專利名稱：氣體噴淋結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱CVD)裝置,更具體地說(shuō)，涉及一種用于化學(xué)氣相沉積裝置中的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積是制備半導(dǎo)體薄膜器件的一種關(guān)鍵工藝，包括各種微電子器件、薄膜光伏電池、發(fā)光二極管，都離不開(kāi)金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(Metal-organicChemical Vapor D印osition，簡(jiǎn)稱M0CVD)工藝。MOCVD的基本生長(zhǎng)過(guò)程是，將反應(yīng)氣體從氣源引入反應(yīng)腔室，利用以加熱器加熱的襯底引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過(guò)程中，薄膜生長(zhǎng)所需要的反應(yīng)物依靠氣體運(yùn)輸(流動(dòng)和擴(kuò)散)到達(dá)生長(zhǎng)表面，在運(yùn)輸過(guò)程的同時(shí)還發(fā)生著化學(xué)反應(yīng)，最終生長(zhǎng)粒子通過(guò)吸附和表面反應(yīng)，結(jié)合進(jìn) 薄膜晶格。
氣體噴淋頭用于將不同的反應(yīng)氣體(比如第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體)送入反應(yīng)腔室，貼合于其下方的水冷隔熱板用于隔絕加熱器產(chǎn)生的熱量、抑制氣體流道因溫度差異引起的熱形變。如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中，氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20成相互獨(dú)立型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。氣體噴淋頭10包括第二氣體腔102、至少一個(gè)第一氣體流道11以及至少一個(gè)第二氣體流道12，氣體噴淋頭10上方設(shè)有第一氣體腔(附圖未示出)；其中，第二氣體腔102用于將第二反應(yīng)氣體以與第一反應(yīng)氣體不同的流道注入反應(yīng)腔室；第一氣體流道11包括上下對(duì)接的兩個(gè)部分，即第一通道部111和第三通道部112，第一通道部111貫通氣體噴淋頭10，第三通道部112貫通冷卻隔熱板20設(shè)置；第二氣體流道12，與第一氣體流道111平行并互相間隔開(kāi)，包括上下對(duì)接的兩個(gè)部分，即第二通道部121和第四通道部122，第二通道部121自第二氣體腔102向下貫通氣體噴淋頭10，第四通道部122貫通冷卻隔熱板20設(shè)置；其中，第三通道部和第四通道部為冷卻隔熱板20上的配套通孔，冷卻隔熱板20上還包括冷卻液通道203，用于注入冷卻液以抑制第一、第二氣體流道11、12因溫度引起的形變。通常，首先，由于機(jī)械加工存在精度上的誤差，氣體噴淋頭10下表面和水冷隔熱板20上表面不可能完美貼合；其次，當(dāng)加熱器工作時(shí)，冷卻隔熱板20上下表面存在溫差，容易產(chǎn)生翹曲變形。由于上述因素，氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20之間的貼合面30處產(chǎn)生了縫隙40，導(dǎo)致不同的反應(yīng)氣體，在尚未進(jìn)入反應(yīng)腔室前，在這些縫隙40處就發(fā)生混合，進(jìn)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成固體顆粒，造成在氣體噴淋頭10和反應(yīng)腔室側(cè)壁上的沉積；一方面，這會(huì)影響化學(xué)氣相沉積的效果，另一方面，需要經(jīng)常對(duì)氣體噴淋頭和反應(yīng)腔室進(jìn)行清洗，需要占用生產(chǎn)時(shí)間并帶來(lái)額外的開(kāi)銷。在化學(xué)氣相沉積工藝中，引入一種可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前在氣體噴淋頭和水冷隔熱板縫隙處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，是目前該領(lǐng)域研發(fā)的一個(gè)焦點(diǎn)目標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于化學(xué)氣相沉積工藝的、可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型第一方面提供了一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于向反應(yīng)腔室導(dǎo)入反應(yīng)氣體以引起化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，包括氣體噴淋頭10、第一氣體腔和第二氣體腔102，以及冷卻隔熱板20，貼合于氣體噴淋頭10下方，包括冷卻液流道203，用于向該冷卻液流道203注入冷卻液以抑制氣體噴淋結(jié)構(gòu)因溫差產(chǎn)生的熱形變；至少一個(gè)第一氣體流道11，自第一氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將來(lái)自于第一氣體腔的第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第一通道部111和第三通道部112 ;至少一個(gè)第二氣體流道12，自第二氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，與第一氣體流道11平行并分開(kāi)設(shè)置，用于將來(lái)自于第二氣體腔的第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第二通道部121和第四通道部122 ;其中，第一通道部111和第三通道部112對(duì)接的接口以及第二通道部121和第四通道部122對(duì)接的接口·偏離氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30。優(yōu)選地，第一、第二通道部111、121均為氣體管道，第一、第二通道部111、121向下越過(guò)氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部112、122。優(yōu)選地，第一、第二通道部111、121嵌入第三、第四通道部112、122的深度大于等于第三、第四通道部112、122深度的2/3。優(yōu)選地，第三、第四通道部112、122的截面直徑分別超出第一、第二通道部111、121的截面直徑，其超出的范圍為O. 5-lmm。本實(shí)用新型第二方面提供了一種真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，該真空處理裝置包括本實(shí)用新型第一方面提供的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺(tái)。本實(shí)用新型公開(kāi)的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，將氣體噴淋頭10的氣體流道和水冷隔熱板20的配套通孔對(duì)接的接口設(shè)置于偏離兩者貼合面30的位置，從而可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工便利。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中氣體噴淋頭的縱剖面示意圖；圖2為本實(shí)用新型的氣體噴淋結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的縱剖面示意圖；圖3為本實(shí)用新型的氣體噴淋結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型公開(kāi)的一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于MOCVD工藝中，包括氣體噴淋頭10和貼合于其下方的冷卻隔熱板20，第一氣體腔和第二氣體腔102，至少一個(gè)第一氣體流道11及至少一個(gè)第二氣體流道12，用于將第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，并利用以加熱器加熱的襯底來(lái)引發(fā)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，從而在基片上生成單晶或多晶半導(dǎo)體薄膜。本實(shí)用新型中，第二氣體腔102設(shè)置于氣體噴淋頭10內(nèi)部；第一氣體流道11，自第一氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其中，第一氣體腔(未圖示)設(shè)置于氣體噴淋頭10上方，其用于容納第一氣體；第二氣體流道12，與第一氣體流道11平行并互相間隔開(kāi)，自第二氣體腔102向下貫通至反應(yīng)腔室，用于將第二反應(yīng)氣體以與第一反應(yīng)氣體不同的流道導(dǎo)入反應(yīng)腔室。氣體噴淋頭10上方設(shè)有的第一氣體腔，在附圖中未示出；氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20雖然貼合在一起，但可以拆卸開(kāi)來(lái)，以便更換清洗；冷卻隔熱板20上的冷卻液通道203，用于注入冷卻液以抑制第一、第二氣體流道11、12因溫度引起的形變。具體地，第一氣體流道11包括上下對(duì)接的兩部分，即第一通道部111和第三通道部112，第二氣體流道12包括上下對(duì)接的兩部分，即第二通道部121和第四通道部122。為避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30的縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，本實(shí)用新型將第一氣體流道11的第一通道部111與第三通道部112對(duì)接的接口、以及第二氣體流道12的第二通道部121與第四通道部122對(duì)接的接口設(shè)計(jì)在偏離氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30的位置。這樣一來(lái)，不論在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30處有沒(méi)有因熱形變而產(chǎn)生的縫隙40，這種技術(shù)方案均可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前就因氣體泄露等因素而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工便利。首先，可以采用如下的第一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案第一氣體流道11的第一通道部111、第二氣體流道12的第二通道部121分別為氣體管道構(gòu)成，這些氣體管道，即第一通道部111、第二通道部121向下延伸越過(guò)氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部112、122中。這時(shí)，反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室的出口，位于氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30之下，接近于冷卻隔熱板20下表面；所以即使因機(jī)械加工誤差或熱形變而在氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20貼合面30處產(chǎn)生縫隙40，也不會(huì)有反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在該縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其次，還可以采用如下的第二實(shí)施例第三、第四通道部112、122由氣體管道構(gòu)成，該第三、第四通道部112、122向上延伸越過(guò)氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，并嵌入相應(yīng)的第一、第二通道部111、121中，同樣可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在前述的縫隙40處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到的是，只要使氣體流道不同部分之間對(duì)接的接口偏移氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20的貼合面30，即可確保原料氣不會(huì)在進(jìn)入反應(yīng)腔室前即在貼合面30的縫隙40處混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。不脫離本實(shí)用新型主旨的類似設(shè)計(jì)，均落在本實(shí)用新型的范圍中。在本實(shí)用新型較佳的第一實(shí)施例中，第一通道部111、第二通道部121嵌入第三、第四通道部112、122的深度為第三、第四通道部112、122深度的10% 40%。第三、第四通道部112、122的直徑應(yīng)分別超出第一、第二通道部111、121的直徑，以便于氣體管道可以方便地嵌入第三、第四通道部112、122中并實(shí)現(xiàn)兩者之間的緊密配合；為此，本實(shí)用新型將第三、第四通道部112、122的截面直徑設(shè)置為分別超出第一、第二通道部111、121的截面直徑O. 5-lmm。相應(yīng)地，當(dāng)采用本實(shí)用新型的第二實(shí)施例時(shí)，第三、第四通道部112、122向上嵌入第一、第二通道部111、121的深度為第一、第二通道部111、121深度的10% 40%。此時(shí)，第一、第二通道部111、121的截面直徑設(shè)置為分別超出第三、第四通道部112、122的截面直徑O. 5-lmm。在上述氣體噴淋結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，第一、第二氣體流道11、12之間的間距為1cm。本實(shí)用新型提供的真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，該真空處理裝置包括本實(shí)用新型第一方面提供的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺(tái)。以上所述的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本實(shí)用新型·的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，用于向反應(yīng)腔室導(dǎo)入反應(yīng)氣體以引起化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，包括 氣體噴淋頭(10)、第一氣體腔和第二氣體腔(102)，其中，所述第一氣體腔設(shè)置于所述氣體噴淋頭(10)上方，以及 冷卻隔熱板(20)，貼合于所述氣體噴淋頭(10)下方，包括冷卻液流道(203)，用于向該冷卻液流道(203)注入冷卻液以抑制所述氣體噴淋結(jié)構(gòu)因溫差產(chǎn)生的熱形變； 至少一個(gè)第一氣體流道(11)，自所述第一氣體腔向下貫通至所述反應(yīng)腔室，用于將來(lái)自于所述第一氣體腔的第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第一通道部(111)和第三通道部(112)； 至少一個(gè)第二氣體流道(12)，自所述第二氣體腔向下貫通至所述反應(yīng)腔室，與所述第一氣體流道(11)平行并分開(kāi)設(shè)置，用于將來(lái)自于所述第二氣體腔的第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入所述反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第二通道部(121)和第四通道部(122)； 其特征在于，所述第一通道部(111)和第三通道部(112)對(duì)接的接口以及所述第二通道部(121)和第四通道部(122)對(duì)接的接口偏離所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)均為氣體管道，所述第一、第二通道部(111、121)向下越過(guò)所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)，分別嵌入相應(yīng)的第三、第四通道部(112、122)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)嵌入第三、第四通道部(112、122)的深度為所述第三、第四通道部(112、122)深度的10% 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)的截面直徑分別超出所述第一、第二通道部(111、121)的截面直徑，其超出的范圍為O. 5-lmm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)均為氣體管道，所述第三、第四通道部(112、122)向上越過(guò)所述氣體噴淋頭(10)和冷卻隔熱板(20)的貼合面(30)，分別嵌入相應(yīng)的第一、第二通道部(111、121)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三、第四通道部(112、122)嵌入第一、第二通道部(111、121)的深度為所述第一、第二通道部(111、121)深度的10% 40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二通道部(111、121)的截面直徑分別超出所述第三、第四通道部(112、122)的截面直徑，超出的范圍為O. 5-lmm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一、第二氣體流道(11、12)之間的間距為1cm。
9.一種真空處理裝置，用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積，其特征在于，所述真空處理裝置包括權(quán)利要求I所述的氣體噴淋結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空處理裝置，其特征在于，所述真空處理裝置為MOCVD機(jī)臺(tái)。
專利摘要一種氣體噴淋結(jié)構(gòu)，包括氣體噴淋頭、第一氣體腔、第二氣體腔、冷卻隔熱板；以及至少一個(gè)第一氣體流道，自第一氣體腔向下貫通至化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室，用于將第一反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第一通道部和第三通道部；至少一個(gè)第二氣體流道，自第二氣體腔向下貫通至反應(yīng)腔室，與第一氣體流道平行并分開(kāi)設(shè)置，用于將第二反應(yīng)氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔室，其包括上下對(duì)接的第二通道部和第四通道部；其中，第一通道部和第三通道部對(duì)接的接口以及第二通道部和第四通道部對(duì)接的接口偏離氣體噴淋頭和冷卻隔熱板的貼合面。本實(shí)用新型可以避免反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔室前混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工便利。
文檔編號(hào)C23C16/455GK202595270SQ201220222250
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者姜勇 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司