專利名稱：金屬有機氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬有機氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor exposition，簡稱CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)， 其通過化學(xué)氣相沉積裝置得以實現(xiàn)。具體地，CVD裝置通過進(jìn)氣裝置將反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室中，并控制反應(yīng)室的壓強、溫度等反應(yīng)條件，使得反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，從而完成沉積工藝步驟。為了沉積所需薄膜，一般需要向反應(yīng)室中通入多種不同的反應(yīng)氣體，且還需要向反應(yīng)室中通入載氣或吹掃氣體等其他非反應(yīng)氣體，因此在CVD裝置中需要設(shè)置多個進(jìn)氣裝置。金屬有機化學(xué)氣相沉積(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition,M0CVD) ^ 置主要用于氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、氧化鋅等III-V族，II-VI族化合物及合金的薄層單晶功能結(jié)構(gòu)材料的制備，隨著上述功能結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍不斷擴大，MOCVD裝置已經(jīng)成為化學(xué)氣相沉積裝置的重要裝置之一。MOCVD —般以II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源等作為反應(yīng)氣體，用氫氣或氮氣作為載氣，以熱分解反應(yīng)方式在基板上進(jìn)行氣相外延生長，從而生長各種II-VI化合物半導(dǎo)體、III-V族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。由于II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源的傳輸條件不同，因此需要通過不同的進(jìn)氣裝置分別將II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源傳輸至基板上方?，F(xiàn)有技術(shù)中的金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置一般包括反應(yīng)腔；位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件包括兩個進(jìn)氣裝置，所述兩個進(jìn)氣裝置分別將II族或III族金屬有機源和VI族或V族氫化物源傳輸至基板上方；與所述噴淋組件相對設(shè)置的基座，所述基座具有加熱單元，所述基座用于支撐和加熱基板。更多關(guān)于金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置請參考公開號為US2009/0250004A1的美國專利。然而，以現(xiàn)有的金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置所形成的薄膜存在不均勻，且形成薄膜速率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種金屬有機氣相沉積裝置，提高所述金屬有機氣相沉積裝置形成的膜的均勻性，同時提高薄膜的形成速率。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種金屬有機氣相沉積裝置，包括一種金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，包括用于進(jìn)行金屬有機氣相沉積的反應(yīng)腔；
位于所述反應(yīng)腔底部的基座，所述基座用于承載待沉積基底；位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件用于將反應(yīng)氣體分配至所述反應(yīng)腔內(nèi)，所述噴淋組件包括中心進(jìn)氣裝置和包圍所述中心進(jìn)氣裝置的外圍進(jìn)氣裝置，其中，所述中心進(jìn)氣裝置用于將第一氣體以第一通量分配至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第一氣體為III族金屬有機源氣體、V族氫化物源氣體和載氣，其中，所述第一氣體中的III 族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第一流量比，所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，從而減弱第一氣體分配的熱對流渦旋，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，其中，所述第二氣體中的III 族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第二流量比，且所述第二流量比與第一流量比不同?？蛇x的，所述中心進(jìn)氣裝置的半徑大于基座半徑15 25mm?？蛇x的，所述中心進(jìn)氣裝置到所述基座的距離為20 30mm?？蛇x的，所述第二通量為第一通量的2 10倍?？蛇x的，所述第二流量比大于9或小于1/9。可選的，所述基座的旋轉(zhuǎn)速度為900RPM 1500RPM。可選的，所述外圍進(jìn)氣裝置包括第三進(jìn)氣裝置和冷卻裝置?？蛇x的，所述第三進(jìn)氣裝置包括若干子進(jìn)氣裝置?？蛇x的，所述若干子進(jìn)氣裝置分別將III族金屬有機源氣體和載氣，以及V族氫化物源氣體和載氣傳輸至反應(yīng)腔的外圍區(qū)域?？蛇x的，所述外圍進(jìn)氣裝置具有外圍進(jìn)氣口，所述外圍進(jìn)氣口位于與反應(yīng)腔相接觸的一側(cè)。可選的，所述外圍進(jìn)氣口的數(shù)量為1 4個。可選的，所述III 族金屬有機源包括( (OK) 3、In (CH3) 3, Al (CH3) 3, Ga (C2H5) 3, Zn (C2H5)3氣體中的一種或多種?？蛇x的，所述V族氫化物源包括NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種?？蛇x的，所述載氣為氮氣、氫氣中的一種或兩種。可選的，所述中心進(jìn)氣裝置包括第一進(jìn)氣裝置、第二進(jìn)氣裝置和冷卻裝置?？蛇x的，所述第一進(jìn)氣裝置將III族金屬有機源氣體和載氣傳輸至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第一進(jìn)氣裝置包括第一進(jìn)氣口?？蛇x的，所述第二進(jìn)氣裝置將V族氫化物源氣體和載氣傳輸至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第二進(jìn)氣裝置包括第二進(jìn)氣口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例提供一種金屬有機氣相沉積裝置，通過在中心進(jìn)氣裝置外包圍外圍進(jìn)氣裝置，且所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，能夠抑制反應(yīng)腔的外圍區(qū)域的熱對流；為了改善基座中心所形成的薄膜的均勻性，需要提高基座的轉(zhuǎn)速，然而當(dāng)基座轉(zhuǎn)速提高后，外圍區(qū)域的熱對流更為嚴(yán)重，導(dǎo)致基座邊緣區(qū)域所形成的薄膜的均勻性降低；因此在基座高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，外圍進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔的外圍區(qū)域補充第二氣體能夠抑制反應(yīng)腔外圍區(qū)域的熱對流，使基座邊緣區(qū)域形成的薄膜的均勻度提高；進(jìn)而，使得所述金屬有機氣相沉積裝置的基座在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，自基座中心區(qū)域至邊緣區(qū)域形成的薄膜整體均勻度提高。進(jìn)一步的，基座的旋轉(zhuǎn)速度為900RPM 1500RPM時，屬于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)；基座的高轉(zhuǎn)速能夠減小第一氣體分配時熱對流渦旋的影響，使基座中心所形成的薄膜均勻性提高，從而以所述金屬有機氣相沉積裝置在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下自基座中心區(qū)域至邊緣區(qū)域形成的薄膜整體均勻度提高；同時，基座的高轉(zhuǎn)速使薄膜的形成速率也同時提高。進(jìn)一步的，所述第二通量為第一通量的2 10倍，使第二氣體能夠有效地抵沖第一氣體因受熱對流渦旋影響而在外圍區(qū)域向上的流動，從而消除熱對流渦旋對于形成薄膜的均勻性的影響。進(jìn)一步的，所述中心進(jìn)氣裝置的半徑大于基座半徑15 25mm，使第二氣體的分配的位置恰好抵沖第一氣體因受熱對流渦旋影響而在外圍區(qū)域向上的流動，從而消除熱對流渦旋，提高形成薄膜的均勻性。進(jìn)一步的，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，使第二氣體能夠參與反應(yīng)形成薄膜，從而修飾基座邊緣的待沉積基底表面形成的薄膜的不均勻性。


圖1是本發(fā)明金屬有機氣相沉積裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明金屬有機氣相沉積裝置的噴淋組件沿AA’方向上的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以現(xiàn)有的金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置進(jìn)行薄膜沉積工藝時，基座的旋轉(zhuǎn)速率無法提高，處于小于500RPM的低轉(zhuǎn)速狀態(tài)，薄膜的形成速率低，且在基座中心區(qū)域形成的薄膜不均勻。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，造成基座在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，在中心區(qū)域形成的薄膜不均勻是由熱對流渦旋引起的，所述熱對流渦旋是由于噴淋組件和基座之間的溫度差，導(dǎo)致氣體發(fā)生熱對流形成渦旋，使反應(yīng)氣體自基座邊緣回落至基座中心區(qū)域，從而造成薄膜的不均勻?，F(xiàn)有的金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置，噴淋組件到基座的距離根據(jù)具體工藝要求不同而有所不同，當(dāng)工藝要求噴淋組件到基座的距離小于20mm時，由于所述噴淋組件到基座的過小而難以在所述噴淋組件到基座之間的區(qū)域產(chǎn)生熱對流渦旋，因此基座中心區(qū)域的薄膜沉積均勻，基座可以以小于500RPM的低轉(zhuǎn)速狀態(tài)形成薄膜，然而，由于轉(zhuǎn)速低，薄膜的形成速率也相應(yīng)較低；當(dāng)噴淋組件到基座的距離大于20mm時，所述噴淋組件到基座的距離容易引起熱對流渦旋，反應(yīng)氣體會自基座邊緣區(qū)域回落至基座中心區(qū)域，從而使基座中心區(qū)域的薄膜沉積不均勻。為了提高金屬有機化學(xué)氣相沉積裝置基座的轉(zhuǎn)速，從而使所形成的薄膜自基座中心至邊緣整體均勻，同時提高形成薄膜的速率，本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括用于進(jìn)行金屬有機氣相沉積的反應(yīng)腔；位于所述反應(yīng)腔底部的基座，所述基座用于承載待沉積基底；
位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件用于將反應(yīng)氣體分配至所述反應(yīng)腔內(nèi)，所述噴淋組件包括中心進(jìn)氣裝置和包圍所述中心進(jìn)氣裝置的外圍進(jìn)氣裝置，其中，所述中心進(jìn)氣裝置用于將第一氣體以第一通量分配至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第一氣體為III族金屬有機源氣體、V族氫化物源氣體和載氣，所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，從而減弱第一氣體分配的熱對流渦旋， 所述第二氣體為載氣和III族金屬有機源氣體或V族氫化物源氣體中的一種。本發(fā)明實施例提供一種金屬有機氣相沉積裝置，通過在中心進(jìn)氣裝置外包圍外圍進(jìn)氣裝置，且所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，能夠抑制反應(yīng)腔的外圍區(qū)域的熱對流；為了改善基座中心所形成的薄膜的均勻性，需要提高基座的轉(zhuǎn)速，然而當(dāng)基座轉(zhuǎn)速提高后，外圍區(qū)域的熱對流更為嚴(yán)重，導(dǎo)致基座邊緣區(qū)域所形成的薄膜的均勻性降低；因此在基座高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，外圍進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔的外圍區(qū)域補充第二氣體能夠抑制反應(yīng)腔外圍區(qū)域的熱對流，使基座邊緣區(qū)域形成的薄膜的均勻度提高；進(jìn)而，使得所述金屬有機氣相沉積裝置的基座在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，自基座中心區(qū)域至邊緣區(qū)域形成的薄膜整體均勻度提高。另一方面，基座的高轉(zhuǎn)速還能使薄膜的形成速率提尚。進(jìn)一步的，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，使第二氣體能夠參與反應(yīng)形成薄膜，從而修飾基座邊緣的待沉積基底表面形成的薄膜的不均勻性。以下將結(jié)合具體實施例對所述金屬有機氣相沉積裝置進(jìn)行詳細(xì)說明，請參考圖1 和圖2，其中，圖1為本實施例金屬有機氣相沉積裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1所示金屬有機氣相沉積裝置的噴淋組件在AA’方向上的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，包括用于進(jìn)行金屬有機氣相沉積的反應(yīng)腔100 ；位于所述反應(yīng)腔100底部的基座101，所述基座101用于承載待沉積基底102。位于所述反應(yīng)腔100頂部的噴淋組件103，所述噴淋組件103用于將反應(yīng)氣體分配至所述反應(yīng)腔100內(nèi)，所述噴淋組件103包括中心進(jìn)氣裝置110和包圍所述中心進(jìn)氣裝置 110的外圍進(jìn)氣裝置111，其中，所述中心進(jìn)氣裝置110用于將第一氣體以第一通量分配至中心進(jìn)氣裝置110與基座101之間的區(qū)域，所述第一氣體為III族金屬有機源氣體、V族氫化物源氣體和載氣，其中，所述第一氣體中的III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第一流量比，所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，從而減弱第一氣體分配的熱對流渦旋，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和 V族氫化物源氣體，其中，所述第二氣體中的III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第二流量比，且所述第二流量比與第一流量比不同。具體地，所述噴淋組件103可以為圓盤形、矩形及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員所共知的結(jié)構(gòu)，在此不作贅述，本實施例中，所中心進(jìn)氣裝置110和基座101均為圓盤形，所述外圍進(jìn)氣裝置111為包圍中心進(jìn)氣裝置110的圓環(huán)形。所述外圍進(jìn)氣裝置111包括第三進(jìn)氣裝置113和外圍進(jìn)氣口 120，所述第三進(jìn)氣裝置113用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，所述外圍進(jìn)氣口 120位于與反應(yīng)腔100相接觸的一側(cè)，所述外圍進(jìn)氣口 120為一個或多個，用于輸送第二氣體進(jìn)入第三進(jìn)氣裝置113，使第二氣體能夠均勻分散于第三進(jìn)氣裝置113中。在本實施例中，請參考圖1和圖2，所述第三進(jìn)氣裝置113為單一整體的氣體腔，載氣、III族金屬有機源氣體和 V族氫化物源氣體被傳輸至第三進(jìn)氣裝置113后被配置到反應(yīng)腔100的外圍區(qū)，由于第二流量比大于9或小于1/9，因此在第三進(jìn)氣裝置113中以III族金屬有機源氣體或以V族氫化物源氣體為主體，能夠節(jié)約裝置的材料，簡化結(jié)構(gòu)。在另一實施例中，所述第三進(jìn)氣裝置113包括若干子進(jìn)氣裝置，所述若干子進(jìn)氣裝置分別將III族金屬有機源氣體和載氣、V族氫化物源氣體和載氣傳輸至反應(yīng)腔100的外圍區(qū)域，能夠防止III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體在第三進(jìn)氣裝置113內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，堵塞噴淋口，并造成浪費。所述外圍進(jìn)氣口 120的數(shù)量較佳的為1 4個，使第二氣體能夠均勻分散于第三進(jìn)氣裝置113中。在本實施例中，請參考圖1和圖2，當(dāng)?shù)谌M(jìn)氣裝置113為單一整體的氣體腔時， III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體分別通過獨立的送氣管道輸送，再通過支路管道通過4個外圍進(jìn)氣口 120傳輸進(jìn)第三進(jìn)氣裝置113。在另一實施例中，當(dāng)?shù)谌M(jìn)氣裝置113包括第一子進(jìn)氣裝置和第二子進(jìn)氣裝置時，III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體分別通過獨立的送氣管道輸送，再由支路管道輸送到外圍進(jìn)氣口，III族金屬有機源氣體傳輸進(jìn)第一子進(jìn)氣裝置，V族氫化物源氣體傳輸進(jìn)第二子進(jìn)氣裝置，所述第一子進(jìn)氣裝置和第二子進(jìn)氣裝置分別包括1 2個外圍進(jìn)氣 Π 120。所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，從而第二氣體能夠參與薄膜形成的反應(yīng)，在對沖抵消自基座101邊緣向上流動的第一氣體的同時，修飾基座101邊緣區(qū)域的待沉積基底102表面的不均勻。所述第二氣體的第二流量比大于9或小于1/9，使第二氣體中以III族金屬有機源氣體或V族氫化物源氣體為主體，使第二氣體不會使第二氣體影響到第一氣體的反應(yīng)。所述第一氣體的第一流量比由金屬有機氣相沉積的具體工藝所決定。請參考圖2，所述中心進(jìn)氣裝置110包括第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131。所述第一進(jìn)氣裝置130將III族金屬有機源氣體和載氣分配至中心進(jìn)氣裝置110 與基座101之間的區(qū)域，所述第二進(jìn)氣裝置131將V族氫化物源氣體和載氣分配至所述反應(yīng)腔100的外圍區(qū)域，所述第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131相互獨立隔離；III族金屬有機源氣體和載氣、V族氫化物源氣體和載氣分別通過第一送氣管道133和第二送氣管道134分別輸送進(jìn)第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131。在本實施例中，所述第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131分別為若干扇形結(jié)構(gòu)， 且相互間隔形成圓盤狀；所述III族金屬有機源氣體和載氣通過第一進(jìn)氣裝置130內(nèi)的擴散裝置將所述氣體擴散入各扇形第一進(jìn)氣裝置130，V族氫化物源氣體和載氣通過第二進(jìn)氣裝置131內(nèi)的擴散裝置將所述氣體擴散入各扇形第二進(jìn)氣裝置131 ；此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際的工藝要求自行調(diào)整第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131的形狀、結(jié)構(gòu)以及位置關(guān)系，在此不應(yīng)過于限定。在本實施例中，請參考圖2，第一進(jìn)氣裝置130和第二進(jìn)氣裝置131分別為2組扇形結(jié)構(gòu)，且相互間隔形成圓盤狀，能夠使氣體反應(yīng)更為均勻，使形成的薄膜均勻性提高。本實施例所述中心進(jìn)氣裝置110到所述基座101的距離的范圍為20 40mm，如前文所述，當(dāng)所述中心進(jìn)氣裝置110到所述基座101的距離的范圍為20 40mm時，容易引起熱對流渦旋使基座101中心區(qū)域的待沉積基底102表面的薄膜沉積不均勻，需提高基座101 的轉(zhuǎn)速至大于900RPM以消除熱對流渦旋的影響，同時，外圍進(jìn)氣裝置111配置的第二氣體可以修飾基座101邊緣區(qū)域的待沉積基底102表面的沉積薄膜的均勻性，使基座101自中心至邊緣表面的待沉積基底102表面形成的薄膜均勻；因此，當(dāng)中心進(jìn)氣裝置110到所述基座101的距離的范圍為20 40mm時，可以采用基座101的轉(zhuǎn)速大于900RPM的高轉(zhuǎn)速進(jìn)行沉積工藝，提高薄膜沉積均勻性的同時，提高薄膜的生長速率。本實施例所述基座101的轉(zhuǎn)速范圍為900RPM 1500RPM，較佳的為900RPM 1200RPM,當(dāng)基座101的轉(zhuǎn)速大于900RPM時，熱對流渦旋引起的基座101中心區(qū)域的待沉積基底102表面的薄膜沉積的不均勻得以消除，且當(dāng)基座轉(zhuǎn)速大于1000RPM時，待沉積基底 102表面的薄膜沉積的速率提高。所述中心進(jìn)氣裝置110的半徑大于基座101半徑15 25mm，當(dāng)中心進(jìn)氣裝置110 的半徑大于基座101半徑15 25mm時，外圍進(jìn)氣裝置111分配的第二氣體能夠與第一氣體對沖而抵消，其中，所述第一氣體在中心進(jìn)氣裝置110與基座101邊緣區(qū)域之間，受中心進(jìn)氣裝置110與基座101之間的熱對流，以及基座101的高轉(zhuǎn)速的影響自基座101邊緣而向上流動。所述第二通量為第一通量的2 10倍，使第二氣體能夠完全對沖抵消自基座101 邊緣向上流動的第一氣體，并對基座101邊緣區(qū)域的待沉積基底102表面的薄膜進(jìn)行修飾， 所述第一通量與具體的金屬有機氣相沉積工藝以及基座101的半徑有關(guān)。本實施例中，所述反應(yīng)腔100的材料為不銹鋼。所述基座101包括支撐座104和加熱單元105，所述支撐座104用于支撐一個或多個待沉積基底102，所述加熱單元105在所述支撐座104下方，用于加熱待沉積基底102。所述支撐座104的材料為石墨，較佳的，可在所述石墨表面設(shè)置SiC層，使得支撐座具有耐高溫、抗氧化和耐酸堿鹽及有機試劑等特性，物理化學(xué)性能更穩(wěn)定。所述加熱單元105可以集成于支撐座104內(nèi)，可以是射頻加熱器、紅外輻射加熱器或電阻加熱器等，可根據(jù)反應(yīng)腔100的尺寸和材料進(jìn)行不同的選擇。采用在射頻加熱器時， 支撐座104被射頻線圈通過誘導(dǎo)耦合加熱，這種加熱形式在大型的反應(yīng)腔100中經(jīng)常采用， 但是通常系統(tǒng)過于復(fù)雜。為了避免系統(tǒng)的復(fù)雜性，在稍小的反應(yīng)腔100中，通常采用紅外輻射加熱器，商鎢燈產(chǎn)生的熱能被轉(zhuǎn)化為紅外輻射能，支撐座吸收這種紅外輻射能并將其轉(zhuǎn)化回?zé)崮?。采用電阻加熱器，則通過電阻絲的發(fā)熱，進(jìn)而實現(xiàn)對支撐座104的加熱。所述III 族金屬有機源氣體包括( (CH3)3Un (CH3) 3、A1 (CH3) 3Wa(C2H5) 3、&1 (C2H5)3 氣體中的一種或多種；所述V族氫化物源氣體包括NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種；所述III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體受熱分解后，在反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，從而在待沉積基底102表面形成薄膜。所述載氣為氮氣、氫氣、惰性氣體中的一種或多種，所述載氣用于分散參與反應(yīng)的氣體，使其在反應(yīng)腔100內(nèi)的配置與反應(yīng)較為均勻且穩(wěn)定。所述中心進(jìn)氣裝置110和外圍進(jìn)氣裝置111均具有噴淋口(未示出)，設(shè)置于與基座101相對的一側(cè)，所述噴淋口用于將氣體分散分配至反應(yīng)腔100內(nèi)，所述噴淋口可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任意形狀，例如若干圓孔或若干槽孔等，在此不作贅述，在本實施例中，所述噴淋口為若干圓孔。所述中心進(jìn)氣裝置110和外圍進(jìn)氣裝置111內(nèi)還包括冷卻裝置132，所述冷卻裝置 132用于冷卻III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，使所述氣體達(dá)到分解溫度，所述冷卻裝置132與所述第一進(jìn)氣裝置130、第二進(jìn)氣裝置131以及第三進(jìn)氣裝置113重疊設(shè)置；所述冷卻裝置132具有冷卻通道，用以通入冷卻氣體或者冷卻液體。具體地，所述冷卻裝置132可以采用水冷冷卻，也可以采用風(fēng)冷冷卻，其對應(yīng)的具體結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，故在此不再贅述。此外，冷卻裝置132還會使得噴淋組件處于較低的溫度， 延長了噴淋組件的使用壽命。所述金屬有機氣相沉積裝置還包括由溫度傳感器和氣壓傳感器組成的檢測裝置 (未示出)；其分別連接各溫度傳感器和氣壓傳感器的控制裝置(未示出)。所述氣壓傳感器可以為一個，設(shè)置在所述中心進(jìn)氣裝置110與基座101之間的區(qū)域，將檢測到的中心進(jìn)氣裝置110與基座101之間的區(qū)域的當(dāng)前氣壓發(fā)送給控制裝置，控制裝置分析得到當(dāng)前氣壓和薄膜沉積反應(yīng)所需的氣壓之差，進(jìn)而控制裝置實現(xiàn)對反應(yīng)腔100 的氣壓調(diào)整，直至使中心進(jìn)氣裝置110與基座101之間的區(qū)域的當(dāng)前氣壓等于薄膜沉積反應(yīng)所需的氣壓。所述溫度傳感器可以為多個，可以在第一進(jìn)氣裝置130、第二進(jìn)氣裝置131、外圍進(jìn)氣裝置111、冷卻裝置132和加熱單元105上分別設(shè)置一個溫度傳感器，分別用于檢測第一進(jìn)氣裝置130的當(dāng)前溫度、第二進(jìn)氣裝置131的當(dāng)前溫度、外圍進(jìn)氣裝置111的當(dāng)前溫度、冷卻裝置132的當(dāng)前溫度以及加熱單元105的當(dāng)前溫度，并將檢測得到的上述溫度發(fā)送給控制裝置，控制裝置通過分析調(diào)節(jié)各裝置溫度至所需溫度，從而可以更精確地控制薄膜沉積的過程。所述金屬有機氣相沉積裝置還包括抽氣閥106，用于將反應(yīng)腔100內(nèi)反應(yīng)剩余的氣體排出。綜上所述，本發(fā)明實施例提供一種金屬有機氣相沉積裝置，通過在中心進(jìn)氣裝置外包圍外圍進(jìn)氣裝置，且所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，能夠抑制反應(yīng)腔的外圍區(qū)域的熱對流；為了改善基座中心所形成的薄膜的均勻性，需要提高基座的轉(zhuǎn)速，然而當(dāng)基座轉(zhuǎn)速提高后，外圍區(qū)域的熱對流更為嚴(yán)重，導(dǎo)致基座邊緣區(qū)域所形成的薄膜的均勻性降低；因此在基座高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，外圍進(jìn)氣裝置向反應(yīng)腔的外圍區(qū)域補充第二氣體能夠抑制反應(yīng)腔外圍區(qū)域的熱對流，使基座邊緣區(qū)域形成的薄膜的均勻度提高；進(jìn)而，使得所述金屬有機氣相沉積裝置的基座在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下，自基座中心區(qū)域至邊緣區(qū)域形成的薄膜整體均勻度提高。進(jìn)一步的，基座的旋轉(zhuǎn)速度為900RPM 1500RPM時，屬于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)；基座的高轉(zhuǎn)速能夠減小第一氣體分配時熱對流渦旋的影響，使基座中心所形成的薄膜均勻性提高，從而以所述金屬有機氣相沉積裝置在高轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下自基座中心區(qū)域至邊緣區(qū)域形成的薄膜整體均勻度提高；同時，基座的高轉(zhuǎn)速使薄膜的形成速率也同時提高。進(jìn)一步的，所述第二通量為第一通量的2 10倍，使第二氣體能夠有效地抵沖第一氣體因受熱對流渦旋影響而在外圍區(qū)域向上的流動，從而消除熱對流渦旋對于形成薄膜的均勻性的影響。進(jìn)一步的，所述中心進(jìn)氣裝置的半徑大于基座半徑，使第二氣體的分配的位置恰好抵沖第一氣體因受熱對流渦旋影響而在外圍區(qū)域向上的流動，從而消除熱對流渦旋，提高形成薄膜的均勻性。進(jìn)一步的，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，使第二氣體能夠參與反應(yīng)形成薄膜，從而修飾基座邊緣的待沉積基底表面形成的薄膜的不均勻性。雖本發(fā)明實施例如上所述，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，包括用于進(jìn)行金屬有機氣相沉積的反應(yīng)腔；位于所述反應(yīng)腔底部的基座，所述基座用于承載待沉積基底；位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件用于將反應(yīng)氣體分配至所述反應(yīng)腔內(nèi)，所述噴淋組件包括中心進(jìn)氣裝置和包圍所述中心進(jìn)氣裝置的外圍進(jìn)氣裝置，其中，所述中心進(jìn)氣裝置用于將第一氣體以第一通量分配至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第一氣體為III族金屬有機源氣體、V族氫化物源氣體和載氣，其中，所述第一氣體中的III 族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第一流量比，所述外圍進(jìn)氣裝置用于將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，從而減弱第一氣體分配的熱對流渦旋，所述第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，其中，所述第二氣體中的III 族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體具有第二流量比，且所述第二流量比與第一流量比不同。
2.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述中心進(jìn)氣裝置的半徑大于基座半徑15 25mm。
3.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述中心進(jìn)氣裝置到所述基座的距離為20 30mm。
4.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述第二通量為第一通量的2 10倍。
5.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述第二流量比大于9或小于 1/9。
6.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述基座的旋轉(zhuǎn)速度為 900RPM 1500RPM。
7.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述外圍進(jìn)氣裝置包括第三進(jìn)氣裝置和冷卻裝置。
8.如權(quán)利要求7所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述第三進(jìn)氣裝置包括若干子進(jìn)氣裝置。
9.如權(quán)利要求8所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述若干子進(jìn)氣裝置分別將III族金屬有機源氣體和載氣，以及V族氫化物源氣體和載氣傳輸至反應(yīng)腔的外圍區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述外圍進(jìn)氣裝置具有外圍進(jìn)氣口，所述外圍進(jìn)氣口位于與反應(yīng)腔相接觸的一側(cè)。
11.如權(quán)利要求10所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述外圍進(jìn)氣口的數(shù)量為1 4個。
12.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述III族金屬有機源包括( (CH3) 3、In (CH3) 3、Al (CH3) 3、Ga (C2H5) 3、Zn (C2H5) 3 氣體中的一種或多種。
13.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述V族氫化物源包括 NH3、PH3、AsH3氣體中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述載氣為氮氣、氫氣中的一種或兩種。
15.如權(quán)利要求1所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述中心進(jìn)氣裝置包括第一進(jìn)氣裝置、第二進(jìn)氣裝置和冷卻裝置。
16.如權(quán)利要求15所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述第一進(jìn)氣裝置將III 族金屬有機源氣體和載氣傳輸至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第一進(jìn)氣裝置包括第一進(jìn)氣口。
17.如權(quán)利要求15所述金屬有機氣相沉積裝置，其特征在于，所述第二進(jìn)氣裝置將V族氫化物源氣體和載氣傳輸至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述第二進(jìn)氣裝置包括第二進(jìn)氣口。
全文摘要
一種金屬有機氣相沉積裝置，包括反應(yīng)腔；位于所述反應(yīng)腔底部的基座；位于所述反應(yīng)腔頂部的噴淋組件，所述噴淋組件包括中心進(jìn)氣裝置和包圍所述中心進(jìn)氣裝置的外圍進(jìn)氣裝置，所述中心進(jìn)氣裝置將第一氣體以第一通量分配至中心進(jìn)氣裝置與基座之間的區(qū)域，所述外圍進(jìn)氣裝置將第二氣體以第二通量分配至所述反應(yīng)腔的外圍區(qū)域，所述第一氣體和第二氣體為載氣、III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體，所述第一氣體和第二氣體中的III族金屬有機源氣體和V族氫化物源氣體分別具有第一流量比和第二流量比，且所述第二流量比與第一流量比不同。所述金屬有機氣相沉積裝置能夠提高薄膜的均勻性及形成速率。
文檔編號C23C16/455GK102560429SQ20121006576
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者何乃明, 周寧, 范文遠(yuǎn) 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司