TW201634727A - 改善mocvd反應方法的裝置及改善方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種改善MOCVD反應方法的裝置及改善方法，改善原理是在MOCVD反應腔內的不銹鋼裝置主體表面塗覆一層緻密的保護膜，保護膜成分全部為MOCVD沉積法過程中所需氣體的元素組成，或者不會與MOCVD反應氣體反應的成分。保護膜的成分包括由鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物，或者為不與MOCVD方法中的氣體反應的其他化學特性穩定的材料。保護膜不會在MOCVD方法中與反應氣體反應或者給MOCVD反應腔增加污染物，因而縮短MOCVD生產方法的初始化時間，提高MOCVD設備的生產效率。保護膜的孔隙度小於1%，保護膜的厚度範圍為1奈米-0.5毫米。
Description
本發明涉及改善MOCVD反應方法的技術領域，尤其涉及藉由改善MOCVD設備內部的反應裝置的特性提高反應方法的技術領域。
隨著半導體技術的不斷發展，金屬有機化學氣相沉積（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）得到越來越廣泛的應用。MOCVD是製備氮化鎵LED和功率元件外延材料的核心關鍵技術。其外延生長方法在MOCVD反應腔室內進行，由於MOCVD生長時其托盤溫度會高達上千度，所以整個反應腔和上方的氣體噴淋頭元件(gas shower head component)大多採用不銹鋼製成才能耐受這個高溫。 MOCVD生長方法中需要使用二茂鎂（CP2
Mg）氣體，此種氣體極易與不銹鋼表面的游離鐵離子發生反應，使得不銹鋼表面的鐵離子會隨著反應氣體到達下方基片並在氮化鎵LED結構中形成深能級，最終會對利用MOCVD方法形成的LED的發光性能造成重大影響，此外，二茂鎂與不銹鋼表面的反應如果不能達到飽和狀態，則通向MOCVD反應腔內的二茂鎂氣體會在不銹鋼的裝置上大量消耗，不能達到設計的p型摻雜濃度，影響LED元件性能。
習知技術中，解決上述問題的常用方法是持續向MOCVD反應腔內通入二茂鎂（CP2
Mg）氣體並將反應腔暴露大氣，直至其與不銹鋼表面的反應達到飽和，但這一過程通常需要持續很長時間，如幾周甚至超過一個月，在此過程中不僅會浪費時間和大量的二茂鎂氣體，還因為方法的不穩定，造成MOCVD生長的LED外延片合格率降低，影響MOCVD設備的產能。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種改善MOCVD反應方法的裝置，包括不銹鋼主體，不銹鋼主體表面塗覆一層保護膜，保護膜的成分包括由鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物， 或者不與MOCVD方法中的氣體反應的特氟龍材料，所屬保護膜的孔隙度小於1%。
較佳地，保護膜的厚度範圍為1奈米-0.5毫米。
較佳地，保護膜的厚度範圍為1奈米-10微米，不銹鋼主體表面的粗糙度為1微米-2微米。
較佳地，保護膜的厚度範圍為10微米-0.5毫米，不銹鋼主體表面的粗糙度為2微米-10微米。
較佳地，裝置為MOCVD反應腔內與反應氣體接觸的裝置，包括氣體噴淋頭元件、反應腔側壁以及升降環。
較佳地，氣體噴淋頭元件包括上蓋板、氣體分配板以及水冷板，氣體分配板上設置多組氣體輸送管道，氣體分配板、上蓋板以及水冷板塗覆保護膜後組裝為氣體噴淋頭元件。
較佳地，保護膜具有孔隙度為零的緻密組織。
較佳地，保護膜的成分為氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鋁、氧化鎂中的一種或幾種。
較佳地，不銹鋼主體與保護膜之間設置一中間保護膜，中間保護膜的孔隙度大於保護膜的孔隙度。
較佳地，中間保護膜的孔隙度為1%-5%。
進一步的，本發明還提供了一種改善MOCVD反應的方法，包括下列步驟：
提供等離子體保護膜鍍膜設備，保護膜鍍膜裝置包括真空腔室。
在真空腔室內固定待鍍膜裝置，待鍍膜裝置為MOCVD反應腔內可能與反應氣體接觸的裝置。
待鍍膜裝置在等離子體保護膜鍍膜設備內塗覆一層孔隙度小於1%的緻密保護膜，保護膜的成分包括由鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物，或者不與MOCVD方法中的氣體反應的其他材料；以及
將鍍膜後的裝置安裝到MOCVD反應腔內進行MOCVD方法，裝置的保護膜保護不銹鋼主體不與MOCVD反應腔內的反應氣體反應。
較佳地，待鍍膜裝置在等離子體保護膜鍍膜設備內鍍膜的步驟包括：
在真空腔室內放置固態源材料。
將待鍍膜裝置放置於真空腔室，配置使得裝置表面面對真空腔室中的源材料。
蒸發或濺射源材料於待鍍膜裝置表面。
注入包含反應氣體和非反應氣體於真空腔室中。
激發反應氣體和非反應氣體並維持等離子體於待鍍膜裝置表面，使得被離子化的反應氣體和非反應氣體的離子在待鍍膜裝置表面上撞擊並與源材料化學反應，從而在待鍍膜裝置的至少部分表面上形成緻密保護膜，其中，保護膜包括來自源材料的原子和來自反應氣體成份的原子。
較佳地，源材料包括固態的鋁、鎵、鎂、氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鎂或氧化鋁中的一種或幾種。
較佳地，激發反應氣體和非反應氣體為等離子體的裝置為等離子發生器。
較佳地，激發反應氣體和非反應氣體為等離子體的方式為微波或射頻。
較佳地，待鍍膜裝置包括氣體噴淋頭元件、反應腔側壁以及升降環。
較佳地，待鍍膜裝置為氣體噴淋頭元件，氣體噴淋頭元件包括氣體分配板、上蓋板以及水冷板，氣體分配板、上蓋板以及水冷板分別放置在等離子體保護膜鍍膜設備塗覆保護膜後再組裝為氣體噴淋頭元件。
較佳地，等離子體保護膜鍍膜設備可在裝置表面塗覆厚度為1奈米-0.5毫米的保護膜。
本發明在將裝置裝配到MOCVD反應腔內前即在不銹鋼主體表面塗覆一層緻密的保護膜，且保護膜成分全部為MOCVD沉積方法過程中所需氣體的元素，或者不與MOCVD方法中的氣體反應的其他材料，以此保證保護膜不會在MOCVD方法中與反應氣體反應或者給MOCVD反應腔增加污染物。採用上述技術可以保證通正常MOCVD生產方法中，通入MOCVD反應腔內的二茂鎂氣體無法與不銹鋼表面接觸，有效地阻止了MOCVD反應氣體與不銹鋼表面游離鐵離子所能發生的反應，從而避免了習知MOCVD生產方法初期所存在的不銹鋼表面的鐵離子隨反應氣體到達下方基片並在氮化鎵LED結構中形成深能級的可能性。同時避免了習知技術中需要在MOCVD反應腔內長期持續通入二茂鎂氣體造成的浪費和對設備產能的降低。
第1圖示出一種MOCVD反應器結構示意圖。如第1圖所示，金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）反應器包括一個由反應腔側壁51圍成的反應腔50，反應腔內包括一個托盤14，多個待外延生長的基片放置在托盤14上，托盤14下方中心有一個旋轉軸10驅動托盤在反應過程中高速旋轉。托盤14下方還包括一個加熱器12加熱托盤14達到合適的高溫，這個高溫通常在1000度左右，以適應氮化鎵（GaN）晶體材料的結晶生長。反應腔50內與托盤相對的是氣體噴淋頭元件20，氣體噴淋頭元件20包括上蓋板21、氣體分配板22和水冷板23，氣體分配板22用於將不同的反應氣體藉由氣體輸送管道（圖中未示出）輸送到反應腔內進行沉積方法反應。水冷板23內包括若干冷卻液通道25，用於冷卻高溫托盤的熱輻射造成氣體噴淋頭元件的異常高溫和形變，並確保氣體噴淋頭元件內反應氣體溫度的一致性。反應腔側壁內側設置一升降環31，用於提供一個對稱的反應腔環境。由於氮化鎵MOCVD生長需要上千度的高溫，所以整個反應腔側壁51、升降環31以及氣體噴淋頭元件20通常採用不銹鋼材料，由於MOCVD反應方法中同時需要通入二茂鎂（CP2
Mg）氣體，這種氣體極易與不銹鋼表面的游離鐵離子發生反應，使得不銹鋼表面的鐵離子會隨著反應氣體到達下方基片並在氮化鎵LED結構中形成深能級，最終會對利用MOCVD設備外延生長的LED元件的發光性能造成重大影響，所以需要極力避免。
本發明公開了改善MOCVD反應方法的裝置及改善MOCVD反應的方法。改善原理是在MOCVD反應腔內的不銹鋼主體表面塗覆一層緻密的保護膜。使用的裝置為在沉積方法中可能會與反應氣體接觸的不銹鋼材質裝置，如反應腔側壁、氣體噴淋頭元件及環繞基片托盤的升降環等裝置。裝置通常包括一不銹鋼主體，在將裝置組裝到MOCVD反應腔前，在不銹鋼主體表面塗覆一層緻密保護膜，以保證將裝置安裝到MOCVD反應腔後，在MOCVD沉積氮化鎵LED方法過程中，保護膜可以保護不銹鋼主體不會與二茂鎂氣體發生反應，因而能縮短MOCVD生產方法的初始化時間，提高MOCVD設備的生產方法效率。由於MOCVD反應方法還包括其他反應氣體，保護膜的材料可以選擇不與反應氣體反應的材質，如特氟龍等，或者選擇反應氣體中的某些元素形成保護膜，如鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物，從而保證保護膜不會在沉積方法過程中產生新的污染。
第2圖公開了一種等離子體保護膜鍍膜設備，包括一真空腔室200，真空腔室200利用抽真空系統215被抽成為真空。置於真空腔室200內進行保護膜塗覆的裝置示例性地為氣體噴淋頭元件，但是其可以為任何其它裝置。根據第1圖示出的MOCVD中反應腔的氣體噴淋頭元件的結構可知，需要塗覆保護膜的氣體噴淋頭元件包括上蓋板21、氣體分配板22和水冷板23等多個結構，並且氣體噴淋頭元件的氣體輸送管道口徑較小，因此為了能夠保證在所有接觸反應氣體的不銹鋼主體表面均塗覆保護膜，本實施例在將氣體噴淋頭元件置於真空腔室200之前先將氣體噴淋頭元件進行拆解，將可能與MOCVD方法中的反應氣體接觸的表面進行保護膜塗覆，然後再對塗覆了保護膜的各拆分元件進行組合，最後組裝到MOCVD反應腔內為氮化鎵LED沉積方法提供反應氣體。置於真空腔室200內的各拆分元件標識為待塗覆保護膜裝置主體210，待塗覆保護膜裝置主體210連接於支撐環205上並與支撐環205保持一定距離。同時，負偏置電壓藉由支撐環205施加於待塗覆保護膜裝置主體210。
在真空腔室200底部放置源材料220，源材料包括待沉積組份，其通常為固體形式。例如，如果待沉積保護膜是氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鋁、氧化鎂中的一種或幾種，源材料220應包括固態的鋁、鎵、鎂、氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鎂或氧化鋁中的一種或幾種，為了形成物理氣相沉積，源材料被蒸發或濺射。在第2圖所示的具體實施例中，利用電子槍（electron gun）225產生的電子束（electron beam）230加熱源材料220使之被蒸發。所蒸發的原子及分子向待塗覆保護膜裝置主體210飄移並凝結於待塗覆保護膜裝置主體210上，圖示中用虛線箭頭示出。
第2圖所示的等離子體保護膜鍍膜設備還包括一氣體注射器（gas injector）235，其向真空腔室200內注入反應或非反應氣體，例如氧氣、氮氣、二茂鎂或者氬氣等氣體，反應或非反應氣體經等離子體源例如射頻、微波等解離成等離子體240，在本實施例中示例性地選擇耦合於射頻源250的線圈245作為等離子體發生器。等離子體240藉由等離子體源維持於待塗覆保護膜裝置主體210的周圍，實現對待塗覆保護膜裝置主體210的鍍膜。同時，本實例中負電性的電偏壓以交變或脈衝的形式藉由支撐環而施加於氣體噴淋頭元件，從而吸引等離子體240中的離子轟擊氣體噴淋頭元件等塗層工件表面，以增強塗層與基底的結合力和塗層的組織緻密性。因此，本實施例中，在MOCVD裝置表面形成緻密保護膜的過程包括下列步驟：首先，氣體注射器235注入真空腔室200內的反應性及非反應性氣體組份被離化為等離子體後，等離子體中的離子，例如氬離子，在待塗覆保護膜裝置主體負偏壓作用下向沉積裝置遷移並轟擊待塗覆保護膜裝置主體210。與此同時，保護膜源材料220在電子束230加熱下被蒸發，所蒸發的原子、原子團或分子向待塗覆裝置表面遷移並沉積。而在待塗覆裝置表面，沉積原子（如鎂，鋁，鎵等及反應氣體原子如氧，氮等）與轟擊離子（氬離子）交換作用而形成結合力強而組織緻密的表面塗層。成膜過程涉及到等離子體與材料被物理氣相沉積的交互作用，並且薄膜形成由於受到離子轟擊而得到改善。
本發明實施例的特點在於，由於本實施例中氣體噴淋頭元件距離支撐環205一定距離，因此，待塗覆保護膜裝置主體210的上下表面都沉浸在等離子體中，待塗覆保護膜裝置主體210的上下表面會同時進行保護膜的塗覆。成膜速度可由電子槍的加熱功率而得到調整或增強；而保護膜與基底的結合力以及所形成保護膜的組織與性能可藉由調整等離子體密度，化學成分，以及電偏壓大小或離子轟擊能量而得到改善。另外，待塗覆保護膜裝置主體表面溫度也可以藉由調整原材料源與待塗覆保護膜裝置主體的距離以及加熱功率而得到控制。
在本實施例中，氣體分配板22上具有多組內徑較小的氣體輸送管，在傳統保護膜塗覆方法中，氣體輸送管內表面保護膜很難被均勻塗覆。本實施例中，將氣體分配板置於第2圖所示的保護膜鍍膜裝置內，上述裝置的下表面被塗覆一層保護膜，根據上文描述，由於第2圖所示的保護膜鍍膜裝置是利用原子或分子來建立保護膜的，氣體輸送管的內壁也被塗覆了保護膜。並且，和習知技術的保護膜不同，本實施例中的保護膜由原子和分子的凝結而形成，因此可以形成緻密、均勻的並且與氣體輸送管的內壁表面粘附性良好的保護膜，因此提供了平滑的氣體流動並避免了任何顆粒污染的產生。
根據上述實施例，為了增強所塗覆緻密保護膜的厚度，降低保護膜與不銹鋼基底的結合應力，提高所製備MOCVD裝置的組織穩定性，待塗覆裝置諸如氣體噴淋頭元件、反應腔側壁以及升降環等可以製備為具有特定的表面粗糙度， 如表面粗糙度Ra被控制在0.01微米到10微米以上。根據本具體實施例，在表面緻密保護膜厚度為1奈米-10微米時，不銹鋼主體表面的粗糙度為1微米-2微米；保護膜的厚度範圍為10微米-0.5毫米，不銹鋼主體表面的粗糙度為2微米-10微米。本發明發現，在特定的表面粗糙度範圍內沉積保護膜並輔以離子轟擊能夠有效地提高所塗覆緻密保護膜與不銹鋼基底的結合力，增強緻密保護膜的組織穩定性，並在MOCVD工業生產使用過程中顆粒污染的產生可以最小化。根據一個具體實施例，該粗糙度可以由沉積保護膜時得到，或者針對已經沉積後的保護膜進行拋光，研磨或者其它後PEPVD等表面處理來得到。
第3圖示出另一種等離子體保護膜鍍膜設備，包括一真空腔室300，真空腔室300利用抽真空系統315被抽成為真空。利用電子槍（electron gun）325產生的電子束（electron beam）330加熱源材料320使之被蒸發。所蒸發的原子及分子向待塗覆保護膜裝置主體310飄移並凝結於待塗覆保護膜裝置主體310上，圖示中用虛線箭頭示出。第3圖所示的實施例中與第2圖所示的實施例區別在於，還包括一離子發生器或離子源360，離子源將注入其內的氣體，如氬氣等，解離為等離子體，並將等離子體中的離子轉化為載能離子束355。在保護膜沉積過程中，載能離子束355可以一定的離子能量而轟擊待塗覆保護膜裝置主體310。在此過程中，被蒸發或濺射的源材料320加速向待塗覆保護膜裝置主體310表面射去，以在載能離子束355轟擊作用下在待塗覆保護膜裝置主體310表面形成緻密的保護膜，除此之外，載能離子束355還將氣體注射器335內注入的氧氣或氮氣及二茂鎂氣體進行解離，並攜帶解離後的活性成分參與保護膜的塗覆過程。在本實施例中，由於離子束只能自離子發生器360向待塗覆保護膜裝置主體310轟擊，故待塗覆保護膜裝置主體310可以貼靠支撐環305設置，且在將待塗覆保護膜裝置主體310的一面塗覆保護膜後需要將待塗覆保護膜裝置主體310更換方向，將貼靠在支撐環305的一側朝向載能離子束355設置，再進行保護膜的塗覆。
採用第2圖和第3圖所示的等離子體保護膜鍍膜設備，在保護膜沉積之前，載能離子轟擊或撞擊待塗覆保護膜裝置主體310表面，可有效地將表面吸附或污染物清除掉，因而能夠增強隨後所沉積保護膜與潔淨表面310的結合力。藉由調整塗覆保護膜裝置主體310表面的粗糙度，並採用第2圖和第3圖所示的沉積增強型保護膜的裝置，本發明能夠在待塗覆保護膜裝置主體310表面沉積的保護膜的厚度範圍可為1奈米-0.5毫米。
第4a圖 示例性的示出一種表面被保護膜255覆蓋的裝置。緻密保護膜255藉由第2圖和第3圖示出的等離子體保護膜鍍膜設備而沉積在待鍍膜裝置210或310表面，第4a圖所示為沉積在待鍍膜裝置210表面。在保護膜沉積過程中，MOCVD腔室裝置的表面溫度可以由室溫增加至750℃。然而，為了避免較高溫度而引起的裝置形體熱膨脹變形，沉積過程中待塗覆保護膜裝置主體表面溫度一般控制在200℃以下。為了增加塗層緻密性以及與基體的結合力，同時為了避免離子轟擊濺射效應， 離子轟擊的能量一般在20 - 5000eV範圍以內。為了保證足夠的鍍膜速率，電子槍的加熱電源功率可為0.05kW~20kW。使用的氣體包括氬氣和氧氣，其流量範圍為0sccm~2000sccm。第4b圖示出沉積在不銹鋼表面的氧化鎂塗層表面形貌。在10萬倍放大的條件下，塗層表面氧化鎂塗層由細小緻密的晶粒組成。第4c圖示出沉積在不銹鋼表面的氧化鎂塗層的斷面組織形貌。在2萬倍的放大條件下，氧化鎂斷面緻密無任何裂紋和孔洞缺陷，其所形成緻密保護膜的孔隙度（(porosity)，薄膜組織中孔洞，裂紋等缺陷體積所占薄膜體積的百分率）為零。第4b圖和第4c圖所示的顯微組織形貌無任何組織及塗層缺陷，表明本發明所使用的等離子體保護膜鍍膜設備及鍍膜方法在MOCVD腔室裝置表面所製備的緻密保護膜具有非常好的組織穩定性，改善了MOCVD腔室裝置的性能。
不銹鋼和保護膜之間由於熱膨脹係數的不同，在頻繁的溫度變化中會產生相對位移，使得保護膜會產生裂縫脫落，在脫落區域保護作用失效。為了避免這一情況發生，可以在不銹鋼表面材料上先形成一層具有裂隙的第一層保護膜（孔隙度1%-5%），再在第一層保護膜上形成緻密的基本沒有空隙的第二層保護膜（孔隙度小於1%）。第一層保護膜在形成過程中，可以相對前述第2圖所示的實施例增加電子槍225的功率，使得更多的保護膜材料氣化並到達不銹鋼表面，較快的形成速度可以使得底層部分未填充滿保護膜材料的區域上，就迅速被上層材料覆蓋，最終形成空腔或裂隙。
由於本發明所製備的緻密保護膜完全覆蓋了MOCVD反應腔室不銹鋼裝置表面，有效地阻止了MOCVD反應氣體與不銹鋼表面游離鐵離子所能發生的反應，從而避免了習知MOCVD生產方法初期所存在的不銹鋼表面的鐵離子隨反應氣體到達下方基片並在氮化鎵LED結構中形成深能級的可能性。因此，MOCVD設備及反應腔室在裝備有表面緻密保護膜的不銹鋼裝置，如氣體噴淋頭元件、反應腔側壁以及升降環等，能夠保證MOCVD在生產方法初始階段所形成的LED的發光性能，增強了MOCVD生長的LED外延片生產合格率，並避免了習知工業生產中所需的數周甚至一個月的二茂鎂（CP2
Mg）氣體處理不銹鋼表面飽和狀態初始化時間，因而大大提高了MOCVD方法的品質和MOCVD設備的產能。
本發明雖然以較佳實施方式公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明申請專利範圍所界定的範圍為准。
10‧‧‧旋轉軸
12‧‧‧加熱器
14‧‧‧托盤
20‧‧‧氣體噴淋頭元件
21‧‧‧上蓋板
22‧‧‧氣體分配板
23‧‧‧水冷板
25‧‧‧冷卻液通道
31‧‧‧升降環
50‧‧‧反應腔
51‧‧‧反應腔側壁
200、300‧‧‧真空腔室
205、305‧‧‧支撐環
210、310‧‧‧保護膜裝置主體
215、315‧‧‧抽真空系統
220、320‧‧‧源材料
225、325‧‧‧電子槍
240‧‧‧等離子體
245‧‧‧線圈
230、330‧‧‧電子束
235、335‧‧‧氣體注射器
250‧‧‧射頻源
360‧‧‧離子發生器、離子源
-V‧‧‧負偏壓
RF‧‧‧射頻
12‧‧‧加熱器
14‧‧‧托盤
20‧‧‧氣體噴淋頭元件
21‧‧‧上蓋板
22‧‧‧氣體分配板
23‧‧‧水冷板
25‧‧‧冷卻液通道
31‧‧‧升降環
50‧‧‧反應腔
51‧‧‧反應腔側壁
200、300‧‧‧真空腔室
205、305‧‧‧支撐環
210、310‧‧‧保護膜裝置主體
215、315‧‧‧抽真空系統
220、320‧‧‧源材料
225、325‧‧‧電子槍
240‧‧‧等離子體
245‧‧‧線圈
230、330‧‧‧電子束
235、335‧‧‧氣體注射器
250‧‧‧射頻源
360‧‧‧離子發生器、離子源
-V‧‧‧負偏壓
RF‧‧‧射頻
藉由閱讀參照以下圖式對非限制性實施方式所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯。
第1圖示出一種MOCVD反應器結構示意圖。
第2圖示出了根據本發明的一個具體實施例的等離子體保護膜鍍膜設備。
第3圖示出了根據本發明的另一個具體實施例的等離子體保護膜鍍膜設備。
第4a圖示出本發明所製備的帶保護膜的裝置。
第4b圖示出沉積在不銹鋼表面的氧化鎂塗層表面形貌。
第4c圖示出沉積在不銹鋼表面的氧化鎂塗層的斷面組織形貌。
200‧‧‧真空腔室
205‧‧‧支撐環
210‧‧‧保護膜裝置主體
215‧‧‧抽真空系統
220‧‧‧源材料
225‧‧‧電子槍
240‧‧‧等離子體
245‧‧‧線圈
230‧‧‧電子束
235‧‧‧氣體注射器
250‧‧‧射頻源
Claims (17)
- 一種改善MOCVD反應方法的裝置，其包括一不銹鋼主體，該不銹鋼主體表面塗覆一保護膜，該保護膜的成分包括由鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物、或者不與MOCVD方法中的氣體反應的特氟龍材料，該保護膜的孔隙度小於1%。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該保護膜的厚度範圍為1奈米至0.5毫米。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該保護膜的厚度範圍為1奈米至10微米，該不銹鋼主體表面的粗糙度為1微米至2微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該保護膜的厚度範圍為10微米至0.5毫米，該不銹鋼主體表面的粗糙度為2微米至10微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該裝置為MOCVD反應腔內與反應氣體接觸的裝置，包括一氣體噴淋頭元件、一反應腔側壁以及一升降環。
- 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該氣體噴淋頭元件包括一上蓋板、一氣體分配板以及一水冷板，該氣體分配板上設置多組氣體輸送管道，該氣體分配板、該上蓋板以及該水冷板塗覆保護膜後組裝為氣體噴淋頭元件。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該保護膜具有孔隙度為零的緻密組織。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該保護膜的成分為氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鋁、氧化鎂中的一種或幾種。
- 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該不銹鋼主體與該保護膜之間設置一中間保護膜，該中間保護膜的孔隙度大於該保護膜的孔隙度。
- 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該中間保護膜的孔隙度為1%至5%。
- 一種改善MOCVD反應的方法，其包括下列步驟： 提供一等離子體保護膜鍍膜設備，該保護膜鍍膜裝置包括一真空腔室； 在該真空腔室內固定一待鍍膜裝置，該待鍍膜裝置為MOCVD反應腔內可能與一反應氣體接觸的不銹鋼裝置； 該待鍍膜裝置在該等離子體保護膜鍍膜設備內塗覆一層孔隙度小於1%的緻密的一保護膜，該保護膜的成分包括由鋁、鎵、鎂中的至少一種及氮、氧中的至少一種構成的化合物，或者不與MOCVD方法中的氣體反應的其他材料；以及 將鍍膜後的該待鍍膜裝置安裝到MOCVD反應腔內進行MOCVD方法，鍍膜後該待鍍膜裝置的該保護膜保護不銹鋼主體不與MOCVD反應腔內的該反應氣體反應； 其中，該待鍍膜裝置在該等離子體保護膜鍍膜設備內鍍膜的步驟包括： 在該真空腔室內放置固態的一源材料； 將該待鍍膜裝置放置於該真空腔室，配置使得該待鍍膜裝置表面面對該真空腔室中的該源材料； 蒸發或濺射該源材料於該待鍍膜裝置表面； 注入包含該反應氣體和一非反應氣體於該真空腔室中；以及 激發該反應氣體和該非反應氣體並維持等離子體於該待鍍膜裝置表面，使得被離子化的該反應氣體和該非反應氣體的離子在該待鍍膜裝置表面上撞擊並與該源材料化學反應，從而在該待鍍膜裝置的至少部分表面上形成緻密的該保護膜，其中，該保護膜包括來自該源材料的原子和來自該反應氣體成份的原子。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該源材料包括固態的鋁、鎵、鎂、氮化鎵、氮化鋁、氮化鎂、氧化鎵、氧化鎂或氧化鋁中的一種或幾種。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，激發該反應氣體和該非反應氣體為等離子體的裝置為等離子發生器。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，激發該反應氣體和該非反應氣體為等離子體的方式為微波或射頻。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該待鍍膜裝置包括氣體噴淋頭元件、反應腔側壁以及升降環。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該待鍍膜裝置為一氣體噴淋頭元件，該氣體噴淋頭元件包括一氣體分配板、一上蓋板以及一水冷板，該氣體分配板、該上蓋板以及該水冷板分別放置在該等離子體保護膜鍍膜設備塗覆該保護膜後再組裝為該氣體噴淋頭元件。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該等離子體保護膜鍍膜設備可在該裝置表面塗覆厚度為1奈米至0.5毫米的保護膜。
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