專利名稱：一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種噴淋頭的導(dǎo)流裝置，具體涉及一種用于噴淋頭內(nèi)部氣體擴(kuò)散通道內(nèi)的導(dǎo)流裝置。
背景技術(shù)：
[0002]MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)設(shè)備，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積設(shè)備，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尤其是在LED產(chǎn)業(yè)中具有不可替代性的作用，是特別關(guān)鍵的設(shè)備。該設(shè)備集流體力學(xué)、熱力傳導(dǎo)、系統(tǒng)集成控制、化合物生長等各學(xué)科于一體，是一種高科技、新技術(shù)高度集中的設(shè)備；是突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸，提高產(chǎn)業(yè)化水平的戰(zhàn)略性高技術(shù)半導(dǎo)體裝備。[0003]MOCVD通過使含有II族或III族元素的金屬有機(jī)物源(MO)與含有VI族或V族元素的氣體源在嚴(yán)格控制的條件下在晶片表面上反應(yīng)、生長得到所需要的化合物半導(dǎo)體材料。 一種典型的MOCVD反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖I所示。反應(yīng)器上部為噴淋頭，噴淋頭頂端為氣體、冷卻液接入端101、102、103，其氣體接口 A 101連接第二前體氣體供應(yīng)管道，第二前體氣體為含有III族元素有機(jī)物(如三甲基鎵)的氣體；氣體接口 B 102連接第一前體氣體供應(yīng)管道，第一前體氣體為含有V族元素的氣體(如氨氣);冷卻液接口 103連接冷卻系統(tǒng)，為整個氣體噴淋頭提供冷卻、控溫。反應(yīng)器下方為反應(yīng)尾氣出口 106，用于排出反應(yīng)腔109內(nèi)部的廢氣及形成反應(yīng)腔內(nèi)部低壓。噴淋頭的正下方裝有晶片襯托器108、晶片襯托器108上方裝載有進(jìn)行沉積的晶片104 ;晶片襯托器108下方安裝有加熱裝置105為晶片104加熱，以使晶片 104處于反應(yīng)所需要的溫度下，并且在晶片104表面形成均勻熱場。晶片襯托器108下方還連有旋轉(zhuǎn)軸107，在反應(yīng)時帶動晶片襯托器108旋轉(zhuǎn)。[0004]生長半導(dǎo)體材料的原料第一前體氣體及第二前體氣體都通過噴淋頭注射進(jìn)入反應(yīng)室，因此噴淋頭的性能直接影響到反應(yīng)室內(nèi)部流場的分布。氣體由噴淋頭外部的導(dǎo)管接入到噴淋頭后通過內(nèi)部預(yù)留的氣體通道進(jìn)入到噴嘴中，然后由噴嘴噴射進(jìn)入反應(yīng)室。因為各噴嘴距離反應(yīng)前體氣體進(jìn)口的距離不同，所以各噴嘴出口處的壓力不同；又由于制造方面的原因，各噴嘴的進(jìn)口大小基本上是相同的，因此導(dǎo)致了各噴嘴中通過的氣體總量實際上不能按所要求的流量分配方式分配。為了改善這種情況，當(dāng)前的MOCVD噴淋頭對每種前體氣體入口都設(shè)置了 2個或更多的氣體接入口，以削弱各噴嘴氣體流量分布不均對薄膜沉積的影響。但是這種改良并不能完全消除上述影響，并且這種形式的噴淋頭也不能使各噴嘴的氣體分配按設(shè)計的更好的流量分配形式進(jìn)行分配。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計分配的噴淋頭導(dǎo)流裝置。[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為[0007]所述噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置包括環(huán)形導(dǎo)流板本體8，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8上設(shè)有多個大小不同的導(dǎo)流孔7。導(dǎo)流孔7的面積大小可根據(jù)氣體流量控制來設(shè)計，即，通過改變導(dǎo)流孔7的面積來控制穿過導(dǎo)流孔7的氣體流量。[0008]另外，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8上的多個大小不同的導(dǎo)流孔7與噴淋頭的多個噴嘴一一對應(yīng)。其中，導(dǎo)流孔7的形狀以圓形為基礎(chǔ)，可以設(shè)計為多邊形或異型孔等；[0009]優(yōu)選地，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8兩側(cè)設(shè)有多個大小不同的導(dǎo)流孔7 ；[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流孔7為圓形、多邊形或異型孔；[0011]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流孔7面積由環(huán)形導(dǎo)流板兩邊至中間逐漸變大；[0012]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流孔7面積由環(huán)形導(dǎo)流板兩邊至中間逐漸變大。[0013]下面結(jié)合設(shè)計原理對本發(fā)明做進(jìn)一步說明[0014]參見圖2和圖3，典型的MOCVD裝置的噴淋頭包括噴氣組件10和裝在噴氣組件10 上的進(jìn)氣組件9 ;所述噴氣組件10和進(jìn)氣組件9之間設(shè)有環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I和氣體擴(kuò)散空間5 ;所述進(jìn)氣組件9兩側(cè)設(shè)有第一氣體入口 6 ;所述第一氣體入口 6與環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I連通，環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I與設(shè)置于噴氣組件10上的多個A噴嘴2連通；所述進(jìn)氣組件9上還設(shè)有第二氣體入口 3，第二氣體入口 3與氣體擴(kuò)散空間5連通，氣體擴(kuò)散空間5與設(shè)置于噴氣組件10上的多個B噴嘴4連通。[0015]工作時，當(dāng)?shù)谝磺绑w反應(yīng)氣體由第一氣體入口進(jìn)入環(huán)形氣體擴(kuò)散通道，在環(huán)形氣體擴(kuò)散通道中，由于反應(yīng)氣體在經(jīng)過每個噴嘴時其總量必將減少，這將導(dǎo)致壓力的變化；并且反應(yīng)氣體在環(huán)形擴(kuò)散通道中還存在沿程壓力損失。由于壓力不同，而氣體噴嘴的入口大小相同，那么進(jìn)入各噴嘴的氣體總量肯定不同，從而導(dǎo)致最后各噴嘴噴射出去的氣體不均勻。[0016]為此，設(shè)計本申請的導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置包括環(huán)形導(dǎo)流板本體，該導(dǎo)流板本體上開有按要求設(shè)計的不同大小的圓形或多邊形導(dǎo)流孔，在上述典型的MOCVD裝置的噴淋頭中，所述導(dǎo)流裝置安裝于環(huán)形氣體擴(kuò)散通道中，即，第一氣體入口與A噴嘴之間。所述的環(huán)形導(dǎo)流板上設(shè)有一系列與A噴嘴一一對應(yīng)的導(dǎo)流孔，離前體氣體入口最近的噴嘴入口對應(yīng)的導(dǎo)流孔面積最小，離前體氣體入口最遠(yuǎn)的噴嘴入口對應(yīng)的導(dǎo)流孔面積最大。安裝有導(dǎo)流板后，反應(yīng)氣體需要先經(jīng)過導(dǎo)流板導(dǎo)流后才進(jìn)入噴嘴。因為通過精細(xì)的計算之后，導(dǎo)流板針對各噴嘴設(shè)計了面積不同的導(dǎo)流孔，因此可以使各氣體噴嘴之間氣體的分配比例最佳，保證各噴嘴的噴射氣體的均勻性。從而起到優(yōu)化反應(yīng)室內(nèi)部流場的功能。[0017]噴淋頭內(nèi)部安裝有導(dǎo)流板后，可以實現(xiàn)對噴淋頭各噴嘴氣體流量的精確分配；使各噴嘴噴射進(jìn)入反應(yīng)腔室的氣體流量能夠更好的滿足工藝需求，為沉積具有優(yōu)良性能的半導(dǎo)體薄膜材料打下基礎(chǔ)。[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為[0019]本實用新型的噴淋頭導(dǎo)流裝置，能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計分配，克服了原噴淋頭不能控制各噴嘴噴射的氣體流量的缺點。[0020]導(dǎo)流裝置上開有按要求設(shè)計的不同大小的圓形或多邊形導(dǎo)流孔。該導(dǎo)流裝置使各噴嘴進(jìn)口對應(yīng)不同大小的導(dǎo)流孔，從而起到調(diào)節(jié)噴嘴進(jìn)口進(jìn)氣流量的作用。[0021]該導(dǎo)流裝置也可以設(shè)計成具有不同通氣能力的區(qū)域，這樣可以使噴淋頭內(nèi)部不同區(qū)域具有不同的流量。[0022]綜上，使用本實用新型能夠使噴淋頭內(nèi)部反應(yīng)前體氣體的總流量按設(shè)計要求在各43/3頁噴嘴之間均勻分布。從而能夠使噴淋頭噴射進(jìn)入到反應(yīng)室的反應(yīng)前體氣體氣流能夠更好的滿足薄膜沉積要求。


[0023]圖I為一種典型的MOCVD反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；[0024]圖2為MOCVD裝置噴淋頭的立體剖視圖；[0025]圖3為MOCVD裝置噴淋頭噴射組件的立體剖視圖；[0026]圖4為本實用新型的立體圖。[0027]圖中1、環(huán)形氣體擴(kuò)散通道；2、A噴嘴；3、第二氣體入口 ；4、B噴嘴；5、氣體擴(kuò)散空間；6、第一氣體入口 ；7、導(dǎo)流孔；8、環(huán)形導(dǎo)流板本體；9、進(jìn)氣組件；10、噴氣組件；101、氣體接口 A ;102、氣體接口 B ;103、冷卻液接口 ；104、晶片；105、加熱裝置；106、反應(yīng)尾氣出口 ； 107、旋轉(zhuǎn)軸；108、晶片襯托器；109、反應(yīng)腔。
具體實施方式
[0028]實施例I[0029]如圖4所示，所述噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置包括環(huán)形導(dǎo)流板本體8，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8兩側(cè)設(shè)有多個大小不同的導(dǎo)流孔7 ;所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8上的多個大小不同的導(dǎo)流孔7與噴淋頭的噴嘴一一對應(yīng)；所述導(dǎo)流孔7為圓形；所述導(dǎo)流孔7面積由環(huán)形導(dǎo)流板兩邊至中間逐漸變大。[0030]實施例2[0031]參見圖2至圖4，一種MOCVD裝置的噴淋頭包括噴氣組件10和裝在噴氣組件10上的進(jìn)氣組件9 ;所述噴氣組件10和進(jìn)氣組件9之間設(shè)有環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I和氣體擴(kuò)散空間5 ;所述進(jìn)氣組件9兩側(cè)設(shè)有第一氣體入口 6 ;所述第一氣體入口 6與環(huán)形氣體擴(kuò)散通道 I連通，環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I與設(shè)置于噴氣組件10上的多個A噴嘴2連通；所述進(jìn)氣組件9 上還設(shè)有第二氣體入口 3，第二氣體入口 3與氣體擴(kuò)散空間5連通，氣體擴(kuò)散空間5與設(shè)置于噴氣組件10上的多個B噴嘴4連通。所述環(huán)形氣體擴(kuò)散通道I中設(shè)有包括環(huán)形導(dǎo)流板本體8的導(dǎo)流裝置，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體8上設(shè)有與多個A噴嘴2對應(yīng)的導(dǎo)流孔7，所述導(dǎo)流孔7的面積由噴淋頭兩側(cè)至中間逐漸變大。[0032]按照專利法律規(guī)定的要求，本實用新型使用實施實例詳細(xì)的描述了所實用新型的具體結(jié)構(gòu)及其處理方法的特征。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述實例只是為了更好的表述本實用新型的結(jié)構(gòu)及特征，本實用新型并不限于本文中所顯示及描述的特性。因此，本實用新型此處聲明，對本實用新型的實施的各種形式的均等改變或變形均被包括于所附的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種噴淋頭氣體導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流裝置包括環(huán)形導(dǎo)流板本體(8)，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體(8)上設(shè)有多個大小不同的導(dǎo)流孔(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體(8)兩側(cè)設(shè)有多個大小不同的導(dǎo)流孔(7)。
3.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體(8)上的多個大小不同的導(dǎo)流孔(7)與噴淋頭的多個噴嘴一一對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)為圓形、多邊形或異型孔。
5.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)面積由環(huán)形導(dǎo)流板兩邊至中間逐漸變大。
6.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)流裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流孔(7)面積由環(huán)形導(dǎo)流板兩邊至中間逐漸變大。
專利摘要本實用新型公開了一種能夠使氣體在噴淋頭各噴嘴之間的流量按設(shè)計分配的噴淋頭導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流包括環(huán)形導(dǎo)流板本體，所述環(huán)形導(dǎo)流板本體在與噴嘴相對應(yīng)的地方開有大小不一的孔，通過調(diào)整孔的大小，可以控制氣體流量在各噴嘴之間的分布。本實用新型可使噴淋頭內(nèi)部氣體按要求在各噴嘴之間分布。
文檔編號C23C16/455GK202808938SQ20122040887
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者魏唯, 羅才旺, 武祥, 劉欣 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所