔离气体腔底板30的材质为：碳化硅涂层的石墨材料或不锈钢。

其中，如图1所示，隔离气体腔底板30内可设置有冷却腔31；当隔离气体腔底板30的材质为不锈钢时，在冷却腔31中通入冷却液体，冷却液体优选为冷却水，可以使隔离气体腔底板30的温度控制在50℃以下，同时可以将半导体材料的温度控制在500℃到1100℃之间，可以使反应腔室(即从气体喷淋通道20喷出的反应物发生反应的场所)的温度梯度更适合于气相化学沉积；当隔离气体腔底板30的材质为碳化硅涂层的石墨材料时，不对隔离气体腔底板30进行冷却(不通入冷却液体或不设置冷却腔31)，可以将隔离气体底板的温度控制在800℃左右。

在本实用新型的一些实施例中，隔离气体为氢气、氮气、氩气或氦气中的至少一种；优选地，隔离气体为载气气体(即气源腔内通入的载气气体本身，不包含气相反应前驱体)或载气气体中的一种。

在本实用新型的一些实施例中，隔离气体导流通道50的内壁与气体喷淋通道20的外壁之间的间隙介于0.1mm至20mm之间。

在本实用新型的一些实施例中，隔离气体腔底板30的顶面与气源腔10的底面之间的距离介于0.1mm至100mm之间。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型实施例提供的气相沉积设备的进气喷淋头有了清楚的认识。

综上所述，本实用新型提供的气相沉积设备的进气喷淋头解决了传统的喷淋头的预反应问题，并且隔离气体导流通道与气体喷淋通道分体设计可以降低加工难度。

还需要说明的是，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，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，包括：

气源腔，其内通入带有气相反应前驱体的载气气体；

至少一个气体喷淋通道，其与所述气源腔连通，用于将所述气源腔内的气体喷出；

隔离气体腔底板，其顶面与所述气源腔的底面之间形成隔离气体腔，该隔离气体腔内通入隔离气体；

至少一个隔离气体导流通道，其形成于所述隔离气体腔底板上，并与所述隔离气体腔连通，用于将所述隔离气体腔内的隔离气体喷出；

其中，每个所述气体喷淋通道均插入任意一个所述隔离气体导流通道中，所述隔离气体导流通道的内壁与所述气体喷淋通道的外壁之间的间隙介于0.1mm至20mm之间。

2.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述气源腔包括多个，每个所述气源腔与至少一个所述气体喷淋通道连通。

3.根据权利要求2所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，多个所述气源腔沿竖直方向排列，所述气体喷淋通道设置于所述气源腔的底部，每个所述气源腔对应的所述气体喷淋通道均竖向设置，且多个所述气体喷淋通道之间交错设置。

4.根据权利要求3所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，一个所述隔离气体导流通道中插入至少一个所述气体喷淋通道。

5.根据权利要求3或4所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，部分所述隔离气体导流通道中不插入所述气体喷淋通道。

6.根据权利要求3所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述气体喷淋通道的出口与所述隔离气体腔底板的底面的间距介于0至10mm之间。

7.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体腔底板的材质包括：金属、石英或陶瓷。

8.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体腔底板的材质为：碳化硅涂层的石墨材料或不锈钢。

9.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体为氢气、氮气、氩气或氦气中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体为所述载气气体或所述载气气体中的一种。

11.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体腔底板内设置有冷却腔。

12.根据权利要求1所述的气相沉积设备的进气喷淋头，其特征在于，所述隔离气体腔底板的顶面与所述气源腔的底面之间的距离介于0.1mm至100mm之间。

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